DECAT - Departamento de Controle e Automação

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Assunto: search.filters.subject.Minas e recursos minerais

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    Roteamento de comboios de combustível para abastecimento de equipamentos de mina.
    (2023) Souza, Renan Portela de; Cota, Luciano Perdigão; Cota, Luciano Perdigão; Pessin, Gustavo; Guimarães, Frederico Gadelha
    Em complexos mineradores de grande porte, os equipamentos em operação estado dispostos em uma extensa região geográfica e alguns destes equipamentos possuem restrições de locomoção, como escavadeiras, tratores e perfuratrizes. Por conta destas limitações, estes equipamentos necessitam de abastecimento nos seus locais de operação, por meio de caminhões tanque com infraestrutura de abastecimento, chamados comboios de combustível. Neste estudo, é tratado o problema de roteamento destes comboios de combustível com o objetivo de minimizar a maior rota. Para resolvê-lo em instâncias de pequeno porte, foi proposta uma formulação de programação linear inteira mista. Para tratar instâncias de grande porte foi proposto um algoritmo meta-heurístico baseado no Iterated Local Search, que utiliza um algoritmo, chamado TPA, para a alocação e posicionamento de viagens. O algoritmo meta-heurístico foi validado através de um estudo de caso real do Complexo de Carajás, coletado em maio de 2023, com 61 equipamentos de mina a serem abastecidos e 8 comboios de combustível. O algoritmo metaheurístico encontrou uma boa solução rapidamente, mostrando-se uma ferramenta valiosa para apoio na tomada de decisão.
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    Algoritmos evolutivos para solução da cinemática inversa de robôs com até sete graus de liberdade : um estudo da aplicabilidade em processos de mineração.
    (2020) Farnese, Matheus Alves e; Pessin, Gustavo; Freitas, Gustavo Medeiros; Pessin, Gustavo; Freitas, Gustavo Medeiros; Cocota Júnior, José Alberto Naves; Osório, Fernando Santos
    O cálculo da cinemática inversa de um manipulador robótico consiste em determinar a posição das juntas do robô de forma que seu efetuador alcance uma posição e orientação definida. Conforme a arquitetura do robô e a pose desejada, o problema pode possuir uma, múltiplas, inúmeras ou até mesmo nenhuma solução. Essa dissertação apresenta o desenvolvimento e aplicação de técnicas de algoritmos genéticos para determinação da cinemática inversa à de um manipulador robótico de até sete graus de liberdade. Buscando melhor desempenho para a aplicação específica, são investigadas diferentes configurações de algoritmos genéticos, considerando os efeitos da população inicial, número de gerações, métodos de seleção, crossover e mutação. São apresentados também os resultados da ponderação da função objetivo do algoritmo genético para melhorar a eficiência energética da movimentação do robô. Para levar o manipulador ate a pose determinada pelo AG é proposto e implementado um controle de trajetória através das velocidades das juntas, calculadas através de um polinômio de quinto grau. Todas as soluções propostas são simuladas em ambientes virtuais utilizando os manipuladores IRB120 e IRB6700. Para validar a solução com 6DoF, os algoritmos desenvolvidos no MatLab são integrados ao RobotStudio. Já as simulações para validação das soluções de 7DoF e o controle de velocidade são realizadas integrando o MatLab ao CoppeliaSim. Por fim, estão apresentados nessa dissertação testes dos resultados alcançados aplicados em um robô real.
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    Análise de ferramentas para corte de borracha no processo de filetamento de cabo de aço em emenda de correia transportadora.
    (2020) Silva, Pablo César da; Magalhães, Paulo Henrique Vieira; Castro, Ana Leticia Pilz de; Magalhães, Paulo Henrique Vieira; Castro, Ana Leticia Pilz de; Rêgo Segundo, Alan Kardek; Viana, Edna Maria de Faria
    Os transportadores de correia têm prevalecido no deslocamento de materiais a granel por vantagens econômicas, confiabilidade e versatilidade, segurança e capacidade. Na mineração têm papel fundamental, estão presentes em todas as etapas do processo. A substituição ou a instalação de uma nova correia de cabo de aço pode levar em média 42 horas para ser concluída. Atualmente, todo o processo é executado manualmente. O desenvolvimento de novas soluções automatizadas podem reduzir: o tempo de execução da emenda, a exposição humana aos riscos da atividade e os custos do processo. Este trabalho propõe o estudo de uma solução para remoção de borracha das correias, com a finalidade de aumentar a automatização do processo de emenda de correias. Muito tempo é despendido na remoção da borracha sobre os cabos de aço da estrutura da correia. Testes preliminares foram feitos usando uma lâmina padrão para identificar as forças envolvidas no processo convencional. Uma lâmina aquecida em formato do perfil dos cabos de aço da correia foi avaliada dentro dos limites de temperatura da correia. Uma ferramenta de corte por ultrassom também foi testada em diferentes frequências de operação. As ferramentas estudadas apresentaram menores esforços e menor tempo de execução dos cortes quando comparadas à ferramenta convencional, além de grande potencial de serem utilizadas em processos automatizados.
