BRPI0805535A2 - equipamento para inspeção e intervenção em local de difìcil acesso - Google Patents

Abstract

EQUIPAMENTO PARA INSPEçãO E INTERVENçãO EM LOCAIS DE DIFìCIL ACESSO é relatado na da presente invenção, um equipamento para ser utilizado no interior de tubulações com ou sem fluido, que estejam pressurizadas ou não, com diferentes diâmetros ou que apresentem bifurcações ou barreiras, mas não limitado a estes cenários apenas.Basicamente o equipamento compreende um módulo veículo (V) e um módulo manipulador robótico (MR) integralmente acoplados. O módulo veículo (V) é autopropelido, ligado e controlado de uma central de controle (CO) à distância, por meio de um cabo umbilical (502). O módulo manipulador robótico (MR) encontra-se ligado e posicionado à frente do módulo veículo (V), também recebe os comandos de posicionamento e de funções a partir da central de controle (CO) à distância e, em sua extremidade, apresenta possibilidades de conexão de ferramentas e dispositivos de inspeção diferentes.

Description

EQUIPAMENTO PARA INSPEÇÃO E INTERVENÇÃO EM LOCAIS DE

DIFÍCIL ACESSO

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção encontra seu campo de aplicação dentre osequipamentos destinados a realizar inspeções ou intervenções pelointerior de espaços considerados de difícil acesso, como por exemplo,interior de dutos, tubulações, galerias, no interior dos quais pode ter apresença de fluido ou não, assim como podem ser pressurizados ou não.

Adicionalmente, dentre as características destes espaços, eles podemapresentar diferentes diâmetros internos, geometrias, bifurcações oubarreiras.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

Tubulações em geral são usadas no transporte de líquidos ougases.

Um transporte de líquidos e gases pelo interior de tubulações podeser efetuado de forma pressurizada ou não, dependendo da aplicação e danatureza do fluido que é transportado em seu interior. Em termos delíquidos, a natureza vai desde água potável até água servida, ou produtosquímicos liqüefeitos.

Os líquidos e gases podem estar misturados entre si e,adicionalmente, conterem partículas sólidas misturadas.

Em um caso particular que envolve parques industriais, todas asindústrias, sem exceção, utilizam tubulações e é essencial que osoperadores conheçam, o mais que puderem, as condições estruturaisdessas tubulações.

Uma das formas de verificação das condições internas de umatubulação é promover a passagem de um equipamento pelo interior destatubulação. O propósito dessa passagem pode ser uma limpeza interna emmanutenção de rotina ou uma inspeção da estrutura da parede destatubulação.O equipamento referido acima é conhecido na técnica pelo termo"p/g", que será utilizado daqui por diante. Os pigs normalmente sãolançados pelo interior de uma tubulação aproveitando a pressão do próprioescoamento no interior da tubulação. Quanto ao tipo, este equipamento éclassificado em dois grupos principais: pig com copos e o pig espuma.

No primeiro grupo, os pigs utilizam um corpo com copos que têm odiâmetro da tubulação e utilizam a pressão do próprio escoamento paraque se efetue o deslocamento ao longo da tubulação. A função principal épromover uma espécie de raspagem de materiais que se depositam aolongo do tempo pelas paredes internas, acumulam e começam a restringira vazão do escoamento. Este tipo de pig pode carregar, eventualmente,uma instrumentação para inspeção do interior da tubulação por meios nãovisuais.

Os pigs, tanto o de copos quanto o de espuma, tornam-seproblemáticos a pãrtir do momento que, uma vez lançados, eles, seèncbritram à meròê do escoamento no interior da tubulação, ou seja,dutente a operação de desobstrução ou inspeção, os equipamentos ríãoapresentam qúalquer possibilidade de controle.

Mesmo que seja experimentada uma tentativa de controle, porexemplo, pelã restrição da vazão de fluido, efeta pode acarretar urhaparáda do pig no meio do trajeto. Por outro lado, uma velocidade muitoalta, pode acãrretar que um determinado trecho hão tenha uma detecçãoapurada de falhas por não ter a precisão necessária para umainterpretação segura.

A mudánça de diâmetros ao longo da tubulação também é limitadorana eficiência de operação de um pig. Pode acarretar na sua parada táhtópor perda de pressão de fluido do escoamento no caso de um diâmetromenor pára um maior, quanto no engaste no caso de um diâmetro máíorpara um diâmetro menor.

Os pigs exigem algumas condições de utilização no interior de umatubulação e, dentre várias, podem ser apontadas: não ter algumequipamento que seja intrusivo na tubulação ao longo do trajeto do pig, atubulação ser isenta de bifurcações, a tubulação ser isenta de mudançasbruscas de diâmetro, a tubulação apresentar um raio mínimo emcurvaturas e de ser obrigatória a existência de equipamentos lançadores erecebedores, etc.

Os pigs são equipamentos muito utilizados, funcionam, porém sãoadequados a situações onde seu controle de comportamento não éfundamental, tornando sua aplicabilidade bem específica.

No entanto existem outras situações onde espaços de difícil acessopodem ocorrer, como por exemplo, dutos de água potável e manilhamentopara águas servidas, sejam provenientes de indústrias, ou de águaspluviais ou esgoto sanitário, galerias estreitas de cavernas, corredores desítios arqueológicos, condutores de ar e, nestes casos, há a necessidadede um veículo que apresente uma flexibilidade de deslocamento e controlenão só para este deslocamento, como para realizar uma operação deinteresse no local.

TÉCNICA RELACIONADA

Uma outra classe de equipamentos é utilizada para a inspeção deespaços de difícil acesso, mas ainda se referindo ao interior dastubulações.

Esses equipamentos normalmente são veículos que se deslocam,na Inaioria das vezes, por meio da ação de cabos de tração. Podem serprovidos de rodas ou não. Também podem sér movidos por meio demotores embarcados.

