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Document type: Tese
Access type: Acesso Embargado
Embargo Date: 2025-12-13
Title: Drone-robôs para manutenção de componentes em linhas de transmissão
Alternate title (s): Drone-robots for transmission lines components maintenance
Author: Souza, Frederico Costa
First Advisor: Gonçalves, Rogério Sales
First member of the Committee: Duarte, Marcus Antonio Viana
Second member of the Committee: Guimarães, Thiago Augusto Machado
Third member of the Committee: Becker, Marcelo
Fourth member of the Committee: Motta, José Maurício Santos Torres da
Fifth member of the Committee: Gonçalves, Rogério Sales
Summary: A aplicação de robôs em operações de manutenção de linhas de alta tensão tem avançado paulatinamente ao longo das últimas décadas, com destaque para o segmento dos robôs móveis e drones. Entretanto, mesmo com os avanços alcançados, muitos problemas relativos ao desenvolvimento desses robôs ainda persistem. Dentre as características desejáveis para esses robôs estão: confiabilidade; autonomia de funcionamento; baixo peso; alta capacidade de transposição de obstáculos e blindagem contra interferências eletromagnéticas, muitas dessas até então pouco contempladas nos robôs existentes. Isso posto, propôs-se nesta tese o desenvolvimento de drone-robôs para manutenção de linhas de transmissão de energia elétrica. Estes drone-robôs consistem em conjuntos formados por um drone que funciona acoplado a diferentes módulos robóticos, cada um destes desenvolvido para desempenhar uma tarefa de manutenção específica. Esta tese descreve a concepção, o desenvolvimento, a construção e testes experimentais de três drone-robôs: um para limpeza de cadeias de isoladores, um para remoção de detritos das linhas e outro para instalação de amortecedores de vibração do tipo stockbridge. Esta tese contempla também a implementação do controle de atitude de um drone apropriado para transporte dos módulos citados e um procedimento de blindagem dos drone-robôs contra interferências eletromagnéticas e descargas eletrostáticas provenientes de linhas de transmissão de até 138 kV. O emprego dos drone-robôs em testes de campo que ocorreram em instalações de uma companhia energética mostraram a eficiência destes robôs na superação de grande parcela das limitações existentes, fazendo com que os robôs desenvolvidos se destaquem como soluções promissoras no segmento de robôs para manutenção de linhas de alta tensão.
Abstract: The application of robots in high voltage power line maintenance operations has gradually advanced over the last few decades, with emphasis on the segment of mobile robots and drones. However, even with the advances achieved, many problems related to the development of these robots still persist. Among the desirable characteristics for these robots are: reliability; operating autonomy; low weight; high capacity for overcoming obstacles and shielding against electromagnetic interference, many of which until then were little contemplated in existing robots. That said, it was proposed in this thesis the development of drone-robots for maintenance of high voltage power lines. These drone-robots consist of sets formed by a drone that works coupled to different robotic modules, each one of these developed to perform a specific maintenance task. This thesis describes the design, development, construction, and experimental testing of three drone-robots: one for cleaning insulator chains, one for removing debris from the lines, and another for installing stockbridge vibration dampers. This thesis also includes the implementation of attitude control for a drone suitable for transporting the mentioned modules and a procedure for the drone-robots shielding against electromagnetic interference and electrostatic discharges from transmission lines of up to 138 kV. The use of drone-robots in field tests conducted at a power company's facilities demonstrated the efficiency of these robots in overcoming a significant portion of existing limitations, making the developed robots stand out as promising solutions in the high-voltage power line maintenance robot segment.
Keywords: Robótica
VANTs
Manutenção de linhas de transmissão de energia
Blindagem eletrostática
Blindagem eletromagnética
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOS::DINAMICA DOS CORPOS RIGIDOS, ELASTICOS E PLASTICOS
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::ELETRONICA INDUSTRIAL, SISTEMAS E CONTROLES ELETRONICOS::AUTOMACAO ELETRONICA DE PROCESSOS ELETRICOS E INDUSTRIAIS
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::CIRCUITOS ELETRICOS, MAGNETICOS E ELETRONICOS::CIRCUITOS ELETRONICOS
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::MATERIAIS ELETRICOS::MATERIAIS CONDUTORES
Subject: Engenharia Mecânica
Alta voltagem
Drone
Robótica
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Quote: SOUZA, Frederico Costa. Drone-robôs para manutenção de componentes em linhas de transmissão. 2023. 354 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia. 2023. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2023.580
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.te.2023.580
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/43307
Date of defense: 13-Dec-2023
Sustainable Development Goals SDGs: ODS::ODS 3. Saúde e bem-estar - Assegurar uma vida saudável e promover o bem-estar para todos, em todas as idades.
ODS::ODS 7. Energia limpa e acessível - Garantir acesso à energia barata, confiável, sustentável e renovável para todos.
ODS::ODS 8. Trabalho decente e crescimento econômico - Promover o crescimento econômico sustentado, inclusivo e sustentável, emprego pleno e produtivo, e trabalho decente para todos.
ODS::ODS 9. Indústria, Inovação e infraestrutura - Construir infraestrutura resiliente, promover a industrialização inclusiva e sustentável, e fomentar a inovação.
ODS::ODS 11. Cidades e comunidades sustentáveis - Tornar as cidades e os assentamentos humanos inclusivos, seguros, resilientes e sustentáveis.
Appears in Collections:TESE - Engenharia Mecânica

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