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Please use this identifier to cite or link to this item: https://tede.unioeste.br/handle/tede/5729
Tipo do documento: Dissertação
Title: Desenvolvimento de um modelo conceitual de um robô para inspeção e intervenção em linhas de distribuição de energia elétrica
Other Titles: Development of a robot's conceptual model for inspection and intervention in electric power distribution lines
Autor: Abdali, Mohamed Hassan 
Primeiro orientador: Santos, Carlos Henrique Farias dos
Primeiro membro da banca: Machado, Renato Bobsin
Segundo membro da banca: Pantaleão, Carlos Henrique Zanelato
Resumo: Com o intuito de aplicar robôs móveis a tarefas de inspeção de linhas de distribuição de energia elétrica, e consequentemente aumentar a segurança e eficiência dessas operações, foi realizado, primeiramente neste trabalho, um estudo sobre os sistemas robóticos utilizados na inspeção de linhas de transmissão e distribuição de energia elétrica. Para tanto, adotou-se uma classificação que separa os robôs de acordo com o sistema de locomoção, o que gera uma divisão em quatro diferentes classes: robôs terrestres, robôs deslizantes/escaladores, robôs aéreos e robôs híbridos. Ao analisar as quatro classes, observa-se que os robôs deslizantes/escaladores possuem maior autonomia e mecanismos mais simplificados, podendo interagir com os obstáculos encontrados no espaço de trabalho sem criar grandes forças de contato. Levando em consideração as vantagens oferecidas pelos robôs deslizantes/escaladores, este trabalho apresenta o estudo e o projeto conceitual de um novo robô deslizante/escalador para inspeção de linhas de distribuição de energia elétrica com ênfase no planejamento de movimento para superação de obstáculos. Esse sistema robótico é capaz de se deslocar sobre as linhas de distribuição de energia elétrica, podendo facilmente superar os obstáculos como isoladores presentes nessas instalações, graças ao seu planejamento de movimento cinemático para evitar colisões. Essa abordagem evita os obstáculos com a adoção de um planejamento de movimento sequencial, fazendo com que as suspensões articuladas do robô se retraiam quando ele estiver próximo ao obstáculo e se distendam após sua passagem. Este tipo de movimento é controlado por um método de planejamento de movimento geométrico executado por uma lei de interpolação polinomial de quinta ordem. As equações cinemáticas foram deduzidas e então a metodologia de planejamento de movimento foi discutida e otimizada. A modelagem cinemática utiliza o método jacobiano baseado na teoria dos helicóides em combinação com cadeias cinemáticas virtuais, o que permite a utilização do método de Kirchhoff-Davies, obtendo assim o modelo da cinemática inversa do robô deslizante/escalador. Finalmente, algumas simulações foram realizadas e os resultados da simulação mostram o uso potencial desta técnica para lidar com o controle de robôs deslizantes/escaladores.
Abstract: In order to use mobile robots for inspection tasks of power distribution lines and consequently to increase the safety and efficiency of these operations, a study was carried out on the robotic systems used for the inspection of power transmission and distribution lines. For that, a classification was adopted that separates the robots according to the locomotion system. This generated four different classes: ground robots, sliding/climbing robots, aerial robots and hybrid robots. When analyzing the four classes, it was observed that the sliding/climbing robots have greater autonomy and more simplified mechanisms than the other robots. These types of robots are able to interact with the obstacles found in the workspace without creating large contact forces. Considering the advantages offered by sliding/climbing robots, this work presents the study and conceptual design of a new sliding/climbing robot for inspection of power distribution lines with emphasis on motion planning to overcome obstacles. This robotic system is capable of moving over the power distribution lines, which can easily overcome obstacles such as insulators present in these installations due to its kinematic motion planning of collision avoidance. This approach avoids obstacles by the adoption of a sequential motion planning, making the robot’s articulated suspensions to retract when it is close to the obstacle and to distend after it passes over it. This kind of movement is controlled by a geometric motion planning method which is performed by a fifth order polynomial interpolation law. The kinematic equations were deduced and then the motion planning methodology was discussed and optimized. The kinematic modeling uses the screw-based jacobian method in combination with virtual kinematic chains which allows the use of the Kirchhoff-Davies method, thus obtaining the inverse kinematic model of the sliding/climbing robot. Finally, some simulations were carried out and the simulation results showed the potential use of this technique to cope with the sliding/climbing robots.
Keywords: Robôs de inspeção
Teoria dos helicóides
Método de Kirchhoff-Davies
Linhas de distribuição de energia
Inspection robots
Screw theory
Kirchhoff-Davies method
Power distribution lines
CNPq areas: ENGENHARIA ELETRICA::ELETRONICA INDUSTRIAL, SISTEMAS E CONTROLES ELETRONICOS
Idioma: por
País: Brasil
Publisher: Universidade Estadual do Oeste do Paraná
Sigla da instituição: UNIOESTE
Departamento: Centro de Engenharias e Ciências Exatas
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Computação
Campun: Foz do Iguaçu
Citation: Abdali, Mohamed Hassan. Desenvolvimento de um modelo conceitual de um robô para inspeção e intervenção em linhas de distribuição de energia elétrica. 2021. 117 f. Dissertação (Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Computação) - Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Foz do Iguaçu, 2021.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Endereço da licença: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
URI: http://tede.unioeste.br/handle/tede/5729
Issue Date: 26-Aug-2021
Appears in Collections:Mestrado em Engenharia Elétrica e Computação (FOZ)

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