Um exemplo deste tipo de equipamento pode ser encontrado nodocumento US 4,607,925 (Adek Corporation), aqui inserido comoreferência, pode ser observado um trem formado por, pelo menos doismódulos interligados, sendo um deles, necessariamente, uma câmera.

Esses módulos são tracionados por um cabo pelo interior da tubulaçãoenquanto a câmera fotografa falhas e outros problemas existentes parauma análise posterior mais detalhada.

O documento US 4,677,472 (lnsituform Group Limited), aqui inseridocomo referência, também apresenta um equipamento que também épuxado por um cabo, o qual é responsável, também, pela condução deenergia e de dados captados. Na extremidade deste cabo encontra-seuma câmera de televisão. O equipamento é dotado de um sistema deroldanas que prende o cabo trator e que, a cadá comando, pode mudar adirèção da câmera, com a finalidade de visualizar uma área de bifurcaçãolateral e, visualmente, inspecionar as condições dessa área.

O documento US 4,938,167 (Kubota Ltd. e outros), descreve umveículo auto-propelido que se desloca pelo interior de uma tubulação paraexecução de serviços, como por exemplo, a aplicação de uma camada derevèstitnentõ no interior dessa tubulação poi" meio de uma cabeçagiratória.

O que foi possível observar, tanto nos exemplos acima, quanto emoutros do gênero espalhados na técnica, é a falta de flexibilidade queesses equipamentos apresenta, seja em termos da diversificação dosserviços que podem ser executados, seja em termos de limitação pelo tipode ambiente de serviço, assim como as condições de deslocamentonesses ambientes.

A técriica se ressente de um equipamento que possa ser deslocadocorri facilidade, que tenha capacidade de poder ser ajustado para o serviçoa ser executádo, ou seja, que tenha a capacidade de portar vários tipos dèferramentas, manipuladores e eletrônica adequada.

SUIVIÁRIO DA INVENÇÃO

Refere-se a presente invenção a um equipamento controlado deuma central de controle à distância para a realização de inspeções eintervenções no interior de espaços de difícil acesso.

O equipamento pode ser utilizado no interior de tubulações com ousem fluido, que estejam pressurizadas ou não, com diferentes diâmetrosou que apresentem bifurcações ou barreiras, mas não limitado a estescenários apenas. O equipamento objeto da presente invenção tambémpode ser utilizado em outros cenários de difícil acesso e geometria diversaà tubular como dutos condutores de ar, galerias estreitas em cavernas,corredores de sítios arqueológicos, etc.

Não estão excluídas aplicações para a presente invenção emcenários semi-abertos ou mesmo abertos, como por exemplo, operaçõesde procura e resgate entre escombros, de desmoronamentos deedificações, operações de manuseio de materiais perigosos,desarmamento de bombas, operações de segurança como vigilância eassistência a policiais, etc.

As operações exemplarmente citadas acima e outras só serestringem às limitações físicas (dimensões) do próprio equipamento ealgumas especificações de projeto que podem tornar sua utilizaçãoinadequada, como por exemplo, pressão máxima do ambiente de trabalho,condições de temperatura, alguns tipos de terreno, entre poucas.

Basicamente o equipamento compreende um módulo veículo e ummódulo mariipulador robótico integralmente acoplados.

O módulo veículo é autopropelido, ligado e controlado de umacentral de Controle à distância, por meio de um cabo umbilical onde, esteúltimo, é o responsável pelo transporte da potência requerida para que oveículo funcione e pelo transporte de dados enviados ao veículo sob formade comándos e dados recebidos, tanto das ferramentas que efetuamcoleta de dados quanto da eletrônica embarcada, sob forma deparâmetros.

O módulo manipulador robótico encontra-se ligado e posicionado àfrente do módulo veículo, também recebe os comandos de posicionamentoe de funções a partir da central de controle à distância e, em suaextremidade, apresenta uma interface de conexão que abre váriaspossibilidades de utilização de ferramentas e dispositivos de inspeçãodiferentes como serras, garras, câmeras, sensores, etc.BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

A Figura 1 é uma representação de uma possível concretização dapresente invenção inserida no interior de uma tubulação (em corte).

A Figura 2 é uma representação em corte longitudinal daconcretização da Figura 1 mostrando em detalhes o sistema de tração domódulo veículo e o sistema de terisionamento.

A Figura 3 é uma representação em corte longitudinal daconcretização da Figura 1, mostrando os componentes paramovimentação do fiange frontal, do módulo eletrônico de controle e, emoutros detalhes o sistema de tração do módulo veículo.

A Figura 4 é uma representação da forma de movimentação dofiange frontal por efeito dos componentes mostrados na Figura 3.

A Figura 5 é uma representação em perspectiva e em cortelongitudinal do módulo manipulador robótico.

A Figura 6 é uma representação sólida em vista lateral do módulorríariipulador robótico da Figura 5.

A Figura 7 é uma representação da estrutura central do módulomartipulador robótico.

A Figura 8 é uma representação do espaçador de base do módulomartipulador robótico.

A Figura 9 é uma representação do espaçador de extremidade domódulo manipulador robótico.

A Figura 10 é uma representação do espaçador interno do módulomartipulador robótico.

A Figura 11 é uma representação de uma segunda possívelconcretização da presente invenção inserida no interior de uma tubulação(em corte).

As Figuras 12A e 12B mostram representações variantes para osistema de tração do módulo veícuio

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

A descrição detalhada do equipamento para inspeção e intervençãoem locais de difícil acesso, objeto da presente invenção, será feita deacordo com a identificação dos componentes que os formam, com basenas Figuras acima descritas.

