Trabalho 13-06-18 - neo de elevação PDF

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Universidade Regional Integrada do Alto Uruguai e das Missões - URI Campus Santo Ângelo - Engenharia Mecânica

Histórico da Robótica e Máquinas da Construção Civil Eliezer Bohneberger Stark1 Ireno Toller Junior2 José Luis Fucks Morais3 William Z. Rodrigues4

Resumo: O presente trabalho tem por apresentar o histórico da robótica desde seu princípio, em meados do século XVIII até os presentes dias. Veremos também algumas maquinas para construção civil como retroescavadeira, moto niveladoras, caminhão munck, entre outros. Palavras chave: Robótica, construção civil, automação Abstract: The present work has to present the history of robotics from its beginning, in the middle of the eighteenth century until the present days. We will also see some construction machinery such as backhoe, motor grader, munck truck, among others. Keywords: Robotics, construction, automation 1. Máquinas da Construção Civil Com o desafio diário de produzir mais em menos tempo os empreiteiros se deparam com projetos maiores e mais complexos como as restrições regulamentares estão aumentando, tornando os dias de trabalho mais longos e cansativos, o que aumenta também seu desafio para manter um ambiente de trabalho seguro aos seus funcionários. Afim de assegurar a integridade física e atender aos cronogramas as montadoras de maquinas para a construção civil tiveram que encontrar tecnologias 1-Acadêmico de Engenharia Mecânica-URI Santo Angêlo- [email protected] 2- Acadêmico de Engenharia Mecânica-URI Santo Angêlo- [email protected] 3- Acadêmico de Engenharia Mecânica-URI Santo Angêlo- [email protected] 4- Acadêmico de Engenharia Mecânica-URI Santo Angêlo- [email protected]

inovadoras para aumentar a eficiência da máquina e a produtividade do operador. Desenvolvendo, assim, máquinas mais limpas e silenciosas para atender aos requisitos regulamentares, aliado ao treinamento do operador maximizando a produtividade e evitando erros dispendiosos. Neste trabalho veremos as principais maquinas usadas na construção civil de forma sucinta. 1.1Retroescavadeira É uma das máquinas mais utilizadas em obras, figura1. Tem a função de escavar valas e redes, transportar materiais e carregar caminhões.

Figura1:Retroescavadeira

1.2Escavadeira Hidráulica A escavadeira hidráulica, figura2, Tem a função de aterro e desaterro, conformação de taludes, carregamento de caminhões e escavação de redes de diâmetro maior que DN800. É uma máquina alta produtividade. Manutenção apenas por um especialista devido aos componentes eletrônicos.

Figura 2: Escavadeira hidráulica

1.3Pá-carregadeira A pá-carregadeira, figura3, tem a função de carregamento de caminhões em pátio de estocagem, trabalhos de carregamento em Usina de Asfalto, Usina de Solos e terraplenagem.

Figura3 : pá-carregadeira

1.4.Mini pá-carregadeira ou BobCat O BobCat, figura 4, muito utilizada em obras de construção civil. Tem a função de transportar materiais e agregados, máquina versátil pelo tamanho e consegue entrar em espaços confinados. Sua versatilidade se dá devido aos vários implementos disponíveis, dentre outros destacamos vassourão, brocas perfuratrizes, valetaeiras, picão e até betoneiras!

Figura4:BobCat

1.5 Mini retroescavadeira A mini retroescavadeira, figura5, tem a função de escavar redes mais rasas como água fria, incêndio, esgoto, elétrica, spda. Utilizada também para o transporte de materiais. É uma máquina mais lenta indicada para trabalhos mais leves. Também possui vários implementos que vão facilitar o seu dia a dia de obra, veja na foto! É surpreendente a versatilidade.

Figura5: mini retroescavadeira

1.6 Motoniveladora ou Patrol A motoniveladora, figura6, é equipamento específico para terraplenagem. Tem a função cortar ou aterrar sub-leitos, sub-bases e bases de acordo com as estacas de marcação topográfica. Equipamento de muita força que consegue espalhar ou cortar grandes volumes de material (terra, bica corrida).

