BR102021019970A2

BR102021019970A2 - Robô autônomo de pintura

Info

Publication number: BR102021019970A2
Application number: BR102021019970-9A
Authority: BR
Inventors: Silvio Cesar Godinho Teixeira
Original assignee: Silvio Cesar Godinho Teixeira
Priority date: 2021-10-05
Filing date: 2021-10-05
Publication date: 2023-04-18

Abstract

É sabido que superfícies metálicas podem sofrer degradação por corrosão, que é a oxidação do material. Assim, um dos métodos para evitar é aplicação de revestimento de pintura, que é aplicada sobre o metal, chamado de substrato, após remoção da camada de óxido. O robô autônomo de pintura é caracterizado por um corpo dotado de rodas que se locomove de forma autônoma. Sua função é dimensionar o ambiente em três dimensões (3D), formar maquetes virtuais do espaço, detectar a corrosão, quantificar de corrosão, localizar dos pontos de corrosão nas maquetes virtuais formadas, tratar a superfície, aplicar revestimento por pintura e certificar de qualidade de pintura. Este robô é comandado por uma central que é programada a partir de um algoritmo e um programa de comando.

Description

ROBÔ AUTÔNOMO DE PINTURA

Campo da invenção

[001] A presente invenção diz respeito a um robô de pintura que identifica e monitora a corrosão, trata a superfície e pinta, além de formar uma maquete virtual do espaço onde foi colocado e identificar nesta maquete os pontos de corrosão; a tecnologia é aplicável na Indústria Naval, Indústria Petrolífera, Edificações com estruturas metálicas expostas.

Fundamentos da invenção

[002] A corrosão pode ser definida como uma alteração química em materiais, geralmente metálicos, que ocorre pela mudança do número de oxidação do metal causando sua deterioração. Por ser, em geral, um processo espontâneo, provocado por ação química, física ou eletroquímica do meio ambiente associada ou não a esforços mecânicos, está constantemente alterando propriedades dos materiais de modo que os torna inadequado para o uso. Estima-se que 3% do produto interno bruto dos Estados Unidos da América seja consumido por prejuízo provocado por corrosão.

[003] Em vista disso, a atividade de manutenção relativa a pintura na indústria vem se tornando cada vez mais necessária uma vez que a velocidade com que o ambiente provoca corrosão é avassaladora; por isso, é cada vez mais importante o desenvolvimento de planos de manutenção assertivos, além de um controle minucioso das regiões que já foram pintadas. O custo de manutenção através da pintura, apesar de ser alto, ainda é menor que o custo de substituição das peças degradadas, de modo é cada vez mais necessário realizar um plano de pintura condizente com a realidade ambiental, o que favorece a continuidade operacional e segurança de pessoas e processos.

[004] Associado a isso, a área e a complexidade das superfícies a serem pintadas são muito grandes. E apresentam diversas geometrias, podendo estar em planos verticais, horizontais, angulares positivos e negativos, o que demanda alto investimento em recursos de acesso para inspeção, tratamento mecânico e repintura destas regiões.

[005] Frente a necessidade de inspeção de grandes áreas e repintura constante, é mister o desenvolvimento de robôs autônomos para acesso ao mais diversos tipos de estruturas para identificação, tratamento de superfície e pintura.

[006] O surgimento da tecnologias de internet de ultravelocidade, sendo exemplos a internet 5G e o metaespaço, associado com sensores cada vez mais precisos combinados com algoritmos de ciências de dados e aprendizado de máquina possibilitam a criação de robôs que são capazes de escanear o ambiente onde foram colocados, montar uma representação virtual do ambiente na forma de maquetes virtuais, identificar a corrosão, trata-la, pintá-la e monitorar o comportamento de qualquer superfície por anos, diminuindo a necessidade de intervenção humana e exposição de trabalhadores a riscos.
Breve descrição dos desenhos
A Figura 1 apresenta a vista axonométrica do robô de pintura.
A Figura 2 apresenta a vista axonométrica do robô de pintura.
A Figura 3 apresenta a vista frontal do robô de pintura.
A Figura 4 apresenta a vista posterior do robô de pintura.
A Figura 5 apresenta a vista lateral esquerda do robô de pintura.
A Figura 6 apresenta a vista superior do robô de pintura.
A Figura 7 apresenta a vista inferior do robô de pintura.