O equipamento objeto da presente invenção apresenta capacidadepara ser adaptado e executar, dentre muitas outras funções, as seguintessoluções de serviço em um único tipo de cenário de aplicação exemplár,no caso, uma tubulação:

- Instalação: Verificação de especificações de uma tubulação paradeterminar a aptidão desta para realizar um transporte de fluidoadequadamente. Utilização de sensor e ferramenta para medir inclinação,desobstrução da linha, excentricidade, juntas defeituosas ou outrosdefeitos de construção;

- Manutenção (Inspeção e limpeza): Verificação de áreas onde sedimentospodem sei- removidos, lugares parcialmente obstruídos, comprometidos,verificação de não-conformidades por meio de câmeras e sensores;processamento de dados para análises futuras;

- Rèabilitaçãó: Busca e localização de áreas obstruídas e defeituosas coríiposterior intervenção para a correção de defeitos sem necessidade dèsubstituição da linha; e,

- Apoio: reboque de equipamentos e ferramentas para o interior ou exteriórdas tubulações.

Diante das várias possibilidades de serviço que foram enumerâtlaèacima e, antes de iniciar a descrição detalhada, cieve ser esclarecido que,doravante, será adotado a mero título de eXèmplo de aplicação doeqtil^arhêntb objeto da presente invenção, urrí equipamento adaptadopara realizar inspeção do interior de uma tubulação por meio de umsensor.Diversos são os componentes que tem uma mesma funçãoindependente da localização ou ligação a outros componentes e, por isso,receberão referências iguais e genéricas, a menos que desempenhe umafunção muito específica, quando então receberá uma denominaçãocomplementar e referência diferente:

- ao componente nomeado de "motor elétrico" terá como referênciaúnica, motor elétrico (ME);

- o componente nomeado de "módulo de monitoração" terá comoreferência única, módulo de monitoração (MM);

- o componente nomeado de "corrente" terá como referência única,corrente (C);

- o componente nomeado de "coroa dentada" terá como referênciaúnica, coroa dentada (CD);

os componentes nomeados genericamente de "roda",independente de sua função, terá como referência única, roda (R);

- o componente nomeado "caixa de redução" terá como referênciaúnica, caixa de redução (CR);

- o componente nomeado "módulo de eletrônica" terá comoreferência única, módulo de eletrônica (E).

- o componente nomeado "central de controle" terá como referênciaúnica, central de controle (CO);

- "tubulação" será nomeada genericamente como tubulação (T).

O equipamento objeto da presente invenção pode ser dividido emdois módulos funcionais que estão integralmente acoplados para,solidariamente, executarem um determinado serviço. Um primeiro móduloé denominado veículo (V) e um segundo módulo é denominadomanipulador robótico (MR), ligado à parte frontal do veículo. A Figura 1mostra em uma representação em perspectiva, um aspecto para umaconcretização possível do equipamento da presente invenção no interiorde uma tubulação para a execução de uma atividade.O primeiro módulo, o veículo (V), pode ser mais bem observado emrelação a alguns de seus componentes, com o auxílio ainda da Figura 1 ecom o auxílio da Figura 2 e, basicamente, compreende:

- um chassi (100) que por sua vez compreende uma estrutura superior(101) e uma estrutura inferior (102), para facilitar a montagem edesmontagem dos vários componentes que formam este veículo (V) e queficam alojados internamente ao espaço das duas estruturas (101, 102)quando estiverem entrefechadas;

- um sistema de tração (200), que pode ser observado em detalhes, agoracom o auxílio da Figura 2, ligado à estrutura inferior (102) do chassi,compreende um motor elétrico de tração (201) acoplado a um módulo demonitoração (MM), uma caixa de transmissão (202) ligada ao eixo do

mptor elétrico de tração (201), distribui o tôrque recebido a um primeiro(203), Çue por sua vez é ligado às rodas (R) frontais do veículo (V);observando agora a Figura 3, ainda neste primeiro eixo (203), encontra-seurtiá primeira coroa dentada (CD), na qual é encaixada uma corrente (C)que transmite torque do primeiro eixo (203) pára uma segunda coroadentada (CD) que está ligada a um segundo eixo (204) e, a este último, seligam as rodas (R) traseiras do veículo (V);

- um sisterrla de tensionamento (300), em perspectiva na Figura 1 e, erilseus compdnentes na Figura 2, ligado à estrutura superior (101) do chaôsi(100), compreende um braço (301), com posicionamento longitudinal erHrelação áo Veículo (V), ligado por uma de suas extremidades à estrutúrásupferior (1Ò1) do chassi (100) por meios que possibilitam seu movimerítòpara cima e para baixo como um mancai (301 i); possui próximo à sliáoutra extremidade, pelo menos duas rodas (R) fixas em um balancim(302), na região próxima à metade deste braço (301), liga-se umaextremidade de, pelo menos um dispositivo amortecedor (303), que podeser, por exemplo, um cilindro hidráulico (na representação, dois cilindroshidráulicos encontram-se representados), o qual se liga por sua outraextremidade a um apoio deslizante (304) que se desloca por efeito de umfuso (305) sem fim, fuso (305) que recebe torque por meio de uma caixade engrenagens (306) de um motor elétrico (ME) acoplado a um módulode monitoração (MM);

- um flange frontal (400), referenciado na Figura 1 e em seus componentesna Figura 3, em formato de uma placa, serve para conexão entre o veículo(V) e o manipulador robótico (MR) e para proporcionar um posicionamentorelativo entre estes últimos, subindo ou descendo quando desejado(ilustrado na Figura 4), onde a conexão entre o flange frontal (400) e oveículo (V) é feita por meio de quatro barras laterais (401) móveisinstaladas na estrutura inferior (102) do veículo (V), que por sua vezrecebem torque transmitido por correntes (C) de uma caixa de redução(CR), ligada ao eixo de um motor elétrico (ME) acoplado a um módulo demonitoração (MM), onde o flange frontal (400), adicionalmente, possui umacâmera de televisão (402) convencional e holofotes (403);

- um módulo eletrônico de controle (500), ilustrado na Figura 3, fixado naestrutura inferior (102) do veículo (V), é destinado a receber e distribuirtodos os sinais referentes à potência para todos os motores elétricos (ME,201) do veículo (V) e de comando das funções deste veículo (V) e deenviar sinais referentes a dados recolhidos, conecta-se a uma central decontrole (CO) à distância por meios que podem ser escolhidos entre: umaconexão do tipo conector submarino (501), localizada na parte traseira doveículo (V) com cabo umbilical (502) e, sinais de rádio freqüência e serequipado com bateria embarcada (esta última opção não mostrada êrhqudlquer Figura).

