Шагом марш!

Кайли Уильямс (Kylie Williams)
Золотодобыча, №245, Апрель, 2019

Статья “Forward, march!” была опубликована в журнале CIM Magazine, март/апрель 2018 года (стр. 38–39). Публикуется с разрешения Канадского института горнодобывающей промышленности, металлургии и нефтедобычи (англ. Canadian Institute of Mining, Metallurgy and Petroleum, CIM), www.cim.org. Перевод с англ.: С. С. Верхозин, АО «Иргиредмет». Права на использованные изображения принадлежат Penguin ASI. Печатается с разрешения владельца.

 

Автоматизированное оборудование в горном деле — от самоходных самосвалов и железнодорожных составов до роботизированных буровых станков — помогает решать целый спектр задач как на открытой, так и на подземной добыче. Технологии не только повышают эффективность и рентабельность, но и играют все более важную роль в процессах обеспечения безопасности. Благодаря подобным устройствам появляется возможность предотвращения опасных ситуаций с работниками подземных рудников, которые могут быть вызваны обрушением пород, проведением взрывных работ, недостатком воздуха. Однако прежде чем роботы на горнодобывающих предприятиях станут обыденностью, придется решить ряд сложных вопросов, в том числе связанных с навигацией и коммуникацией.

Грег Байден (Greg Baiden*), председатель и главный технический директор фирмы Penguin ASI, занимается разработкой робототехники для горных работ на протяжении последних 30 лет. В 1986 г. он, тогда еще молодой специалист, устроился в Садбери (Онтарио, Канада) в крупную компанию по добыче никеля Inco Limited инженером по внедрению технологии автоматизации самосвалов. Выполняя свои рабочие функции, Г. Байден осознал, насколько актуальными могут стать системы телекоммуникаций, и начал работать над построением компьютерных сетей, предназначенных для автоматизации горного оборудования.
«Я заметил, что не существует способов автоматического позиционирования в условиях подземного рудника, схожих с теми, что применяются на поверхности земли или в авиации. Поэтому мы сконцентрировали свои усилия на системах телекоммуникаций и GPS [глобальная навигационная спутниковая система]», — говорит Г. Байден. Уже в начале 1990-х годов, во время подготовки докторской диссертации в Университете Макгилла (англ. McGill University) он разработал коммуникационную систему фабричного масштаба для автоматизированного оборудования.

«В то время технология широкополосной связи только начала выходить из исследовательских лабораторий. Никто не знал, что она вообще такое, что это за сети, — вспоминает Г. Байден. — Когда мы начали заниматься установкой широкополосных сетей, я понял, что если сделать все правильно, компьютер в контрольном центре на поверхности можно будет соединить по радиосвязи с горной машиной под землей, и таким образом у вас появится робот».

 

Адаптация к условиям подземного рудника

 

В отличие от своих наземных аналогов, определяющих текущее местоположение по сигналу со спутников GPS и Wi-Fi роботы на подземных рудниках функционируют в весьма сложных условиях — в толще твердых пород, без доступа к обычным средствам позиционирования. Точно так же, как бортовым системам самолета нужно знать, в каком направлении север и как сориентированы крылья, чтобы продолжать свой путь по небу, автоматизированному оборудованию в выработках необходимы данные по скорости, направлению, положению, наклону его «конечностей» — манипуляторов для проведения буровых работ и размещения взрывчатых веществ.

Для решения данной проблемы в 2008 г. Г. Байден разработал геопространственную систему картографирования, получившую название Mapping 3D Droid (M3D2). Ее работа основана на использовании позиционно-навигационной системы, созданной специалистами Penguin ASI на базе военной технологии, которая устанавливается на танках армии США. Изначальное назначение данной технологии состояло в наведении орудий при помехах сигнала GPS, однако Г. Байден адаптировал ее под выполнение задач съемки и позиционирования на подземных рудниках.

«Мы научились определять местоположение не только самого робота, но и направление, в котором он движется, как далеко он может уехать, на каком расстоянии находится от плоскости забоя и всех остальных показателей, которые требуются при прохождении сквозь твердую породу. M3D2 способен создать карту целого рудника, построить трехмерную модель, похожую на те, которые существуют в компьютерных играх на PS4», — добавляет Г. Байден. (PS4 — от Playstation 4 — игровая консоль от компании Sony — прим. переводчика).

