BRPI1005861A2

BRPI1005861A2 - dispositivo robàtico para superaÇço de obstÁculo em inspeÇço de linha de transmissço de alta tensço

Info

Publication number: BRPI1005861A2
Authority: BR
Inventors: Guilherme Boulhosa Rodmilans; Dos Santos Marton Sandes; Da Silva Plinio Barbosa; Cunha Vinicius Joao Goncalves
Original assignee: Servico Nac De Aprendizagem Ind Senai
Priority date: 2010-12-29
Filing date: 2010-12-29
Publication date: 2013-04-24

Abstract

DISPOSITIVO ROBàTICO PARA SUPERAÇçO DE OBSTÁCULOS EM INSPEÇçO DE LINHA DE TRANSMISSçO DE ALTA TENSçO. É capaz superar obstáculos para inspeção de linha de transmissão de alta tensão, 69 a 240 KV, otimizando o método de inspeção das linhas propriamente ditas, possibilitando um maior detalhamento no processo, devido ao seu sistema de sensoriamento embarcado, que permite a coleta de dados do estado da linha de transmissão, em trechos e/ou pontos com obstáculos, com maior riqueza de detalhes, pelo fato de o sistema robótico / módulo de sensoriamento envolver a linha mesmo nos pontos com interferência.

Description

"DlSFOSiTIVO ROB0TICO PARA SUPERAQAO DE OBSTACULOS EM INSPEQAO DE LINHA DE TRANSMISSAO DE ALTA TENSAO"

O presente pedido de invengao refere-se a um inedito "DISPOSITIVO ROB0TICO PARA SUPERAgAO DE OBSTACULOS EM INSPEQAO DE LINHA DE TRANSMISSAO DE ALTA TENSAO" capaz de Iocomover de forma autonoma por um dos cabos da Iinha de alta tensao, transpondo os obstaculos caracteristicos da mesma e realizando a coteta de dados do estado do cabeamento, dos isoladores e da regiao no solo ao redor da Iinha de transmissao.

O dispositivo robotico autdnomo pleiteado e destinado a inspecionar io Iinhas de transmissao de alta tensao (69kV a 240kV).

As Iinhas de transmissao eletricas sao responsaveis por Ievar a energia gerada nos centro de geragao eletrica ate ο consumidor final. O sistema de geragao e transmissao deve garantir ο fornecimento eletrico sem interaipgoes para ο consumidor final. Em caso de problema no fornecimento, as concessionarias sao passiveis de ser multadas.

Pode-se dizer tambem que ο sistema de geragao e transmissao de eletricidade e estrategico para qualquer pais desenvolvido, visto que quase a totalidade dos servigos de uma cidade necessita da rede/ malha eletrica para operar. No Brasil esse sistema torna-se mais critico devido a centralizagSo do sistema de produgao eletrico, que e baseado em grandes produtores afastados dos centros consumidores.

Logo, realizar ο monitoramento das Iinhas de transmissao para verificar ο seu estado e determinar ο moment。de se executar ag5es de cx>rregao preventiva antes de uma eventual falha e uma tarefa vital para ο bom funcionamento do

sistema. Atualmente, a manuteng§o preditiva e realizada de diversas maneiras, e em todas elas ο operador esta envolvido manipulando os equipameritos necessarios para diagnosticar ο funcionamento das linhas. Em alguns casos e necessario ο operador entrar em contato direto com a Iinha "viva" aumentando assim os riscos de acidentes.

Devido as grandes extensoes do sistema de transmissao que devem

ser analisados por completo, e associado a impossibilidade de acesso a Iinha por meio terrestre em alguns trechos, se faz premente a necessidade de aeronaves (helicopteros) as quais necessitam de condig5es climaticas favoraveis rios Iocais de inspeQao, ο que torna a manutengao preditiva dessas linhas muito onerosa e io demorada.

Com isso um dispositivo robotico capaz de "caminhar" sobre a linha, vencendo os obstaculos oferecidos por ela de forma autonoma e colhendo dados necessarios para verificar ο seu fundonamento, torna-se essencial para redugao de custo, redugao de riscos ao operador e maior confiabilidade da linha. No atual estado da tecnica foram detectados alguns documentos de

patentee que versam sobre dispositivos nao tripulados para a inspegao de linhas de transmissao como ο Pl 9705250-7 lVeicuIo Automatizado para Supervisao de Linhas de Transmissao de Energia 日6trica e Esfera Sinalizadora para Linhas de Transmissao de Energia Eletrica". Se refere a um veiculo automatizado que realiza diversos servigos nas linhas de transmissao de energia, tais como, inspegdes detalhadas dos seus componentes, instala^io e troca de esferas sinalizadoras e troca de cabos guardas, de maneira segura e eficaz, facilitando as tarefas dos tecnicos e reduzindo os riscos de acidentes.