O segúndo módulo, o manipulador robótico (MR), pode ser visto àpartir de agora com o auxílio da Figura 5 em uma vista em perspectiva, daFigura 6 em vista lateral e compreende:

- um vaso de controle (600), observado com o auxílio da Figura 5, liga-sefixamente ao flange frontal (400) do veículo (V), (ligação que não serámostrada em qualquer das Figuras a seguir a título de simplificação), pormeio de uma tampa traseira (601) fixada em uma extremidade de umhabitáculo (602) de parede substancialmente cilíndrica o qual, por suaoutra extremidade, possui fixada uma tampa frontal (603) que apresentauma interface de encaixe (604); com o auxílio conjunto das Figuras 5 e 6,observa-se que, internamente, o vaso de controle (600) possui um flangeinterno (605) que divide o interior do habitáculo (602) em umcompartimento dianteiro (606) e um compartimento traseiro (607); em umaface do flange interno (605), arbitrada aqui como face traseira (608) doflange interno (605) fixam-se, pelo menos, três caixas de redução (CR),ligadas ao eixo de três motores elétricos (ME) acoplados a três módulosde monitoração (MM) que ocupam o interior do compartimento traseiro(607) em conjunto com módulos de eletrônica (E) e, na outra face arbitradaaejui como fáce frontal (609) do flange interno (605), encontram-se fixadas,pelo menos, três polias (610) com meios de engate para cabos de aço(611), cada polia (610) encaixada em cada eixo de cada caixa de redução(CR) de cada motor elétrico (ME) e, ainda nesta face frontal (609), tambémestão fixadas três roldanas (612) para direcionamento dos cabos de aço(611), onde este conjunto de polias (610) e roldanas (612) ocupam ointerior do compartimento dianteiro (606); e,

- um braço robótico (700), que pode ser visto ainda na Figura 6, apresentaao longo de seu comprimento uma capa (701) (referenciada na Figura 5)de material resiliente, que protege em seu interior: um espaçador de base(702), o qual é fixado externamente à tampa frontal (603) do vaso decontrole (600); uma estrutura central (703) com capacidade de flexão, poí"exemplo, como uma mola, tem atuação de sustentação como se fosseuma coluna vertebral, é ligada por uma de suas extremidades aoespaçador de base (702) e, na outra extremidade, é ligada a umespaçador de extremidade (704); entre o espaçador de base (702) e oespaçador de extremidade (704), monta-se uma pluralidade deespaçadores internos (705) intercalados com uma pluralidade de molasinternas (706), levemente comprimidas, responsáveis por aplicar tensão acada um dos espaçadores internos (705) e mantê-los, junto com aestrutura central (703), em uma direção reta.

A estrutura central (703) pode ser vista em mais detalhes na Figura7 e pode ser observado que ela apresenta um formato de mola, pelointerior da qual, passam os cabos eletrônicos e de controle deferramentas, que tem uma função análoga a uma coluna vertebral,podendo ser, mas não somente, formada por diferentes passos dehelicóides que podem ser classificados como um primeiro passo (7031) eurrl segundo passo (7032), que se intercalam ao longo do comprimento daestrutura central (703) e que terminam em um primeiro prolongamentoortoçjonal (7033) ao eixo longitudinal e um segundo prolongamentoortògonal (7034) ao eixo longitudinal alinhado ao primeiro prolongamentoortògonal (7Ò33) de modo que fiquem paralelos.

O espàçador de base (702), mostrado em mais detalhes na Figura8, é uma peça cilíndrica que tem um furo central (7021) que serve párâinserção da estrutura central (703) e para a passagem de cabos deeletrônica; tem, pelo menos, três furos eqüidistantes (7022) ao furo centrál(7021) e próximos à periferia, distribuídos em forma de triângulo eqüiláteroneste casò, que serve, cada um para a passàgem de um cabo de áço(611); ná te^ião de fixação com a interface de eriéaixe (604) de fixação àtam^a diàntéira (601), apresenta ranhuras perirrietrais (7023) exterriasonde são ènéaixados anéis de vedação ("o'ring") (rião mostrados); na fácfefroritál (7024) apresenta um rebaixo (7025) que serve para inserção dèumá extremidade de uma mola interna (706); tem, adicionalmente, ühnrasgo radial (7026) até seu eixo de geratriz para encaixe e fixação doprimeiro prolongamento ortogonal (7033) de uma das extremidades daestrutura central (703) por meios de fixação que são inseridos em doisalojamentos tangenciais (7027) e ortogonais a este rasgo radial (7026).Os meios de fixação são parafusos.

O espaçador de extremidade (704), mostrado em mais detalhes naFigura 9, é uma peça cilíndrica, tem um furo central (7041) que serve parainserção da estrutura central (703), para a passagem de cabos deeletrônica, para cabos de acionamento de ferramentas e tem, pelo menos,três furos eqüidistantes (7042) ao furo central e próximo à periferia,distribuídos em forma de triângulo eqüilátero neste caso que serve, cadaum, para a passagem de um cabo de aço (611); na região de encaixe coma interface de uma ferramenta, apresenta ranhuras perimetrais (7043)externas onde são encaixados anéis de vedação ("o'ring") (nãomostrados); na face frontal (7044) apresenta um rebaixo (7045) que servepara inserção de uma extremidade de uma mola interna (706); tem,adicionalmente, um rasgo radial (7046) até seu eixo de geratriz paraencaixe e fixação do segundo prolongamento ortogonal (7034) da outraextremidade da estrutura central (703) por um meio de fixação que éinserido em um alojamento tangencial (7047) e ortogonal a este rasgoradial (7046). Na parte frontal do espaçador da extremidade (704) é fixadauma conexão universal (não mostrada) responsável por permitir oacoplamento das ferramentas e sensores no braço.

