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.