Figura6: motoniveladora

1.7 Rolo compactador pé-de-carneiro O rolo compactador pé de carneiro, figura7, também usado para terraplenagem. Depois que a Patrol deixa a camada de material pronta, ou no greide, passa-se o rolo para compactar o material no número de feixes (ida e volta) necessários para atingir o “grau de compactação” de projeto. O que é um feixe? Uma ida e volta do rolo é chamada de “feixe”.

Figura 7: Rolo compactador pé de carneiro

1.8 Rolo compactador liso O rolo compactador liso, figura8, é mais um equipamento utilizado para terraplenagem. Tem a função de compactar materiais mais finos como bica corrida, acabamento de Base para imprimação ou CAUQ (asfalto) e que precisam de uma superfície bem lisa e compactada. O grau de compactação também é determinado pelo número de “feixes” que o equipamento faz sobre o material.

Figura8: rolo compactador liso

1.9 Usina de asfalto: A usina de asfalto é onde o asfalto é feito, o que antes era brita, pó de brita, e cal com mais o CAP (Cimento Asfáltico de Petróleo) vão para silos e são aquecidos em altas temperaturas e o operador que define a quantidade de cada material.

1.10 Rolos Compactadores Pneumáticos Dotados de conjuntos de pneus em cada eixo, esses veículos possuem a finalidade de selar e conceder o acabamento às superfícies com massa asfáltica. A compactação é executada com o peso do próprio equipamento, onde a eficiência está na quantidade de pneus acoplados.

1.11 Vibroacabadoras de Asfalto São veículos cuja as suas funções podem ser resumidas em efetuar a aplicação do asfalto de modo que realiza o aquecimento em conjunto à pré compactação conforme ocorre a sua movimentação no terreno destinado ao revestimento.

1.12 Fresadoras de Asfalto É o equipamento utilizado para remoção de pavimentos asfálticos, através de corte e desbaste de uma ou mais camadas. O material extraído é de tamanho uniforme. A espessura de trabalho é pré-determinada, podendo ser instalado um sistema de nivelamento para correção de greide. O princípio de funcionamento ocorre através do giro de um cilindro de corte no sentido contrário ao do deslocamento do equipamento. O cilindro é dotado de inúmeros dentes de corte de fácil troca (conhecidos como “bits”) que penetram na camada e executam o corte através do movimento rotativo do cilindro. O material é transportado através de uma correia para descarga em um caminhão.

1.13 Caminhão Pipa Com sua função de umedecer o material para que ele atinja a umidade ótima para compactação, o caminhão pipa, figura 9, também tem a função de molhar a obra em épocas de seca, quando o movimento de máquinas levanta muita poeira. O Caminhão Pipa também auxilia distribuindo água para toda a obra (enchendo tambores), lavando peças que serão concretadas, e molhando lajes e tabuleiros já concretados e que estão em processo de cura.

Figura9:caminhão pipa

1.14 Caminhão Munck Equipamento de muita versatilidade e fundamental para a obra. O Munck, figura 10, tem a função de fazer movimentação de cargas na obra com o braço hidráulico. Parece pouco? Então veja como o Munck na obra é incrível: • O Munck faz a distribuição de blocos de concreto; • Distribuição e assentamento de manilhas de concreto; • Leva e traz as ferramentas do almoxarifado; • Faz o transporte de equipamentos como Bobcat, compressor de ar, gerador; • Transporte de materiais na obra e para a obra como madeiras, sacos de cimento, peças de andaime, escoramentos; • Pode ser utilizado com gaiola para fazer serviços em altura; • Içar peças para o alto (para uma laje, por exemplo); Estas são algumas das utilização do caminhão munck.

Figura 10: Caminhão munck

1.15 Guindaste Rodoviario: Praticamente a mesma funcionabilidade de um caminhão munk, mas para içar equipamentos ou materiais mais pesados.