Os meios de fixação citados anteriormente são parafusos.

O espaçador interno (705), mostrado em mais detalhes na Figura10, é uma peça cilíndrica, mais delgada que os espaçadores de base (702)e de extremidade (704), atuam como as vértebras da coluna vertebral, temum furo central (7051) que serve para a inserção da estrutura central (703)e tem, pelo menos, três furos eqüidistantes (7052) ao furo central (7051),próximo à periferia, distribuídos em forma de triângulo eqüilátero nestecaso que serve, cada um, para a passagem de um cabo de aço (611); emambas as faces circulares (7053), encontram-se rebaixos (7054) queservem para inserção em cada um, de uma extremidade de uma molainterna (706) e tem, adicionalmente, um rasgo radial (7055) até seu eixode geratriz para permitir a passagem do primeiro prolongamento ortogonal(7033) da estrutura central (703).

A mola interna (706), referenciada na Figura 6, é uma molaconvencional de resistência moderada e passo de helicóide não muitocurto, tem um diâmetro interno adequado para ser inserido nos rebaixos(7054, 7045 e 7025) tanto do espaçador interno (705), quanto noespaçador de extremidade (704) quanto do espaçador de base (702).

A altura dé operação do equipamento da presente invenção podeser ajustada em casos nos quais as paredes ou o diâmetro do espaço peloqual ele está trafegando é grande, limitando a utilização do braço robóticócjue fica distanciado de uma parte mais alta, por causa de uma pequenaaltura entrb o veículo (V) e o chão por onde ele trafega, fato que IeVa auitia segunda cohbrètização possível para a preèènte invenção.

Nesk segunda concretização, que pode sisr observada erh detalhescom o auxílio da Figura 11, o ajuste de altura é manual, caracterizado peláretirada das rodas (R) convencionais do veículo (V) tanto do primeiro eixò(203) quanto do segundo eixo (204), com substituição destas rodas (R) porcòroas dentadas (CD) e inclui a fixação no extérior do fundo da estruturáinferior (102) de uma estrutura elevadora (EV) que, por sua veá,compreende: um mancai dianteiro (800) com urti novo eixo dianteiro (ÔOljprovido de coroas dentadas (CD) e rodas (R) è de um mancai traseiro(8Ò2) com um novo eixo traseiro (803) provido também de cotoásdéhtadas (CD) e rodas (R)1 mancaís (800, 802) que são interligados pôrulüa barra horizontal (804), e ligam-se à estrutura inferior (102) por piiaréè(805) os qüais podem ter várias medidas de acordo com o posicionamentoou centralização que se queira dar ao equipamento e, adicionalmente, atransmissão de torque entre o primeiro eixo (203) e o novo eixo dianteiro(801), assim como do segundo eixo (204) para o novo eixo traseiro (803) éfeita por meio de correntes (C).

A partir de um sinal enviado pelo operador, o módulo eletrônico(500) retransmite o comando ao motor elétrico de tração (201), quefornece o torque comandado às rodas (R) frontais por meio da caixa detransmissão (202), o torque é repassado às rodas (R) traseiras por meioda corrente (C) encaixada nas coroas dentadas (CD) do primeiro eixo(203) e do segundo eixo (204); tanto a velocidade quanto o sentido dodeslocamento impresso pela rotação do motor elétrico de tração (201) sãocontroláveis, de modo que a maior ou menor rotação do motor elétrico detração (201) é responsável por maior ou menor velocidade doequipamento.

Uma terceira concretização relacionada com a forma de tração doequipamento, mostrada esquematicamente nas Figuras 12A e 12B, quepode ser aplicada tanto à primeira concretização quanto à segundaconcretização, modifica a possibilidade de deslocamento do equipamentoe compreende a ádição de um segundo motor elétrico de tração (901) e deuma segunda caixa de transmissão (902) (Figura 12A) de modo que omotor elétrico de tração (201) já existente fique responsável peloacionamento e movimentação das rodas (R) de um lado do equipamento,enquanto o segundo motor de tração (901) adicional fique responsávelpelo acionamento e movimentação das rodas (R) do lado oposto, o quepossibilita uma movimentação das rodas (R) de modo lateralmenteindependente, abre a possibilidade do uso de esteiras (903) (Figura 12B)em lugar de rodas (R), conhecidas comumente como lagartas evastamente utilizadas em tanques e escavadeiras e, adicionalmente,imprime ao equipamento capacidade de manobra para execução detrajetórias cürvas, assim como rotacionar em torrío de seu próprio eixo.

O braço (301) do sistema de tensionamento (300) tem a função defazer com que as rodas (R) do equipamento tenham mais atrito com aparede da tubulação (T) ou solo em ambiente fechado, de modo aaumentar a capacidade de reboque de cargas elevadas e, até mesmo, desuportar seu próprio peso em trechos inclinados ou mesmo verticais.Quando o fuso (305) é acionado, sua rotação provoca odeslocamento do apoio deslizante (304), conseqüentemente, aproxima ouafasta este último da traseira do equipamento e desta forma, levanta ouabaixa o braço (301) e pressiona as rodas (R) do balancim (302) contra aparte superior da tubulação (T) ou do teto por onde o equipamento sedesloca.

O braço robótico (700), como já foi mencionado anteriormente, podeter sua altura ajustada, adicionalmente, por meio do deslocamento paracima ou para baixo do flange frontal (400), por ação das barras laterais(401) que estão ligadas ao motor elétrico (ME), de modo que, quando ómotor elétrico (ME) é acionado, as barras laterais (401) se movimentampara cima ou para baixo junto com o flange frontal (400) e aproximam aextremidade do braço robótico (700) e, conseqüentemente, a ferramentaque está adaptada nele, mais próxima à parede ou ao objeto que precisaser inspecionado.

