1

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

00:00

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

00:00

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

00:00

~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+

00:00

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

00:00

 

Especificações e operação do Elevador

luminária

reator plataforma

9m

7m 2.5m

poste

Elevador

Trabalho em posições elevadas

00:00

Protótipo do Elevador

coluna

plataforma

Base giratória

painel de controle

controle remoto

Trabalho em posições elevadasElevador

00:00

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

00:00

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

00:00

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

00:00

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

00:00

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

00:00

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

00:00

Braço principal

Braço auxiliar

O Balanceador

Balanceador – solução mecânica

Manipulação de cargas

00:00

Testes em campo com Balanceador

Manipulação de cargas

Pedido de

patente

registrado

Balanceador – solução mecânica

Nova versão em desenvolvimento

00:00

 

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

00:00

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