O P19705250-7 "Equipamento Destinado ao Monitoramento de Linhas

de Transmissao / DistribuigSo de Energia Eletrica, Carro de Inspegao de Linhas Autopropulsionado e Automatico", constituido por uma plataforma autopropuisionada, equipada com um conjunto de sensores (optico, infravermelho ou similar ou equivalente), destinado a inspegao automatica de Iinhas de transmissao I distribui^o de energia eletrica.

Como se pode observar os documentos aventados tratam de

funcionalidades inerentes especificamente as tarefas comuns e necessarias a inspegao de Iinhas de energia de alta tensao, cujos resuitados sao prejudicados ou inviaveis de ser realizados em pontos com algum tipo de obstaculo.

Ciente do estado da t6cnica, suas lacunas e inconvenientes, os io inventores, pessoas atuantes no segmento em aprego, apos estudos e pesquisas, criaram ο "DISPOSITIVO ROB0TICO PARA SUPERAQAO DE OBSTACULOS EM INSPEgAo DE LINHA DE TRANSMISSAO DE ALTA TENSAO" em questao, que vem para solucionar a dificuldade de inspegao das Iinhas de transmissao por meio de um robo autonomo, apto de se Iocomover sobre os cabos de Iinha "viva", com ο diferencial de transpor os obstaculos caracteristicos da Iinha propriamente dita e, ser capaz de colher e transmitir os dados para uma central de monitoramento.

Essa invengao propicia substancial redu$ao dos custos do process。de inspegao em Iinhas de alta tensao e dos riscos ao operador, em geral realizado por meio de aeronaves tripuladas (Helicoptero), que desembarcam um tecnico sobre a referida Iinha a fim de efetuar ο procedimento de inspegao.

A seguir, explica-se a invengao com referenda aos desenhos anexos, nos quais estao representadas de forma ilustrativa e nao limitativa:

Figura 1: Vista esquematica lateral do dispositivo robotico inventado;

Figura 2: Vista esquematica lateral da estrutura do dispositivo robotico

inventado, com detalhe do sistema de alimentaQSo e sensoriamento; Figura 3: Vista em perspectiva de uma das bases do dispositivo robotico inventado, com detalhe explodido do motor e vista lateral;

Figura 4: Vista em perspectiva de um brago motriz do dispositivo robotico inventado, com detalhe do brago montado;

Figura 5: Vista frontal mostrando condigdes de afastamento/

aproximagao dos bragos motrizes do dispositivo robotico inventado;

Figura 6: Vista em perspectiva do dispositivo robotico inventado, em uma situagao de uso (proximo a um obstaculo);

Figura 7: Vista em perspective do dispositivo robotico inventado, em io uma situagao de uso prestes a transpor um obstaculo;

Figura 8: Vista em perspectiva do dispositivo robotico inventado, em uma situagao com ο brago anterior articulado num angulo que possibilite a sua passagem pelo obstaculo;

Figura 9: Vista em perspectiva do dispositivo robotico inventado, em uma situagao com ο brago anterior ainda aberto apos a passagem pelo obstaculo;

Figura 10: Vista em perspectiva do dispositivo robotico inventado, em uma situa?ao com ο brago anterior fechado apos a passagem pelo obstaculo;

Figura 11: Vista em perspectiva do dispositivo robotico inventado, em uma situagao de uso (fechado com ο obstaculo entre os bragos motrizes). O "DISPOSITIVO ROB0TICO PARA SUPERAQAO DE

OBSTACULOS EM INSPEQAO DE LINHA DE TRANSMISSAO DE ALTA TENSAO", objeto desta solicitagao de Patente de Invengao1 trata de um dispositivo robotico (D) formado por um sistema de alimentagao e sensoriamento (1) anexado a um corpo (2) que tambem comporta as bases (5) e respectivos bragos motrizes (B)1

que ao articularem no sentido de abertura permitem a transposigao de determinado obstaculo (O) para em seguida se fecharem, dessa maneira possibilitando proceder as devidas analises nesse ponto considerado critico.