1.16 Caminhão caçamba Sua utilização é restrita ao transporte, mesmo assim não diminui sua importância dentro da construção civil, pois o caminhão caçamba, figura 11, tem como sua principal característica o transporte de agregados como terra, areia, brita, pedra (rachão, rachinha, pedra-de-mão), asfalto, material detonado, bota-fora, material de demolição, material para ciclo ambiental, etc.

Figura11: Caminhão caçamba

1.17 Caminhão carroceria Assim como o caminhão caçamba, o caminhão carroceria, figura 12, também tem como principal função o transporte de madeiras, tubos, caixas, pré-moldados, calhas, etc. Prefira um Munck ao caminhão carroceria. É um equipamento mais versátil que vai te permitir melhor uso e mais eficiência.

Figura 12: Caminhão carroceria

1.18 Caminhão Comboio ou Melosa É um posto de combustível sobre rodas. Tem a função de abastecer os equipamentos na obra. O caminhão comboio, figura 13, é muito encontrado em obras que utilizam muitos equipamentos, como terraplenagem, rodovias, expansão de mineração.

Figura 13: Caminhão comboio

Essas são as principais máquinas que são utilizadas no dia-a-dia de um obra. Existem outras máquinas específicas tais como manipuladores telescópicos e plataformas elevatórias que não serão estudadas no presente trabalho.

2-Histórico da Robótica Embora a ciência da robótica surgiu apenas no século 20, a história da invenções automatizadas criadas pelo homem tem um passado muito maior. Na verdade,

o

antigo

engenheiro

herói

grego

de

Alexandria,

produziu

dois

textos, Pneumática e Automata, que testemunham a existência de centenas de diferentes tipos de máquinas, maravilhas capazes de movimento automatizado. Claro, a robótica nos séculos XX e XXI avançou radicalmente, com a criação de máquinas capazes de reunir outras máquinas e até mesmo robôs que podem ser confundidos com seres humanos. A palavra robótica foi inadvertidamente cunhada pelo autor de ficção científica Isaac Asimov em 1941 com seu livro “O Mentiroso”. Autores de ficção científica ao longo da história têm se interessado na capacidade de produção de máquinas que imitem ou motivem os seres humanos, como no mito grego de Pigmalião, em Dr. Frankenstein de Mary Shelley dentre outros. Essencialmente, um robô é uma máquina de re-programável que é capaz de um movimento para a realização de uma tarefa. Robôs usam uma codificação especial que os diferencia de outras máquinas e máquinas-ferramentas, tais como um CNC por exemplo. Robôs têm sido utilizados em vários usos nas indústrias, devido às suas capacidades como resistência, robustez e precisão.

2.1 A História da Robótica 2.1.1Robótica na Antiguidade Muitos atribuem a origem das primeiras máquinas automatizadas aos gregos e romanos da antiguidade porém não é há confirmação de que eles teriam criado tais ferramentas.

2.1.2Robótica na Idade Média Na Idade Média, na Europa e no Oriente Médio, maquinas automatizadas como partes de relógios eram bastante populares. O polímata árabe Al-Jazari (1136-1206) deixou textos descrevendo e ilustrando seus vários dispositivos mecânicos, incluindo um grande relógio elefante que se movia e soava na hora, uma banda de robô musical e uma garçonete robótica que servia bebidas. Na Europa, há um monge robô que beija a cruz em suas mãos. Muitos outros equipamentos foram criados inspirando-se em animais e figuras humanoides com simples sistemas de movimento, mas no século 18, a robótica avançou mais devido a expansão do conhecimento em mecânica e a criação de novas peças. O engenheiro francês Jacques Vaucanson é creditado com a criação do primeiro robô biomecânico, uma figura humana que tocava uma flauta. 2.1.3 Robótica na Revolução Industrial A Revolução Industrial, figura 14, e o maior foco em matemática, engenharia e ciência na Inglaterra da era vitoriana contribuiu muito para o avanço da robótica. Charles Babbage (1791-1871) trabalhou para desenvolver os fundamentos da ciência da computação em meados do início do século XIX, seus projetos mais bem sucedidos é o motor de diferença e o motor analítico. Embora nunca tenha sido concluído devido à falta de fundos, estas duas máquinas estabeleceriam as base para os cálculos mecânicos. Outros, como Ada Lovelace reconheceram a possibilidade futura de computadores que poderiam criar imagens ou tocar música.