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    Desenvolvimento e aplicação de robôs industriais e de serviço em processos de mineração.
    (2019) Torre, Marcos Paulo; Freitas, Gustavo Medeiros; Souza, Marcone Jamilson Freitas; Freitas, Gustavo Medeiros; Cocota Júnior, José Alberto Naves; Rodrigues, Cristiano Lúcio Cardoso; Pessin, Gustavo
    A mineração é uma atividade tradicional no Brasil e apresenta um enorme potencial para aplicação de sistemas robóticos, apesar de poucos casos práticos e de sucesso serem percebidos atualmente. Nos últimos anos, nota-se uma evolução no grau de automação de processos, aplicações de robótica e sistemas autônomos no setor, motivada pela abrangência do escopo de atuação e pelo alto número de tarefas complexas, repetitivas, ergonomicamente desfavoráveis e insalubres encontradas nos mais variados processos. O objetivo desta pesquisa é o desenvolvimento e aplicações práticas de robôs industriais e de serviço em processos de mineração. Foram abordados três casos de estudo específicos, voltados para a utilização de um braço manipulador em um laboratório de análises de amostras de minério de ferro e o uso de plataformas móveis em atividades de inspeção de equipamentos e espaços confinados. Testes de campo foram realizados para validação dos sistemas, resultando em uma aplicação real e dois protótipos funcionais, com foco em produtividade e boas condições de trabalho.
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    Controle preditivo por modelo de um circuito simulado de remoagem de minério de ferro.
    (2018) Reis, Lucas Andery; Euzebio, Thiago Antonio Melo; Magalhães, Paulo Henrique Vieira; Euzebio, Thiago Antonio Melo; Magalhães, Paulo Henrique Vieira; Souza, Ernandes Sávio de; Barros, Péricles Rezende; Silva, Sávio Augusto Lopes da
    Nessa dissertação, é abordada a aplicação de Controle Preditivo por Modelo (MPC) em um circuito de remoagem com o objetivo de melhorar seu controle de granulometria. Para o estudo, uma linha do circuito industrial de remoagem da Samarco é simulada utilizando-se um software industrial de simulação de processos. São abordados os principais conceitos do MPC, sendo apresentado o desenvolvimento do Controle por Matriz Dinâmica (DMC), em uma camada supervisória, aplicado ao processo simulado. As variáveis percentual de sólidos no moinho, carga circulante, granulometria do produto final e nível da caixa da descarga do moinho são as variáveis controladas pelo DMC e os setpoints remotos dos controladores PID existentes no processo são as variáveis manipuladas pelo DMC. Para o desenvolvimento, foi utilizada uma plataforma de testes hardware-in-the-loop que permite integrar o processo simulado com o sistema de controle distribuído (DCS) da usina de beneficiamento mineral para a programação do algoritmo de controle. Para a avaliação do desempenho do processo são aplicados distúrbios, comuns na planta industrial, na alimentação do circuito de remoagem e são apresentados os resultados do processo sendo controlado por apenas controladores PID e por controlador MPC em uma camada supervisória.
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    Análise de mobilidade de um dispositivo robótico para inspeção remota de cavidades.
    (2016) Rocha, Filipe Augusto Santos; Freitas, Gustavo Medeiros; Magalhães, Paulo Henrique Vieira; Freitas, Gustavo Medeiros; Magalhães, Paulo Henrique Vieira; Costa, Ramon Romankevicius; From, Pal Johan
    Esta dissertação aborda o estudo da mobilidade de dispositivos robóticos que se locomovem sobre terrenos não estruturados. O robô investigado aqui é projetado para a inspeção de cavidades naturais. Este pode utilizar diferentes modos de locomoção, como rodas, rodas tipo estrela, pernas e até configurações híbridas. A comutação entre os modos é possibilitada por um sistema de troca rápida dos mecanismos de locomoção. Métricas são usadas para quantificar o consumo energético, estabilidade, capacidade de transpor obstáculos e velocidade de translação. Um ambiente de simulação é desenvolvido integrando o simulador V-REP, Robot Operating System (ROS) e bibliotecas em Python. É possível comandar os elementos virtuais através do ROS e obter as métricas de mobilidade através das bibliotecas. Diferentes ensaios são propostos para a avaliação do desempenho dos modos. Em especial, um dos ensaios é realizado em ambiente representativo baseado no mapa tridimensional de uma caverna real. Informações são obtidas através do cálculo das métricas propostas. Testes de campo utilizando um protótipo do robô mostram o comportamento do mesmo em diversas situações. Os resultados e comparações obtidos permitem avaliar as características de cada modo de locomoção e inferir as vantagens e desvantagens do uso de cada um. Os códigos implementados são disponibilizados em anexo e em repositórios na internet.