Ainda em relação ao braço robótico (700), os cabos de aço (611)são responsáveis pela movimentação da sua parte flexível e, por meio docontrole combinado do comprimento de cada cabo de aço (611), permite amovimentação do braço robótico (700) ao longo de todo o espaço passívelde ser alcançado.

O controle do comprimento de cada cábo de aço (611) é feito apartir do acionamento de um motor elétrico (ME) ligado à polia (610) naquál o cábo de aço (611) é firmemente conectado e, a partir doerlrolamento deste último à polia (611), o braço ròbótico (700) se curva e,volta a ficar reto por efeito do desenrolamento do cabo de aço (611) e pelatensão causada pelas molas internas (706).

O braço robótico (700) pode ser composto por várias seções, queserão chamadas daqui por diante de elos, as quais são capazes demovimentar-se de forma independente.

Desta forma, um primeiro elo seria ser composto como já descritomais acima. Um segundo elo daria continuidade ao primeiro elo daseguinte forma: se o primeiro elo se movimenta com três cabos de aço(611), estes são fixados em um dos espaçadores internos (705) em vez deum espaçador de extremidade (704), que será chamado de final de elo,sem referência. Este final de elo, assim como os outros espaçadoresinternos (705) do primeiro elo, agora possuem o dobro de furoseqüidistantes (7052). Desta forma, três cabos db aço (611) passam pelofinál de elo para que sirvam de movimentação pára o segundo elo e assimpor diante. Esta concretização não é mostrada em seus detalhes emqualquer figura por estar compreendida dentro do escopo da presenteinvénção.

O equipamento da presente invenção, suficientemente descritoacijna tanto em seus componentes como em suas funções, apresentacomo vantaçjens e funcionalidades operacionais em relação a seusmódulos:

- módulo veículo (V):

- ãutonòmia para percorrer çjrandes distâncias;

- força de tração capaz de rebocar ferrámentas e acessórios depeso elevado;

- mobilidade em ambientes fechados inclinádos ou mesmo vertical;

- operàção em ambientes parcial ou totalmente inundados oupressurizados;

- para tubulações, possibilidade de adaptação para diversosdíâlmetlOs;

- utilização de energia limpa e de baixo consumo;

- controle de tração de movimentação com possibilidade de ser emconjunto, com rodas dependentes e movimentação somente parafrente ou para trás, ou independente, com rodas ou esteirasindependentes, passível de realizar curvas ou giro;

- módulo braço robótico:- flexível ao longo de todo seu comprimento;

- construtividade modularizada;

- utilização de energia limpa e de baixo consumo;

- facilidade de manutenção;

- a interação sem prejuízo ao ambiente, permite operar comsegurança na interagir com seres humanos;

- pode apresentar vários graus de liberdade de movimentaçãodependendo do número de cabos e de motores;

- acoplamento de várias ferramentas por meio de interface deconexão universal na extremidade;

- sensibilidade para implementar a utilização de software de controlecom realidade virtual.

- possibilidade de o braço robótico poder ser composto por várioselos, càda qual com movimentação independente.

- possibilidade de cada elo poder ser construído com comprimentose diâmètros diferentes.

Embora a presente invenção tenha sido descrita em sua forma derealização prèferida, o conceito principal que norteia a presente invençãoque é um equipamento destinado a realizar inspeções ou intervençõespelo interior de espaços considerados de difícil acesso, se mantémpreservado quanto ao seu caráter inovador, orlde aqueles usualmenteversados na técnica poderão vislumbrar e praticar variações,modificações, alterações, adaptações e equivalentes, cabíveis ecompatíveis ao meio de trabalho em questão, sehi, contudo se afastár daabrangência do espírito e escopo da presente invenção, que estãorepresentados pelas reivindicações que se seguem.

Claims (10)