Descrição da invenção

[007] A presente patente de invenção trata de um robô caracterizado por um corpo (22) que se move a partir de rodas (11,12,13,14) ligadas em eixos (24 e 25) que transmitem movimento a partir de motores que estão armazenados dentro dos suportes no corpo e recebem informação da central de controle (23);

[008] O robô possui sensores ótico de detecção e quantificação de corrosão (19) que ficam suportados no cabeçote intercambiável (18) e também no corpo do robô (22) voltada para superfície;

[009] O robô possui fontes emissoras de laser (20) que ficam suportados no cabeçote intercambiável (18) e também no corpo do robô (22) voltada para superfície;

[010] O cabeçote de aplicação de tinta ou pistola (29) está localizado no cabeçote (18) instalado no braço mecânico (17) e também no corpo do robô (22) voltada para superfície;

[009] O robô possui uma central de controle (23) formada por um sistema de registro por placas de memória e chip de processamento anexado no corpo (22);

[010] O robô possui um sistema próprio de sensores óticos, de escaneamento a laser, infravermelho e radar para captação de dados ambientais (1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10),

[011] O robô possui sensores óticos de detecção e quantificação de corrosão (19), instalados tanto no braço mecânico (17) quanto no corpo (22).

[012] O robô possui central de processamento e análise que é capaz de integrar dados dos seus sensores com os de posição geográfica em relação a sua latitude e longitude e dados tridimensionais do ambiente além de transmitir informações (2); além disso, o robô possui sistema de backup (15, 16) tanto da central de controle (23) quanto da central de processamento e análise (2)

[013] O robô possui braço mecânico (17) controlado pela central de controle (23) que é capaz de mover o cabeçote (18) em qualquer direção através de articulações movidas por motores ou pistões (21);

[014] O robô possui um medidor de espessura de película de tinta úmida e seca (26);

[015] O robô possui magnetos (27) instalados que possibilitam que o robô se movimente em qualquer direção, seja vertical, horizontal, angulada, positiva ou negativa;

[016] O robô possui conexão que permite acoplamento de lixadeiras para tratamento mecânico da superfície (28).

[017] Ο robô possui saída para jato pressurizado (29) cuja máquina de pressurização está instalada no interior do corpo (22) podendo este jato carregar ou não abrasivos.

Exemplos de concretizações da invenção

[018] A Patente BR 10 2013 018561 2 trata de um dispositivo instalado em um robô, que se destaca por movimento pendular do braço no qual é instalado um bico de jateamento com água pressurizada ou uma pistola de pintura.

[019] A Patente PI 0910228-0 discorre sobre um robô de pintura para aplicar tinta de revestimento em superfícies internas e externas de veículos a motor, além de relacionar-se com um método operacional correspondente.

[020] A patente US20060288756A1 trata de um método e um aparelho para determinar a vida útil para uso seguro de tubulação que compreende as etapas como definir uma área para análise de corrosão superficial na tubulação, escanear a área definida na tubulação por um sistema de varredura de corrosão, localizar e medir a corrosão na superfície, determinar a espessura de parede residual, e determinar a vida útil da tubulação.

[021] A patente US20130122186A1 trata da um aparelho e método de revestimento permitindo controle preciso da aplicação de revestimento em um substrato e supre um sistema de registro de dados útil na certificação do trabalho e avaliação de quando e onde podem ocorrem anormalidades.

[022] A patente US4532148A refere-se a sistema de pintura de robô para pintar eletrostaticamente uma carroceria de automóvel em posição estacionária em relação a pelo menos dois robôs de pintura. O sistema apresenta movimento programado em cinco eixos de controle a uma velocidade que evita a formação do padrão em forma de cone das partículas de tinta atomizadas.

[023] A patente CN107128389 expõe um robô de pintura e escalada de parede com adsorção magnética adaptativa á superfície curva, caracterizado por quatro módulos de roda rastreadora de adsorção magnética permanente, um módulo de carroceria baseado em mecanismo de paralelograma e um módulo de braço mecânico de pintura coordenada de ângulo reto. O sistema usa um ímã permanente de neodímio-ferro-boro, e uma pluralidade de placas de separação magnética são dispostas uniformemente.

[024] A patente CN106345645 refere-se a um robô livre de escalada de paredes. O sistema consiste principalmente em uma estrutura principal em forma de diamante, um dispositivo magnético ajustável, um mecanismo móvel de direção, um dispositivo de varredura e proteção da cabeça de pulverização, um sistema de tubulação com a função de fornecer materiais e um sistema de tubulação para reciclar a névoa de pintura.

[025] A patente CN104440915 divulga um robô de pintura por spray para remoção de ferrugem em tubulação. O robô consiste em um removedor de ferrugem, um misturador de tinta e aplicador de revestimento. No entanto, o robô requer instrução humana para execução.