Mais particularmente, ο dispositivo robotico (D), conforme demonstrado na figura 1 e constituido por tres partes principals, sendo ο sistema de alimentagao e sensoriamento (1), ο corpo (2) e as bases (5) dos bragos motrizes (B).

O corpo (2) mostrado na figura 2 e a estaitura principal no qual sao colocados, direta ou indiretamente, os outros <x>mponentes do dispositivo. Nele estao os meios eletronicos de controle, posicionamento, processamento, sistema de alimentagao e sensoriamento (1), passivel de se Iocomover ao Iongo do perfil do io corpo (2) propriamente dito. O movimento se da pelo enrolamento e afrouxamento simultaneo do cabo (3) na polia/ motor (4) preso no sistema de alimenta^ao e sensoriamento (1). No corpo (2) tambem estao os elementos (E) no format。de um paralelogramo para fixagao das duas bases (5), sendo uma em cada Iado do corpo (2).

Conforme a figura 3 as bases (5) com eixo (E1) de Iigagao com ο corpo

(2) passando no centro de sua face maior (6). Essa constmtividade possibilita um movimento de giro (a) ajustavel entre dita base (5) e ο corpo (2), que permite uma melhor acomodagao do dispositivo robotico (D) sobre ο cabo de alta tensao (18) durante a inspegao. No comprimento maior da base (5), em faces opostas, se destacam juntas rotacionais (7) para fixagao de dois bragos motrizes (B). No interior do aparato, riuma proje^ao central (8) e fixado um motor (9) com ο eixo de rotagao vertical dotado de uma polia (11) com duas cavidades para ο enrolamento dos cabos de ago (10), responsavel pelo movimento de articulagao (β) dos bragos motrizes (B). A altura da polia (11) e a mesma da haste horizontal (HH) do brago motriz (B)1 e ο

cabo de ago (10) e preso no centro da haste horizontal e na polia (11). S§o quatro ο nCimero de bragos motrizes (B), conforme figura 4 e mostrado um em perspectiva, respo门s^veis pela sustentagao, Iocomogao e ultrapassagem dos obstaculos (O) presentes na Iinha de alta tens§o. Cada brago motriz (B) e dotado de sensores (nao representados), utilizados no processo de inspegao e detecgao de obstaculos, sendo formado por hastes (12) montadas em format。"H". Na parte superior da haste (12) e montado um motor (13) e um mancal (14). Ja na parte inferior denotam-se juntas rotacionais (15) compativeis com as juntas rotacionais (7) das bases (5), cujos eixos de rotagao sao paralelos ao comprimento do corpo (2) do sistema roboticx). io A montagem dos bragos motrizes (B) com as bases (5) faz com que os

mesmos fiquem em posigoes confrontantes, propiciando um movimento de afastamento e aproximagao da parte superior dos referidos bragos conforme demonstrado na figura 5, sendo a menor cota entre eles aquela definida pela espessura da roda motriz (16) em forma de polia com sulco (22) em material macio e estriado para atribuir major aderencia com ο cabo (18).

Por sua vez, ο motor (9) fixo no centra da base (5) e responsavel pelo movimento articulado (β) entre os bragos motrizes (B) confrontantes, viabilizando um controle angular preciso e adequado para cada situagao. Dessa forma e possivel abrir os bragos motrizes (B) pela agao da forga da gravidade, desde que ο motor (9) Iibere ou folgue ο cabo de ago (10), Iiberando um espago central, ocupado pelo cabo de alta tensao (18). Por outro lado, ο fechamento entre os bragos motrizes (B) se da pela atuagao do motor (9) no sentido de tracionar ou enrolar ο cabo de a^o (10), de modo que ο cabo de alta tensao (18) permanega confinado entre as rodas (16) e a base (5). Os motores (13) dos bragos responsaveis pelo deslocamento do conjunto,