1. - EQUIPAMENTO PARA INSPEÇÃO E INTERVENÇÃO EM LOCAISDE DIFÍCIL ACESSO, caracterizado por compreender:- um módulo veículo (V) que por sua vez compreende:- um chassi (100) que por sua vez compreende uma estruturasuperior (101) e uma estrutura inferior (102), para facilitar amontagem e desmontagem dos vários componentes que formameste veículo (V) e que ficam alojados internamente ao espaço dasduas estruturas (101, 102) quando estiverem entrefechadas;- um sistema de tração (200) ligado à estrutura inferior (102) dochassi, compreende um motor elétrico de tração (201) acoplado aubh módulo de monitoração (MM), uma caixa de transmissão (202)ligada ao eiXo do motor elétrico de tração (201), distribui o torcjuerecebido a um primeiro eixo (203), que por sua vez é ligado às rodas(R) frontais do veículo (V); ainda neste prirheiro eixo (203), encontra-se uma primeira coroa dentada (CD), na qual é encaixada umacorrente (C) que transmite torque do primeiro eixo (203) para umasecjunda coroa dentada (CD) que está ligada a um segundo eixo(204) e, a este último, se ligam as rodas (R) traseiras do veículo (V);- uhi sistema de tensionamento (300), ligado à estrutura superior(101) do chassi (100), compreende üm braço (301), composicionamento longitudinal em relação âo veículo (V), ligado porurtiâ de suas extremidades à estrutura superior (101) do chassi(Ί0Ο) por meios que possibilitam seu movimento para cima e parábaixo como um mancai (3011); possui próximo à sua outraextremidade, pelo menos duas rodas (R) fixas em um balancim(302), na região próxima à metade deste braço (301), liga-se umaextremidade de, pelo menos um dispositivo amortecedor (303), oqual se liga por sua outra extremidade a um apoio deslizante (304)que se desloca por efeito de um fuso (305) sem fim, fuso (305) querecebe torque por meio de uma caixa de engrenagens (306) de ummotor elétrico (ME) acoplado a um módulo de monitoração (MM);- um flange frontal (400) em formato de uma placa, serve paraconexão entre o veículo (V) e o manipulador robótico (MR) e paraproporcionar um posicionamento relativo entre estes últimos,subindo ou descendo quando desejado, onde a conexão entre oflange frontal (400) e o veículo (V) é feita por meio de quatro barraslaterais (401) móveis instaladas na estrutura inferior (102) do veículo(V), que por sua vez recebem torque transmitido por correntes (C)de uma caixa de redução (CR), ligada ao eixo de um motor elétrico(ME) acoplado a um módulo de monitoração (MM), onde o flangefrontal (400), adicionalmente, possui uma câmera de televisão (402)convencional e holofotes (403);- um módulo eletrônico de controle (500) fixado na estrutura inferior(102) do veículo (V), é destinado a receber e distribuir todos ossinais referentes à potência para todos os motores elétricos (ME,201) do veículo (V) e de comando das funções deste veículo (V) ede enviar sinais referentes a dados recolhidos, conecta-se a umacentral de controle (CO) à distância por meios que podem serescolhidos entre: uma conexão do tipo conector submarino (501),localizada na parte traseira do veículo (V) com cabo umbilical (502)e, sinais de rádio freqüência e ser equipado com bateria embarcada; e,- um módulo manipulador robótico (MR) que por sua vez compreende:- um vaso de controle (600), o qual liga-se fixamente ao flangefrontal (400) do veículo (V) por meio de uma tampa traseira (601);fixada em uma extremidade de um habitáculo (602) de paredesubstancialmente cilíndrica o qual, por sua outra extremidade,possui fixada uma tampa frontal (603) que apresenta uma interfacede encaixe (604); internamente, o vaso de controle (600) possui umflange interno (605) que divide o interior do habitáculo (602) em umcompartimento dianteiro (606) e um compartimento traseiro (607);em uma face do flange interno (605), a face traseira (608) do flangeinterno (605), fixam-se, pelo menos, três caixas de redução (CR),ligadas ao eixo de três motores elétricos (ME) acoplados a trêsmódulos de monitoração (MM) que ocupam o interior docompartimento traseiro (607) em conjunto com módulos deeletrônica (E) e, na outra face, a face frontal (609) do flange interno(605), encontram-se fixadas, pelo menos, três polias (610) commeios de engate para cabos de aço (611), cada polia (610)encaixada em cada eixo de cada caixa de redução (CR) de cadamotor elétrico (ME) e, ainda nesta face frontal (609), também estãofixadas três roldanas (612) para direcionamento dos cabos de ãço(611);- um braço robótico (700) apresenta ao longo de seu comprimentouma capa (701) de material resiliente, que protege em seu interior:um espaçador de base (702), o qual é fixado externamente à tampafrontal (603) do vaso de controle (600); uma estrutura central (703)com capacidade de flexão, tem atuação de sustentação como sefosse uma coluna vertebral, é ligada por uma de suas extremidadesalo espaçador de base (702) e, na outra extremidade, é ligada a urtiéspaçador de extremidade (704); entre o espaçador de base (702) eo espaçador de extremidade (704), monta-se uma pluralidade dêès(3áçad0res internos (705) ihtercalados com uma pluralidade demolás internas (706), levemente comprimidas, responsáveis poraplicar tensão a cada um dos espaçadorês internos (705) e martté-los, junto com a estrutura central (703), em uma direção reta.

2.- EQUIPAMENTO PARA INSPEÇÃO E INTERVENÇÃO EM LOCAISDE DIFÍCIL ACESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadoβοτ o braço (301) do sistema de tensionamento (300) ter a função de fazercom que as rodas (R) do equipamento tenham mais atrito com a parede datubulação (T) ou solo em ambiente fechado e isto ser feito quando o fuso(305) é acionado e sua rotação provoca o deslocamento do apoiodeslizante (304), conseqüentemente, aproxima ou afasta este último datraseira do equipamento e desta forma, levanta ou abaixa o braço (301) epressiona as rodas (R) do balancim (302) contra a parte superior dátubulação (T) ou do teto por onde o equipamento se desloca.

3. - EQUIPAMENTO PARA INSPEÇÃO E INTERVENÇÃO EM LOCAISDE DIFÍCIL ACESSO, de acordo com a reivindicação 1, carafcterizddogot o sistema de tração (200) compreender a adição de um segundomotor elétrico de tração (901) e de uma segunda caixa de transmissão(902) de modo que o motor elétrico de tração (201) já existehte fiqueresponsável pelo acionamento e movimentação das rodas (R) de um ladodo ecjuipamento, enquanto o segundo motor de tração (901) adicionalfique responsável pelo acionamento e movimentação das rodas (R) dolado oposto, o que possibilita uma movimentação das rodas (R) de modolateralmente independente, abrir a possibilidade do uso de esteiras (9Ô3),e permitir capacidade de manobra para execução de trajetórias curvas,assim como rotacionar em torno de seu próprio eixo.

4. - ÉdUIPAMENTO PARA INSPEÇÃO E INTERVENÇÃO EWl LÒCAISDÈ DIFÍCIL ACESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadapor á altura de operação do equiparrlento poder ser ajustadamanualmente e compreender a retirada das rodas (R) converlòionais dóveículo (V) tanto do primeiro eixo (203) quanto do segundo eixo (204), coiilsubstituição destas rodas (R) por coroas dentadas (CD) e incluir a fixaçãòno exterior do fundo da estrutura inferior (102) de uma estrutura elevadtítá(EV) que, por sua vez, compreende: um mancai dianteiro (800) corfi Iimnovo eixo dianteiro (801) provido de coroas dentadas (CD) e rodas (R) ede um mancai traseiro (802) com um novo eixo traseiro (803) providotambém de coroas dentadas (CD) e rodas (R), mancais (800, 802) que sãointerligados por uma barra horizontal (804), e ligam-se à estrutura inferior(102) por pilares (805) os quais podem ter várias medidas de acordo como posicionamento ou centralização que se queira dar ao equipamento e, atransmissão de torque entre o primeiro eixo (203) e o novo eixo dianteiro(801), assim como do segundo eixo (204) para o novo eixo traseiro (803)ser feita por meio de correntes (C).

