Dimensionamento do sistema de voo de um robô para inspeção de linhas de distribuição de energia

Abstract

O presente projeto aborda o desenvolvimento e dimensionamento de um sistema de voo para um robô de inspeção de linhas de distribuição de energia elétrica, em parceria com a Celesc. O sistema visa superar as limitações do protótipo existente, que não consegue transpor obstáculos complexos como isoladores de suspensão e ninhos de aves, propondo uma solução híbrida que combina o deslocamento sobre os cabos com a capacidade de voo. O objetivo geral foi projetar e validar uma estrutura de voo robusta, leve e compacta, que pudesse ser integrada ao robô, respeitando as restrições de massa e volume impostas pelas normas da ABNT, ANAC e Celesc. A metodologia partiu do projeto mecânico em ambiente CAD, onde foi concebida uma estrutura com oito motores em configuração coaxial e um sistema de proteção para as hélices. Para garantir a segurança e a viabilidade técnica, foram realizadas análises estruturais por elementos finitos (FEA), simulando condições críticas de operação, como apoio acidental em cabos da rede (40 N) e flambagem sob cargas de até 60 N. Após a validação digital, um protótipo funcional foi construído utilizando manufatura aditiva para conectores e materiais como fibra de carbono e policarbonato para a estrutura. Os resultados das simulações confirmaram a integridade estrutural do projeto, com deslocamentos máximos de 0,2 mm e 0,3 mm, muito inferiores aos limites de segurança. A fase de validação experimental, realizada em uma linha de testes na UFSC, comprovou a capacidade do sistema em sustentar e manobrar o robô. Durante os ensaios, foi identificado e corrigido um desafio prático relacionado ao centro de massa elevado, o que levou a ajustes no posicionamento dos componentes. Ao final, os testes demonstraram que o robô ajustado conseguia se deslocar, equilibrar, pousar e decolar da linha de forma controlada. Conclui-se que o sistema de voo desenvolvido é tecnicamente viável e atende aos requisitos propostos, representando uma contribuição significativa para a inovação tecnológica no setor elétrico. O trabalho resultou em um protótipo funcional e proporcionou experiência prática em todas as fases do projeto de sistemas aeronáuticos aplicados à robótica móvel.