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Universidad de ChileFacultad de Ciencias Físicas y Matemáticas
Advanced Mining Technology Center
Dr. Javier Ruiz del SolarDr. Paul Vallejos
Movilidad y Robótica en Minería
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Agenda
• Robótica en minería: Conceptos generales
• Tecnologías asociadas
• Aplicaciones en minería
• Desafíos
• Vehículo autónomo AMTC
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Arquitectura de Control
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© Siegwart & Nourbakhsh, 2004
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Tecnología robótica en mineríaD
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Toma de decisiones
Sensorización
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Algunas aplicaciones
• Tele-operación • Realidad aumentada• Operación asistida• Automatización de maquinaria• Trazabilidad de mineral, maquinaria y personal.• Control de acceso e identidad mediante tags e indicadores biométricos.• Monitoreo y detección precoz de enfermedades producto del trabajo en ambientes
extremos.• Mantenimiento preventivo, detección temprana de fallas y manejo de contingencias.
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Sensores
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Lasers monoplano: • 100% outdoor• Largo alcance (80 – 150 mts)• Angulos de 180 y 270 mts
Laser 4 planos, multipulso: • Mejor desempeño con polvo y neblina• Con API para detección
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Sensores
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Scanning radar: • Outdoor• Largo alcance (kms)
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Sensores
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Radar automotriz:• Desarrollado para la industria automotriz• Utilizado por nuevo Ford Taurus de serie
Algunas características:• Tecnología multimodo (dos rangos de alcance)• Completamente de estado sólido• Robusto y Compacto
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Sensores
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Cámaras de infrarrojo cercano
Cámaras de alta resolución:• Sensor CCD sensible• Obturación rápida• Espectro visible
Cámaras termales
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Sensores
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Cámaras Time of Flight:• Luz infraroja modulada• Sensor que mide el desfase de la luz• Información 3D del ambiente
Cámaras hiper-espectrales:• Percibe un rango superior al humano
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Sensores
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RFID• Receptores pasivos/activos• Antenas para detección• Estimación de distancias• Trazabilidad• Identificación
Antenna ReaderTag Host Computer
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Manipuladores
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• Manipuladores eléctricos
• Manipuladores hidráulicos
• Sistemas hápticos
• Sistemas de rigidez variable
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Robots móviles
• Plataformas móviles multi-propósito
• Desarrollos militares robustos
• Máquinas robotizadas
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Software de control
•Modelamiento del mundo
- Detección
- Caracterización
- Mapping
- Tracking
- Auto-localización
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Software de control
• Toma de decisiones
- Redes neuronales
- Lógica difusa
- Árboles de decisión
- Conductas basadas en comportamientos
•Actuación
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Interacción entre máquinas
•Procesamiento distribuido
•Toma de decisiones locales
•Trabajo colaborativo
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Sistemas de medición
• Medición de volumen de Stock Piles
• Medición de nivel y estimación de material en tolvas
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Sistemas de medición
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•Construcción de mapas con radar
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Sistemas de medición
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•Fusión sensorial
•Construcción de mapas con láser
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Sistemas de medición
•Control de identidad utilizando indicadores biométricos
•Seguimiento de maquinaria
•Ubicación de personal en emergencias mediante RFID
•Monitoreo y detección precoz de enfermedades producto del trabajo en ambientes extremos
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•Sensorización de máquinas - Mantenimiento predictivo
- Detección temprana de fallas
- Manejo de contingencias
Sistemas de medición
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Detección y prevención de fallas
•Medición y extracción de enllampe
•Detección y extracción de inchancables en correas.
•Desatollo de chancadores.
•Detección de cortes y medición de estado de correas transportadoras.
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Tele-operación
operador
Máquina
Ambiente Solución:•Percepción mejorada •Tele-operación asistida
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Tele-operación y automatización
Tele-operación
Tele-operación Asistida
Percepción mejorada
Automatización
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Manipuladores
•Manipuladores de carga peligrosa
•Martillos pica rocas tele-operados
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Robots de exploración
•Robots de exploración para túneles en desuso
•Inspección del interior de harneros y molinos
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Máquinas móviles tele-operadas
•Tele-operación de cachorreo
•Tele-operación en lugares peligrosos
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Navegación autónoma
•Flotas de camiones automáticos
•Cargadores con desplazamiento automático y carga tele-operada
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Vehículos aéreos no tripulados
•Vehículos aéreos no tripulados de exploración (UAV)
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Simulación y software
•Tecnologías de redes de sensores, adquisición de datos, y toma de decisiones en tiempo real
•Herramientas de simulación
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Desafíos
• Operación autónoma robusta en entornos dinámicos y adversos (polvo,
nieve, lluvia, baja visibilidad, etc.)
• Modelamiento de entornos no estructurados (carguío LHD, etc.)
• Interacción entre vehículos y máquinas autónomas
• Interacción entre vehículos autónomos/teleoperados y personal
humano
• Comunicación robusta y de banda ancha en minas subterráneas
• Estandarización de sistemas, dispositivos y protocolos de comunicación
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Vehículo autónomo
Vehículo autónomo para ambiente de mina a rajo abierto.
• Proyecto I+D
• Plataforma de entrenamiento motivante.
• Proyecto de alta integración‣ Actuación de vehículo.‣ Control de vehículo.‣ Procesamiento sensorial.‣ Modelo del mundo.‣ Toma de decisiones de alto nivel.
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Vehículo autónomo: Sensores
• 180º Lidar• 270º Lidar• 4 layers Lidar (85º)• ToF• Radar
• IMU+GPS• Cámara de Procesamiento de Imágenes• Cámara de monitoreo remote• CAN interno
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Vehículo autónomo: Actuadores
Mechanical SteeringBrushless DC motor
Mechanical BrakeRope effector
Mechanical BrakeLinear actuator
Electronic ActuationAnalog Accelerator
Digital ShiftingElectronic Parking Brake
CAN info acquisition
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Vehículo autónomo: Tele-comando
Monitor 7”
Joystick
FM Link Analog Video
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( ( (
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) ) )( ( (RS232
Ethernet
USB
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Link RF
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RS232
Tele-command Car
RS232
Ethernet
RF Link
Notebook 14”
RF Modem
ECU control
Embedded computer
control
FM Link Analog Video
Front Analog Camera
RF Modem
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Vehículo autónomo: Percepción
• Generación de Mapas 3D• Lasers
• Detección de camino• Cámara
• Percepción de objetos• Cámara• Lasers• TOF
• Percepción activa• Sensores actuados
• TOF• Laser de 4 capas
• Cámara actuada• Seguimiento de camino• Seguimiento de objetos
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Vehículo autónomo: Percepción
• Generación de Mapas 3D• Lasers
• Detección de camino• Cámara
• Percepción de objetos• Cámara• Lasers• TOF
• Percepción activa• Sensores actuados
• TOF• Laser de 4 capas
• Cámara actuada• Seguimiento de camino• Seguimiento de objetos
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Vehículo autónomo: Control local
• Control difuso de velocidad• Control difuso de dirección
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