Iigados na mesma

base (5), se encontram em posigao antiparalela, ο que έ dese掉vel para uma distribuiQao uniforme de massa dos bragos motrizes (B), sendo de grande valia quando da abertura destes pela agao da gravidade, e ultrapassagem do obstaculo (O). Portanto1 com os bragos motrizes (B) totalmente fechados, ο eixo do motor (13) de um brago estara apoiado no mancal (14) do brago oposto, delimitando assim uma regiio (21) fechada entre as rodas (16) motrizes e a base (5), que garante ο confinamento do cabo de alta tensao (18), atribuindo ao dispositivo robotico (D) major estabilidade no momento em que situagSes adversas (como intemperies) ocorram durante a inspegao da linha, que em casos extremos acanretaria danos ou mesmo a queda do dispositivo. io Operacionalmente1 inicialmente e necessario colocar ο dispositivo

robotico (D) na linha viva. Para tanto, os bragos motrizes (B) devem estar na posigao aberto ate que ο cabo (18) esteja confinado na regiao (21), ou seja, entre as rodas (16) e a base (5). Em seguida os bragos motrizes (B) sao fechados gradativamente ate que ο referido cabo (18) fique em contato com os sulcos (22) da roda (16) is conforme ilustrado na figura 6.

Apos uma pre-programagao, passivel de ser realizada com ο dispositivo robotic» na linha viva ou fora dela, que preve as rotinas desejadas de varredura e posicionamentos, ο dispositivo robotico estara apto a funcionar de modo autonomo, percorrendo a linha de alta tensao (18) e colhendo os dados pertinentes e monitorando ο caminho a sua frente detectando a presenga de eventuais obstaculos (O) por meio dos sensores (nao representados). Durante a inspegao da linha ο dispositivo rob0tico (D) envia os dados coletados para a base que pode acompanhar ο procedimento, intervir no controle, requisitar uma maior quantidade de dados coletados e ate efetuar a inspegao por controle remoto. Como mostrado na

figura 6, ao detectar um obstaculo (O), ο dispositivo robotico (D) fara os calculos necessarios para averiguar se e ou nao possivel ultrapassar dito obstaculo (O), avaliando como se dara a ultrapassagem. Caso seja possivel ultrapassar ο obstaculo, ο dispositivo robotico executara alguns procedimentos para tal tarefa. Conforme a figura 7, ο brago motriz proximo ao obstaculo (O) se eleva ate que as rodas (16) estejam fora de contato com ο cabo de alta tensao (18). Em seguida os bragos motrizes (B) sao abertos por gravidade da base (5) ate um angulo de abertura tal que permita a passagem pelo obstaculo (O) conforme ilustrado na figura (8). Assim1 ο brago motriz mais distante do obstaculo (O) faz a movimentagao do dispositivo robotico por meio do motor (13), ate que os sensores (nao io representados) de presenga devidamente instaiados nos bragos motrizes (B) identifiquem e informem ο dispositivo robotico (D), a distSncia do obstaculo em relagao as rodas (16) e, ο momenta exato em que ο obstaculo presente na Iinha esteja entre os bragos que ο ultrapassaram e os bragos que estao apoiados na Iinha (18). Conforme a figura 9’ apos a ultrapassagem do obstaculo (O), os sensores verificam a posi^ao relativa entre ο cabo de alta tensao (18) e os bragos na posigao aberto e atuam para ο posicionamento apropriado do fechamento. Conforme a figura 10，ao finalizar ο fechamento, os bragos motrizes que ultrapassaram ο obstaculo (O) descem ate que a roda (16) volte a repousar sobre ο cabo de alta tensao (18) conforme mostrado na figura 11. Com ο dispositivo rob6tico apoiado nas rodas (16) que ultrapassaram ο cabo de alta tens§o (18), os bragos motrizes (B) inicialmente mais distantes do obstaculo sao erguidos ate que a roda (16) fique completamente fora de contato com ο cabo de alta tensao (18) para entao tais bragos serem abertos, repetindo-se todo ο procedimento de ultrapassagem ja descrito.

Ao finalizar suas tarefas seguindo a rotina pre-programada ou quando

da impossibilidade de executar suas funQdes mecanicas, ο dispositivo robotico enviara um sinal para a central de controle solicitando resgate referenciando ο posicionamento.

