Robô de inspeção de linhas de transmissão: análise geométrica e cinemática

Abstract

O sistema elétrico brasileiro conta com milhares de quilômetros de linhas de transmissão (LT), sendo que uma quantidade considerável já ultrapassou 40 anos. Procedimentos de inspeção adequados é, então, uma necessidade permanente. A maioria das inspeção de LT, por sua vez, é realizada por profissionais especialistas (ou a bordo de helicóptero ou suspenso diretamente à linha) ou usando sensores estatísticos; soluções caras, arriscadas e que oferecem dificuldade de acesso. Desde os anos 90, portanto, pesquisadores têm propostos robôs moveis (autônomos ou semiautônomos) para assistir ou substituir pessoas nesta atividade. O presente trabalho faz parte do projeto do ELIR (Eletrical Inspection Robot), o qual tem como meta desenvolver um robô autônomo para realização de inspeção visual e térmica de LT's energizadas (138 kV) com inclinação de até 60º e para transposição de obstáculos , sendo de fácil montagem e fabricação. Para tal, nesta dissertação foram realizadas as análises geométricas e cinemática ( direta e inversa) deste robô. O foco do trabalho foi: (a) avaliação da capacidade geométrica do robô em transpor grampos de suspensão ; (b) as matrizes de transformação homogêneas das suas juntas e (c) o estudo da cinemática inversa no MATALB® de três situações diferentes; gerando gráficos de variação de ângulos de juntas; da velocidade na direção do eixo x, do y e a resultante para as roldanas além de comprar os resultados simulados para posição y das roldanas e para as distâncias entre os centros das roldanas com os de referência. Pela análise geométrica, conclui-se que o ELIR tem a capacidade para ultrapassagem do grampo de suspensão considerado. Entendeu-se ainda que a matriz de transformação homogênea gerada pode ser satisfatoriamente utilizada para obter a posição, orientação e velocidade das roldanas, dado os valores das variáveis das juntas. Pelas três simulações da análise de cinemática inversa, o comportamento dos gráficos e dados obtidos mostraram que os sistemas de equações e seus códigos de solução implementados simulam de maneira satisfatória e esperada as situações propostas. Os erros relativos entre as ordenadas simuladas das roldanas e seus valores de referências encontram-se dentro da expectativa; igual a zero na primeira e terceira simulação e assumindo um comportamento justificável na segunda. Considerou-se também que a grandeza dos erros relativos entre a distância dos centros das roldanas obtidos e os definidos não é representativa, comparada à do robô e ao caminho. Este trabalho é uma etapa inicial do projeto do ELIR, que busca impactar no aumento da segurança e economia na inspeção de LT' e da eficiência da distribuição energética; na diminuição de transtornos e gastos por falta de energia elétrica e no desenvolvimento da robótica brasileira.