 

Прочная основа для широкого применения

 

Первые испытания M3D2 прошли в Онапинге (Онтарио, Канада) в 2010 г. Они показали настолько впечатляющие результаты, что компании Penguin ASI поступил заказ от крупной чилийской медедобывающей компании Codelco на разработку системы распознавания так называемого зависания кусков породы, представляющих опасность при обрушении, в некоторых случаях даже смертельную. Г. Байден вместе со специалистами Penguin ASI установили модуль позиционирования M3D2 на новое устройство, телеуправляемую робототехническую систему оценки и устранения зависания породы (англ. Hang-Up Assessment and Removal Telerobotic System). Роботизированная передвижная установка благодаря лазерному сканированию и позаимствованной у военных технологии самостоятельно перемещается к месту зависания, после чего оператор, дистанционно управляя манипулятором, бурит скважину и закладывает в нее взрывчатое вещество для расчистки.

«Робот исследует участок при помощи лазерных сканеров, затем с использованием военной технологии, над которой мы поработали и продолжаем работать, выполняется позиционирование устройства, как было бы при подключении к GPS», — объясняет Г. Байден.

К системе M3D2 недавно также обратилась компания-производитель поташа Mosaic из Миннесоты (США). По рекомендации одного из специалистов, знакомых с технологией Penguin ASI и примерами ее применения, Моника Тохор (Monica Tochor), главный геолог по добыче предприятия Mosaic K3 в Саскачеване (Канада), связалась с Г. Байденом, чтобы обсудить возможность внедрения роботов на одном из проектов компании.

«Мы заключили соглашение о сотрудничестве и испытаниях M3D2 в несколько ином, чем обычно, направлении, а именно, получится ли у нас наладить дистанционное изучение вертикальных шахтных стволов, — говорит М. Тохор. — Первый запуск мы провели на нашем предприятии Carlsbad [в Нью-Мексико, США] в 2015 году».

Предприятие Mosaic интересовала возможность сбора пространственных данных, отражающих условия в вентиляционном стволе: они имеют очень важное значение для обеспечения нормальной эксплуатации, но сложны в анализе по причине ограниченности доступа по физическим и временным причинам. М. Тохор, по ее собственным словам, уверена, что внедрение автономных систем позволит повысить качество получаемых данных, убрать людей с самых опасных участков объекта.

«В соответствии с требованиями современных норм и стандартов непосредственный осмотр должен производиться с определенной периодичностью, но человек видит только то, что может видеть, — объясняет М. Тохор. — Доступ, освещение, невнимательность — все эти факторы препятствуют проведению эффективного осмотра. Однако за счет разработки и внедрения комплексных технологий процесс сбора данных становится более завершенным, становится предметом тщательного анализа, позволяющего сделать проверку выполнимой и безопасной».

 

Роботы в опасных условиях

При полевых испытаниях еще одной разработки компании Penguin ASI, RoboMiner, посильную помощь Г. Байдену оказал Фил Кил (Phil Keele), президент и генеральный директор компании Braveheart Resources Inc., а также один из коллег из Университета Квин (англ. Queens University). RoboMiner — это роботизированная система (патент на нее на данный момент находится на стадии рассмотрения), объединяющая в себе искусственный интеллект и технологию позиционирования Penguin ASI. Ее предназначение — разработка тонкожильных рудных тел с использованием дистанционных автоматизированных средств контроля содержания ценного компонента. Система используется при применении метода разработки с магазинированием, который отлично подходит для работы с тонкими, крутопадающими рудными образованиями.

«Разработки с магазинированием — старый метод добычи, выполнявшийся строго вручную с использованием бурильного молотка», — говорит Г. Байден. — Этот метод опасен, поэтому его использование в основном запрещено». RoboMiner способен обеспечить высокую скорость выемки и беспрецедентную безопасность благодаря удалению людей из зоны активной работы.