Claims

1.) "DISPOSITIVO ROB0TICO PARA SUPERAQAO DE OBSTACULOS EM INSPEgAo DE LINHA DE TRANSMISSAO DE ALTA TENSAO" caracterizado por ser formado por um sistema de alimentagao e sensoriamento (1), ο corpo (2) e as bases (5) dos bragos motrizes (B) que articulam (a) em torno de obstaculos (O) em Iinhas de alta tensdo (18); ο corpo (2) sustenta os meios eletronicos de controle, posicionamento, processamerito, sistema de alimentagao e sensoriamento (1), passivel de se Iocomover ao Iongo do perfil pelo enrolamento e afrouxamento simultaneo do cabo (3) na polia/ motor (4); no corpo (2) estao os elementos (E) para fixagao das duas bases (5) com eixo (E1) de Iigagao com ο corpo (2) passando no centra de sua face maior (6), que possibilita um movimento de giro (a); na base (5) se destacam juntas rotacionais (7) para fixagao de dois bragos motrizes (B) corifrontantes; numa projegao central (8) e fixado um motor (9) dotado de uma roda motriz (11) para ο enrolamento dos cabos de a^o (10) que propiciam ο movimento de articulagio (β), de abertura ou fechamento, dos bragos motrizes (B) dotados de sensores detectores dos obstaculos; na parte superior da haste (12) e montado um motor (13) com roda motriz (16)/ sulco (22) e um mancal (14); os motores (13) se encontram em posi9§o antiparalela; ο espago (21) e destinado ao confinamento do cabo de alta tensao (18).

2.) "DISPOSITIVO ROB0TICO PARA SUPERAQAO DE OBSTACULOS EM INSPEQAO DE LINHA DE TRANSMISSAO DE ALTA TENSAO" de acordo com a reivindicagao 1, caracterizado por pelo eixo do motor (13) de um dos Iados do brago assentar no mancal (14) do brago do Iado oposto, apos a ultrapassagem do obstaculo quando do fechamento.

3.) "DISPOSITIVO ROB0TICO PARA SUPERAQAO DE OBSTACULOS EM INSPEQAO DE LINHA DE TRANSMISSAO DE ALTA TENSAO" de acordo com a reivindicagao 1, caracterizado pela ultrapassagem do obstdculo (O) se dar pela detecgao do mesmo por sensores de presenga, que comandam a elevagao e abertura dos bragos motrizes (B) proximos ao obstaculo, ate que as rodas (16) estejam forade contato com ο cabo (18); em seguida os bragos motrizes (B) apoiados sobre ο cabo (18) promovem ο avan^o do dispositivo robotico (D) por meio do motor (13) ate que os sensores de presenga detectem ο obstaculo, nesse moment。os bragos (B) sao fechados e alinhados e desce ο conjunto que estava suspenso; nesse moment。 ο process。 de ultrapassagem do obstaculo e repetido para ο segundo conjunto de bragos motrizes.

4.) "DISPOSITIVO ROB0TICO PARA SUPERAQAO DE OBSTACULOS EM INSPEgAo DE LINHA DE TRANSMISSAO DE ALTA TENSAO" de acordo com a reivindicagao 1, caracterizado por um mecanismo de confinamento do cabo de alta tensao na regiao (21) formada entre a roda motriz (22), a base (8) onde esta fixo ο motor, os bragos motrizes (B) e ο cabo de ago (10).

5.) "DISPOSITIVO ROB0TICO PARA SUPERAQAO DE OBSTACULOS EM INSPEgAo DE LINHA DE TRANSMISSAO DE ALTA TENSAO" de acordo com a reivindicagao 1, caracterizado por uma roda motriz (22) em forma de polia com sulco e superficie macia e estriada, que permite maior aderencia entre a roda e ο cabo.

6.) "DISPOSITIVO ROB0TICO PARA SUPERAQAO DE OBSTACULOS EM INSPEQAO DE LINHA DE TRANSMISSAO DE ALTA TENSAO" de acordo com a reivindicagao 1, caracterizado por um mecanismo de giro (a) ajustavel entre as bases (5) e ο corpo (2) sobre ο eixo E1 que passa pelo centra das bases (6), garantindo ao dispositivo contato entre as rodas motrizes (22) e ο cabo de alta tensao (18) durante todo ο percurso no process。de inspegao.

7.) "DISPOSITIVO ROB0TICO PARA SUPERAQAO DE OBSTACULOS EM INSPEQAO DE LINHA DE TRANSMISSAO DE ALTA TENSAO" de acordo com a reivindicagao 1, caracterizado por um mecanismo de abertura e fechamento dos bragos motrizes (B) no momenta de ultrapassagem do obstaculo (O) presente na Iinha de transmissao, com a polia com duas cavidades (11) que suporta ο cabo de a^o (10) fixo na haste (H) para promover ο movimento de abertura e fechamento dos bragos motrizes (B).