Claims

Robô de pintura é caracterizado por corpo (22) que se move a partir de rodas (11,12,13,14) ligadas em eixos (24 e 25) motorizados; em função disso, o número de rodas, o formato e o fato de estarem ligadas por esteiras ou lagartas podem variar e o movimentos de cada roda pode ser independente das outras.
O robô possui um sistema de movimento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por motores armazenados dentro dos suportes no corpo (22), comandados por uma central de controle (23); em função disso, o número de motores pode variar e ser a combustão, célula a combustível e/ou baterias.
O robô possui uma central de controle (23) caracterizado por um sistema de registro por placas de memória e chip de processamento.
O robô possui um sistema de detecção do ambiente caracterizado por um ou mais sensores óticos, de escaneamento a laser, infravermelho e radar para captação de dados ambientais (1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10).
O robô possui um sistema magnético de movimento em superfícies verticais ou angulares positivas ou negativas caracterizados por magnetos (27) instalados que possibilitam que o robô se movimente em qualquer direção, seja vertical, angulada positiva ou negativa ou ainda horizontal negativa; em função disso, os magnetos podem estar instalados no corpo ou no interior das rodas ou ainda, lagartas;
O robô possui braço mecânico (17) caracterizado por sistemas de articulações movidas por motores e/ou pistões (21) controlados pela central de controle (23) que é capaz de mover o cabeçote (18) em qualquer direção; em função disso, o número de braços mecânicos, o formato, a quantidade de articulações, a quantidade de motores e a quantidade de pistões podem variar.
Ο robô possui um sistema de detecção e quantificação de corrosão (19) caracterizado por sensores óticos que ficam suportados no cabeçote intercambiável (18) e também no corpo do robô (22) voltada para superfície;
O robô possui um sistema de detecção e quantificação de corrosão (19) caracterizado por um ou mais medidores de espessura de película de tinta úmida e seca (26);
O robô possui sistema de tratamento de superfície caracterizado por fontes emissoras de laser (20) que ficam suportados no cabeçote intercambiável (18) e também no corpo do robô (22) voltada para superfície;
O robô possui sistema de tratamento mecânico de superfície caracterizado por encaixe por conexão que permite acoplamento de lixadeiras (28) que podem estar presentes no corpo (22) de forma permanente ou não.
O robô possui um sistema de tratamento mecânico de superfície caracterizado por saída para jato pressurizado (29) cuja máquina de pressurização está instalada no interior do corpo (22) podendo este jato carrear ou não abrasivos.
O robô possui sistema de aplicação de revestimento caracterizado por cabeçote ou pistola de aplicação de tinta (29) está localizado no cabeçote (18) instalado no braço mecânico (17) e também no corpo do robô (22) voltada para superfície.
O robô possui central de processamento, análise, recepção e transmissão de dados caracterizada por um sistema de placa de memória e chip de processamento que é capaz de integrar dados dos seus sensores óticos, de escaneamento a laser, infravermelho e radar para determinar a posição geográfica em relação a sua latitude e longitude e dados tridimensionais do ambiente além de transmitir informações (2), controlados por algoritmos de aprendizado de máquina e programas especialmente desenvolvidos para tarefa; esta central também é capaz de receber e transmitir as informações do robô para outros robôs, controladores externos, internet e metaespaco através de algoritmos e programas especialmente desenvolvidos para tarefa.
O robô possui um sistema autônomo de deslocamento caracterizado por uma combinação de uma série de sensores (1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10) que fornecem dados que são interpretados pela central (2) e rodas (11, 12, 13, 14) e através de algoritmos de aprendizado de máquina e programas especialmente desenvolvidos conferem ao robô autonomia para identificação, mapeamento, geolocalização, formação da maquete 3D virtual e deslocamento no ambiente identificando e desviando de obstáculos e interferentes; além do aprendizado a partir destes dados que podem ser transmitidos a outros robôs pela central e se conectar com a internet e o metaespaço (2); além de que o controle do equipamento pode ser feito através de conexão por fio ao controlador principal ou a distância, por conexão sem fio, entre o robô, outros robôs, o controlador principal, a internet e o metaespaço.
O robô possui processo automático de decisão de tratamento mecânico e pintura caracterizado por uma combinação de sensores óticos e medidores de película de pintura que fornecem dados que são interpretados pela central (23) através de algoritmos de aprendizado de máquina e programas especialmente desenvolvidos que conferem ao robô autonomia para fotografar, filmar ou qualquer outra detecção ótica da área, interpretar o que oxidação, medir a espessura da câmara de tinta de revestimento, quantificar, determinar a localização da corrosão, decidir sobre o tipo de tratamento mecânico aplicado, a quantidade de demãos, tipo de revestimento a serem aplicados; além do aprendizado a partir destes dados que podem ser transmitidos a outros robôs pela central (2) e se conectar com a internet e o metaespaço; é a partir deste processo automático de decisão, interpretação dos dados corrosão e aprendizado que o robô se desloca no ambiente e executa suas funções.