A robótica e automação continuou a proporcionar entretenimento durante o século 19, mas coincidentemente esse período foi também de desenvolvimento de máquinas a vapor e motores que ajudaram a tornar a fabricação muito mais eficiente e rápida. Fábricas começaram a empregar tanto máquinas para aumentar ou cargas de trabalho de precisão para a produção de muitos produtos.

Fgura14:A robótica na revolução industrial

2.1.4 Robótica no Século XX Em 1920, Karel Capek criou um jogo R.U.R. (Robôs Universais de Rossum), que introduziu a palavra “robô”, o termo foi embasado em uma antiga palavra eslava que significa algo semelhante a “trabalho monótono ou forçado.” No entanto, foi 30 anos mais tarde que o primeiro robô industrial começou a trabalhar. Na década de 1950, George Devol projetou o Unimate, figura 15, um dispositivo de braço robótico que automatizava tarefas em uma fábrica da General Motors em Nova Jersey, que começou a trabalhar em 1961.

Figura15:Unimate o primeiro robô moderno

A Unimation, empresa fundada por Devol com empresário da robótica Joseph Engelberger, foi a primeira empresa de fabricação de robôs. O robô foi inicialmente

visto como uma curiosidade. Logo, a robótica começou a se desenvolver como outra ferramenta no arsenal de fabricação industrial.

2.1.5Linha do tempo da história da robótica Por volta de 1495 Leonardo da Vinci esboçou planos para um robô 1495 humanoide. Entre 1700 e 1900 foram criadas uma série de autômatos em de tamanho real, incluindo um pato mecânico famoso feito por Jacques 1700 à de Vaucanson que poderia torcer seu pescoço, bater suas asas e até 1900 mesmo engolir alimentos. Henry Ford instala primeira linha de montagem do mundo baseado em 1913 esteiras industriais na sua fábrica de automóveis. Um modelo T poderia ser montado em 93 minutos. Karel Capek cria a palavra “robô” para descrever máquinas que se 1920 parecem com seres humanos em seu jogo chamado Rossums Universal Robots. O jogo era sobre uma sociedade que se tornou escravizada pelos robôs que uma vez os serviram. Alan Turing releases his paper “On Computable Numbers” which 1937 begins the computer revolution. O Lendário

escritor de ficção

científica Isaac Asimov escreve 1941

“Mentiroso” O conto no qual ele descreve as Três Leis da Robótica. Suas histórias serviram de inspiração para o volume “Eu Robô”, em 1950 – mais tarde reproduzido como um filme estrelado por Will Smith. De Asimov Três Leis da Robótica: Um robô não pode ferir um ser humano ou, por inação, permitir que um ser humano sofra algum mal. Um robô deve obedecer as ordens que lhe são dadas por seres humanos, exceto quando essas ordens entrarem em conflito com a primeira lei. Um robô deve proteger sua própria existência desde que tal proteção

