Post on 22-Dec-2015
description
ROBÔ UTFPR - PROJETO DE UM ROBÔ PARA INSPEÇÃO DE SUPERFÍCIES
METÁLICAS VERTICAIS
1. OBJETIVO
Disponibilizar um dispositivo para inspeção de superficíes metálicas verticais, tais como
tanques de armazenamento de combustíveis, esferas de gás e cascos de návios, entre outros.
Na Figura 1 e Figura 2, pode-se ver a modelagem 3D do Robô e uma foto do mesmo,
respectivamente.
Figura 1 – Modelagem 3D
Figura 2 – Foto
2. CARACTERÍSTICAS
O Robô UTFPR tem a capacidade de manter-se aderido à superfícies metálicas e deslocar-se
sobre estas superfícies, podendo desenvolver trajetórias diversas. Esta capacidade é devida à
utilização de rodas mangnéticas que possuem em seu interior imãs permanentes de NeFeB.
Para que seja possível a inspeção completa destas superfícies metálicas, o Robô é capaz de
transpor pequenos obstáculos, por exemplo, reforços de cordões de solda, devido a sua
característica de possuir rodas desalinhadas, sistemas de cambagem e articulação das laterais.
Como foi concebido para que sua massa fosse reduzida, o Robô é capaz de transportar
equipamentos capazes de realizar a inspeção das superfícies metálicas, bem como todo o aparato
eletrônico embarcado.
Universidade Tecnológica Federal do Paraná - UTFPR
Departamento Acadêmico de Mecânica - DAMEC
LEGIO – Laboratório de Desenvolvimento de Soluções e Produtos
Buscou-se utilizar em sua construção peças disponíveis comercialmente, reduzindo-se assim
os custos de fabricação. O robô apresenta grande flexibilidade, podendo ser equipado com
diversos métodos de inspeção.
O Robô será equipado com um sistema que torne-o capaz de locomover-se autonomamente
sobre cordões de solda ou em uma trajetória pré-estabelecidada, assim como, também terá uma
interface homem-máquina, sendo possível a utilização de um joystick para a definição da
trajetória em tempo real.
As rodas magnéticas do Robô possuem uma proteçao de borracha, evitando-se assim danos
à superfície a ser inspecionada ou sua proteção, pois evita o contato direto metal-metal. Essa
característica também faz com que o atrito entre a roda e a superfície seja maior, evitando
escorregamentos do Robô, melhorando assim a sua movimentação sob a superfície.
No quadro abaixo, pode-se ver algumas das soluções adotadas no projeto.
FUNÇÃO DESCRIÇÃO DA SOLUÇÃO IMAGEM
Conectar dispositivo à
superfície de trabalho Rodas magnéticas
Manter rodas aderidas à
superfície de trabalho Dispositivo de cambagem
Possuir cambagem das
rodas
Articulação através de
dobradiças KANYA
Transpor pequenos
obstáculos
Rodas com liberdade para
articular
Possuir rodas deslinhadas Leterais desalinhadas
Permitir articulação das
laterais
Mancal com bucha fixa à
lateral com as rodas e eixo
de articulação fixo ao chassi
Assegurar distância
uniforme em relação à
superfície
Rodas
Mover equipamento de
inspeção em relação ao
dispositivo
Motor com acoplado a um
sistema de translação por
correia sincronizadora
Mover dispositivo sobre a
superficie de trabalho
Motor acoplado a uma das
rodas e sistema de
transmissão para a outra
roda por correia
sincronizadora
Direcionar dispositivo sobre
a superfície
Diferenciação de tração nas
laterias
3. EQUIPAMENTOS DE INSPEÇÃO
Devido a sua construção modular, o Robô UTFPR apresenta grande flexibilidade com relação
aos métodos de inspeção a serem empregados, podendo ser equipado com diversos
equipamentos de inspeção, conforme as necessidades do cliente. Dentre estes equipamentos
estão réguas de inspeção com sensores de ultra-som, dispositivos de varredura por ultra-som,
sensores de ACFM (Alternating Current Field Measurement), câmeras de vídeo, entre outros.
4. FASES DO PROJETO
4.1 PROJETO E CONSTRUÇÃO DO PROTÓTIPO
Nesta etapa foram levantadas as necessidades do projeto e definidas as soluções a serem
adotadas, buscando-se ao final obter uma estrutura capaz de fixar-se e locomover-se sobre
superfícies metálicas e capaz de ser equipada com equipamentos de inspeção, que serão
posteriormente definidos.
Criou-se um software básico para o controle da movimentação do Robô através do
computador, utilizando-se conexões USB.
Status da fase: concluída.
4.2 TESTES PRELIMINARES
Foram feitos testes para verificar a movimentação do Robô sob o chão, apresentando
resultados satisfatórios. O robô é capaz de locomover-se para frente e para trás, e girar em torno
de seu próprio eixo. Também verificou-se a fixação do Robô sob uma superfície metálica.
Faz-se necessário agora, verificar a locomoção e adesão do Robô em uma superfície metálica
de grandes dimensões, simulando condições reais de trabalho.
Status da fase: em andamento.
4.3 INSTRUMENTAÇÃO E APRIMORAMENTO DO SOFTWARE
Nesta fase, serão corrigidos eventuais erros de projeto apresentados nos testes, como
também definidos e instalados os equipamentos de inspeção a serem embarcados no Robô.
A comunicação do Robô será aprimorada utilizando-se cabos de rede LAN ou Wireless. Será
desenvolvido uma interface homem-máquina para a utilização de joystick e criação de software
para análise e tratamento de dados.
Status da fase: aguardando resultados dos testes.
5. VANTAGENS
O Robô UTFPR, após implementadas todas as fases do projeto, apresentará as seguintes
vantagens:
a) Maior confiabilidade nas inspeções;
b) Maior rapidez na realização das inspeções;
c) Maior segurança aos operadores;
d) Menor custo de inspeção;
e) Tecnologia predominantemente nacional e de baixo custo.
6. PROPOSTA
A apresentação deste projeto à REPAR tem como objetivo criar um canal direto de
comunicação entre a Empresa Petrobras e a Universidade Tecnológica Federal do Paraná, para a
cooperação mútua, visando o desenvolvimento de tecnologias que possam ser aplicadas dentro da
Empresa.
Esta comunicação direta irá possibilitar uma melhor comprensão das necessidades da
Empresa, fazendo com que o projeto possa ser desenvolvido em linha com estas necessidades.
Também abrirá portas para o desenvolvimento de outros projetos em conjunto, que possam
ser de interesse ao desenvolvimento da indústria brasileira de petróleo e gás.