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Robótica Aplicada a Melhorias das Tarefas de Eletricistas
Ronaldo A. RONCOLATTO CPFL
Newton W. ROMANELLI CPFL
Andre R. HIRAKAWA USP
Oswaldo HORIKAWA USP
Companhia Paulista de Força e Luz
Escola Politécnica da USP
Danilo M. VIEIRAUSP
Rogério YAMAMOTOUSP
Vitor C. FINOTTO USP
Victor SVERZUTI USP
Ivo P. LOPES USP
00:00
Manutenção das linhas de distribuiçãoFerramentas convencionais com uso de esforço físico do eletricistaEquipametos grandes e pesadosLongas jornadas de trabalho
Aumento na média da faixa etária dos eletricistasCPFL / 40 ~ 50 anos (legislação trabalhista)
Normas de segurança cada vez mais rigorosasSegurança além de qualidade e eficiênciaPadronização de estruturas, componentes, procedimentos além de ferramentas
Tecnologia Mecatrônica e de RobóticaAutomação da manutenção nos EUA e JapãoTrabalho manual e ferramentas: bastão, escadas e cestos aéreosCorreta definição do nível de automação
Introdução
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Estratégia•Estudo ergonômico: atividades de elevado risco •Dispositivos de auxílio aos eletricistas •O adequado nível de integração e automação•Parceria CPFL & USP em inovação
Metas a serem atingidas•Aumentar a segurança dos eletricistas•Manter ou melhorar a eficiência / qualidade•Redução de esforços físicos dos eletricistas
Introdução
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Trabalhos de manutenção na CPFL
Trabalhos com risco potencial:- Manuseio /uso de escada- Poda de árvores
Risco ergonômico médio a elevado (membros superiores) + risco de acidente imediato
Fig. Escada em fibra de vidro
Baixar Erguer CarregarExtender Retrair Subir Descer etc.
>40kg
Estudo Ergonômico
Manuseio /uso de escada
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~2m
Serra hidráulica
Cesto aéreo
Poda de árvore
4kg drenado
Segurança
Trabalhar em posições elevadas
Manipular cargas
Estudo Ergonômico
Ajudar o eletricista a:
Qualidade e eficiência+
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Elevada incidência de manutenção em torno de:Luminárias do sistema de iluminação pública (7~9m do chão)Cruzetas de madeira do sistema de distribuição de energia
Cesto aéreoCusto elevadoVias estreitas com intenso tráfego
Escada manualPeso superior a 40KgRiscos ergonômicosRiscos de acidentes
Elevador Bastão Robótico
Trabalho em posições elevadas
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Especificações e operação do Elevador
luminária
reator plataforma
9m
7m 2.5m
poste
Elevador
Trabalho em posições elevadas
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Protótipo do Elevador
coluna
plataforma
Base giratória
painel de controle
controle remoto
Trabalho em posições elevadasElevador
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Elevador - Sistema de controle
PLC
IHM Interfaceradio
botões
sensores
S1
S2
S3
S4
S5
A1 A2
A3
A4
Controle remoto
Panel de controle
Sensores S1: col na pos de trab S2: plataf no limite INF S3: plataf no limite SUP S4: contagem rotação S5: col na pos de transp
Atuadores A1: armar A2: inclinar A3: elevar A4: girar
driver
atuadores
carga 120kg
Veículo leve
Elevador – Teste de carregamento
Elevador
Trabalho em posições elevadas
Pedido de
patente
registrado
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Trabalho em posições elevadasElevador
Nova versão
Veículo menor (1,8 ton, 5m)
Atuadores eletro-hidráulicos
Controle pelo painel embutido ou pelo controle remoto
Estrutura em alumínio
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Elevador: eletricista para posições elevadas
Exemplo: Inspeção de cruzetas de madeira• Hoje: do chão com uso de binóculos• Proposta: Bastão Robótico
leve, compacto, controle de posição, equipado com câmera
Trabalhos feitos no nível do chão
cabos
espaça-dores
3º estágio
2º estágio
1º estágio
mecan de tensionam
Bastão Robótico
Mecanismo:- Bastão telescópico flexível- Estabilização e acionamento por cabos- 1 motor: estensão / retração- 2 motores: movimentos em x e em y- PLC para controle
Bastão robótico
Trabalho em posições elevadas
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1º estágio
2º estágio
3º estágio
9 m
poste
cruzeta
camera
Bastão robótico
Protótipo Possível aplicação
• Amplitude de movimentos em x e y: 1.5m
• Altura: 9m• Boa repetibilidade
Trabalho em posições elevadasBastão robótico
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Manipulação de cargas
Dispositivos para auxiliar o eletricista a manusear cargas: Manuseio de serra hidráulica na poda de árvoresMinimizar o esforço sem prejudicar a mobilidade
BalanceadorBalanceador automático
Solução mecatrônica
Balanceamento preciso da carga
Solução mecânica
Robusta e de uso prático
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Braço principal
Corpo
Braço auxiliar
Base
Cesto aéreo
Serra
Gancho
Mola a gás
O Balanceador acoplado ao cesto aéreo
Balanceador – solução mecânica
Manipulação de cargas
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Braço principal
Braço auxiliar
O Balanceador
Balanceador – solução mecânica
Manipulação de cargas
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Testes em campo com Balanceador
Manipulação de cargas
Pedido de
patente
registrado
Balanceador – solução mecânica
Nova versão em desenvolvimento
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Esquema do Balanceador Automático.
Controlador (CLP)
Sensor de contagem de giros do fuso
IHM
Motor
Braço
Sensor de posição de trabalho
Carga
Mola a gás
Mecanismo de correção
Driver circuit
mapa de erros ou modelo matemático
Balanceador automático – solução mecatrônica
Manipulação de cargas
Correção automática de imperfeições na força de balanceamento
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Dispositivos para auxílio a eletricista na manutenção:Trabalho em posições elevadas: uso de escadasManipulação de cargas: poda de árvoresAnálise ergonômica: riscos médios a elevados
Nível de integração e automação
Trabalho em posições elevadas: Elevador e Bastão Robótico
Manipulação de cargas: Balanceador e Balanceador Automático
Trabalhos futuros:Melhorias no projeto e funcionalidadeAprimoramento do Elevador / BalanceadorEngenharia de produtoOutras atividades destacadas pelo Estudo Ergonômico
Conclusões