não entre em conflito com a Primeira ou Segunda Leis. Alan Turing propõe um teste para determinar se uma máquina 1950 realmente tem o poder de pensar por si mesmo. Para passar no teste de uma máquina deve ser indistinguível de um ser humano durante a conversa. Tornou-se conhecido como o “Teste de Turing”. George Devol e Joe Engleberger projetam o primeiro robô 1954 programável. Isto mais tarde se tornou o primeiro robô industrial o Unimate, completando tarefas perigosas e repetitivas numa linha de montagem da General Motors (1962). A União Soviética lança “Sputnik”, o primeiro satélite artificial em 1957 órbita. Isto marca o início da corrida espacial. O IBM 360 torna-se o primeiro computador a ser produzido em massa. 1964 Os EUA usam com sucesso a mais recente tecnologia de 1969 computação, robótica espacial para levar Neil Armstrong até lua. Os primeiros produtos educacionais baseados em LEGO são 1986 colocados no mercado e a Honda lança um projeto para construir um robô humanoide que possa andar. Em 11 de maio, um computador construído pela IBM conhecido como 1997 Deep Blue que venceu o campeão mundial de xadrez Garry Kasparov. O primeiro torneio Robocup é realizada no Japão. O objetivo da Robocup é ter uma equipe totalmente automatizada de robôs para vencer o mundo a melhor equipe de futebol no ano de 2050. Sony lança a primeira versão do Aibo, o cão robótico com a 1999 capacidade de aprender, se divertir e se comunicar com seu dono. Versões mais avançadas foram desenvolvidas depois. A Honda estreia o ASIMO, a próxima geração de sua série de robôs 2000 humanoides. A Epsom, lança o menor robô conhecido, medindo cerca de sete 2004 centímetros de altura e pesando apenas 10 gramas. O helicóptero robô se destina a ser utilizado como uma câmara voadora em desastres naturais. Pesquisadores da Universidade de Cornell construíram o primeiro 2005 robô que se auto replicava. Cada robô era constituído por uma

pequena torre de cubos computadorizados que se ligavam entre si através da utilização de circuitos magnéticos. Depois de ter sido introduzido pela primeira vez em 2002, o popular 2008 Roomba aspirador de pó robótico já vendeu mais de 2,5 milhões de unidades, provando que há uma forte demanda para este tipo de tecnologia robótica doméstica. Diversas empresas começam estudos para a fabricação de 2011 exoesqueletos que podem ser integrados com um corpo humano a fim de ajudar pessoas com paralísia. A Universidade de Pittsburgh desenvolve braço mecânico que pode 2012 ser controlado pelo pensamento

2.2Aplicações da Robótica Na aplicação industrial da robótica, que é a mais generalizada, estes exercem funções repetitivas de produção direta ou de controle de processos de fabricação, em vários ramos da indústria, nomeadamente, na indústria automóvel, figura16, nuclear (utilização dos robôs em instalações nucleares para transportar plutónio, substituindo o homem numa tarefa de alto risco), comercial, etc. As vantagens da robótica industriais podem resumir-se da seguinte maneira: Flexibilidade; Alta produtividade; Melhor qualidade dos produtos; Aumento da qualidade da vida humana, pelo desempenho de tarefas indesejadas.

Figura16:Industruia automobilística

2.3Aplicação Espacial Também em tecnologia espacial a robótica tem tido aplicação pois, em 1981/82, o “braço robótico” teve grande utilidade na elaboração de tarefas no espaço, aquando dos primeiros voos do Space Shuttle Colombia. Para além disso, os robôs, figura 17, espaciais são utilizados na exploração do espaço e na inspeção remota de estações espaciais.

Figura17: robôs espaciais

2.4 Aplicação na Medicina A aplicação dos robôs na medicina permite a realização de intervenções cirúrgicas à distância através da tele operação de robôs. Este tipo de cirurgia denomina-se cirurgia robótica, figura18.

Figura18: cirurgia com braço robótico

2.5Aplicações em Ambientes Diversos Existem também tarefas a serem realizadas em lugares onde a presença humana se torna difícil, arriscada e até mesmo impossível, como o fundo do mar ou a imensidão do espaço. Algumas das tarefas dos robôs nestas condições são: a desativação de minas, as operações de busca e salvamento, as pesquisas submarinas e a inspeção de locais perigosos, tais como: áreas de catástrofe, vulcões, reservatórios de gás, centrais nucleares e linhas de alta tensão. Também é possível aplicar para resolver deficiências dos seres humanos, como por exemplo uma cadeira de rodas que vem sendo projetada para substituir a cadeira de rodas convencional ,de acordo com a AMS Mekatronic, a cadeira de rodas poderá ser

substituída

pelo Tek

Robotic

Mobilization

Device (Dispositivo

de

Mobilização Robótica Tek), um dispositivo robótico que permite maior mobilidade, mantendo ao mesmo tempo, a pessoa numa...