5. - EQUIPAMENTO PARA INSPEÇÃO E INTERVENÇÃO EM LOCAISDE DIFÍCIL ACESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopor a estrutura central (703) apresentar um formato de mola, pelo interiorda qual, pássam os cabos eletrônicos e de controle de ferramentas; temuma função análoga a uma coluna vertebral, ser formada por diferentespassos de helicóides que podem ser classificados como um primeiropasso (7031) e um segundo passo (7032), que se intercalam ao longo docomprimento da estrutura central (703) e que terminam em um primeiroprolongamento ortogonal (7033) ao eixo longitudinal e um segundoprolongamento ortogonal (7034) ao eixo longitudinal alinhado ao primeiroprolongamento ortogonal (7033) de modo que fiquem paralelos.

6. - EQUIPAMENTO PARA INSPEÇÃO E INTERVENÇÃO EM LOCAISDÉ DIFÍCIL ACESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadoβότ o espaçador de base (702) ser uma peça cilíndrica que tem um furocentral (7021) que serve para inserção da estrutura central (703) e para apalssagem de cabos de eletrônica; ter três furos eqüidistantes (7022) aofuro central (7021) e próximos à periferia, distribuídos em forma detriângulo eqüilátero que serve, cada um para a passagem de um cabo deaço (611); na região de fixação com a interface de encaixe (604) defixação à tampa dianteira (601) apresentar ranhuras perimetrais (7023)externas onde são encaixados anéis de vedação; na face frontal (7024)apresentar um rebaixo (7025) que serve para inserção de umaextremidade de uma mola interna (706); ter um rasgo radial (7026) umrasgo radial (7026) até seu eixo de geratriz para encaixe e fixação doprimeiro prolongamento ortogonal (7033) de uma das extremidades daestrutura central (703) por meios de fixação inseridos em dois alojamentostangenciais (7027) e ortogonais a este rasgo radial (7026).

7. - EQUIPAMENTO PARA INSPEÇÃO E INTERVENÇÃO EM LOCAISDE DIFÍCIL ACESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopor o espaçador de extremidade (704) ter um furo central (7041) queserve para inserção da estrutura central (703), para a passagem de cabosde eletrônica, para cabos de acionamento de ferramentas; ter três furoseqüidistantes (7042) ao furo central e próximo à periferia, distribuídos emforma de triângulo eqüilátero que serve, cada um, para a passagem de umcabo de aço (611); na região de encaixe com a interfãce de umafeirãmenta, apresentar ranhuras perimetrais (7043) externas onde sãoencaixados ainéis de vedação; na face frontal (7044) apresentar umrebáíxo (7045) que serve para insèrção de uma extremidade de uma molainterna (706); ter um rasgo radial (7046) um rasgo radial (7026) até seueixo de geratriz para encaixe e fixação do segundo prolongamentoortogonal (7034) da outra extremidade da estrutura central (703) por ummeio de fixação que é inserido em um alojamento tangencial (7047) eortogonal a este rasgo radial (7046) e,. na parte frontal do espaçador dèextrenlidade (704) ser fixada uma conexão universal responsável porpermitir o acoplamento das ferramentas e sensores.

8. - ÉQUIPAÍVIENTO PARA INSPÊÇÃO E INTÉRVENÇÃO EM LOCAISDÉ DIFÍCIL ACESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopòr o espaçador interno (705) ser uma peça cilíndrica, mais delgada quéos és|tóçadòres de base (702) e de extremidade (704), atuar como áfevértfebras da coluna vertebral, ter um furo central (7051) que serve pàtâ ainserção da estrutura central (703); ter três furos eqüidistantes (7052) aofuro central (7051), próximo à periferia, distribuídos em forma de triânguloeqüilátero que serve, cada um, para a passagem de um cabo de aço(611); em ambas as faces circulares (7053), encontrarem-se rebaixos(7054) que servem para inserção em cada um, de uma extremidade deuma mola interna (706) e ter um rasgo radial (7026) um rasgo radial (7026)até seu eixo de geratriz para permitir a passagem do primeiroprolongamento ortogonal (7033) da estrutura central (703).

9. - EQUIPAMENTO PARA INSPEÇÃO E INTERVENÇÃO EM LOCAISDE DIFÍCIL ACESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopor a mola interna (706) ser uma mola convencional de resistênciamoderada e passo de helicóide não muito curto, ter um diâmetro internoadequado para ser inserido nos rebaixos (7054, 7045 e 7025) tanto noespaçador interno (705), quanto no espaçador de extremidade (704)quanto no espaçador de base (702).

10. - EQUIPAMENTO PARA INSPEÇÃO E INTERVENÇÃO EM LOCAISDE DIFÍCIL ACESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopor o braço robótico (700), ter sua altura ajustada, adicionalmente, pormeio do deslocamento para cima ou para baixo do flange frontal (400), poração das barras laterais (401) que estão ligadas ao motor elétrico (ME), denriodo que, quando o motor elétrico (ME) é acionado, as barras laterais(401) se movimentam para cima ou para baixo junto com o flange frontal(400) e aproximam a extremidade do braço robótico (700) e, a ferramentaque está adaptada nele, mais próxima à parede ou ao objeto que precisaser inspecionado; o controle combinado dos cabos de aço (611) permitir amovimentação do braço robótico (700) ao longo de todo o espaço passívelde ser alcançado e, o braço robótico (700) se curvar e, volta a ficar retopor efeito do desenrolamento do cabo de aço (611) e pela tensão causadãpelas molas internas (706) e, o controle do comprimento de cada cabo deaço (611) ser feito a partir do acionamento de um motor elétrico (ME)ligado à polia (610) na qual o cabo de aço (611) é firmemente conectado e,a partir do enrolamento deste último à polia (611).