Ф. Кил предложил Г. Байдену представить проект внедрения RoboMiner на конкурсе Disrupt Mining 2018, а также по возможности использовать технологию Penguin ASI на одном из объектов Braveheart Resources Inc., Alpine — бывшем подземном руднике недалеко от Нельсона (юго-восток Британской Колумбии, Канада), где за 1938–1948-е годы добыли около 350 кг золота, а также серебро, свинец, цинк, из кварцевых жил толщиной всего 1–1,5 м. Хотя в конкурсе они так и не преуспели, Ф. Кил уверен, что Alpine станет отличным опытным полигоном для обкатки RoboMiner.

«Там осталось достаточно много небольших тонких жил с высоким содержанием ценных компонентов, которые раньше разрабатывать не имело смысла», — говорит Ф. Кил. — Открывается новая перспектива разработки подобных рудных тел, ранее невостребованных».

Ф. Кил отмечает производственные выгоды роботизированных горных работ, в частности обусловленные экономией времени, которое тратится на обеденные перерывы, пересменки, остановку оборудования между сменами. Разработку месторождения Alpine в Braveheart Resources Inc. на данный момент еще не возобновили, но в январе 2018 г. компания опубликовала обновленную оценку ресурсов на объекте. Однако Ф. Кил надеется, что RoboMiner будет запущен на руднике для безопасного исследования и картографирования разрушенных выработок и туннелей уже в 2018 году, а в 2019 г. испытания системы на объекте продолжатся.

«Безопасность имеет высший приоритет, — добавляет Ф. Кил. — Выходов два — устранить опасность либо устранить людей из опасной зоны, и робототехника позволяет выполнять эти задачи более безопасно».

 

О председателе и главном техническом директоре фирмы Penguin ASI

Грег Байден (Greg Baiden) — председатель и технический директор Penguin Automated Systems Inc. — ведущей частной научно-исследовательской фирмы, занимающейся разработкой мобильных роботехнических систем на основе обширного опыта работы с предприятиями горнодобывающей промышленности, а также других отраслей. Г. Байден имеет ученую степень доктора наук (Ph.D.) в области горного дела со специализацией в технологии и экономике добычи. В 2001 г. ему было присвоено престижное звание председателя канадского совета по науке отделения робототехники и автоматизации добычи при Лаврентийском университете.

Прежде чем основать Penguin Automated Systems Inc., Г. Байден 14 лет проработал профессором Лаврентийского университета. За годы своей деятельности фирма по заказу крупнейших горнодобывающих компаний реализовала множество проектов — от создания робототехнического оборудования для обслуживания процессов добычи до проведения укрупненных, предварительных и итоговых исследований для предприятий, занимающихся автоматизацией и роботизацией своей деятельности. Также Г. Байден сотрудничал в области проработки возможностей подводной и лунной добычи с такими компаниями и организациями, как Shackleton Energy, Канадским космическим агентством, НАСА.

До основания Penguin Automated Systems Inc., в 1986–2001 году, Г. Байден входил в руководящий состав Inco Limited, где со своими коллегами отвечал за 3-миллиардный бюджет и 4 тыс. сотрудников. Непосредственной задачей Г. Байдена в компании было руководство всеми научно-исследовательскими работами с акцентом на робототехнику.

Кроме того, Г. Байден входит в состав совета директоров нескольких международных и канадских компаний, в том числе Greater Sudbury Development Corp, Художественной галереи Садбери. ■


-0+0
Просмотров статьи: 774, комментариев: 3       

Комментарии, отзывы, предложения

Инженер, 15.07.19 16:01:01 — Автору

Хотел бы понять что это "геопространственная систему картографирования, получившую название Mapping 3D Droid (M3D2)". Это устройство или что?

Верхозин С.С., 16.07.19 07:49:28 — Инженеру

Это небольшой робот, управляется со смартфона.

Магадан, 11.08.19 01:01:49

Самый раз для нас. В Магадане, народу все меньше, никто сюда из других стран на моторных лодках не плывет. Здесь роботы пригодятся.

Уважаемые посетители сайта! Пожалуйста, будьте как дома, но не забывайте, что в гостях. Будьте вежливы, уважайте родной язык и следите за темой: «Шагом марш!»


Имя:   Кому:


Введите ответ на вопрос (ответ цифрами) "шесть прибавить 9":