2 - Javier Ruiz Del Solar - U. Chile

8/20/2019 2 - Javier Ruiz Del Solar - U. Chile

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Universidad de ChileFacultad de Ciencias Físicas y Matemáticas

Advanced MiningTechnology Center

Dr. Javier Ruiz del Solar Dr. Paul Vallejos

Movilidad y Robótica en Minería


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A dvanced Mining Technology Center

Universidad de Chile

Agenda

• Robótica en minería: Conceptos generales

• Tecnologías asociadas

• Aplicaciones en minería

• Desafíos

• Vehículo autónomo AMTC

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Robótica en minería: Conceptos generales

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Hitos en la Historia de la

Robótica

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Arquitectura de Control

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© Siegwart & Nourbakhsh, 2004


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Tecnología robótica en minería

D e t

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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 ambientesextremos.

• Mantenimiento preventivo, detección temprana de fallas y manejo de contingencias.

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Tecnologías asociadas

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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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IMU

GPS Encoders


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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

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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 militaresrobustos

• 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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Aplicaciones en minería

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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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•Construcción de mapas con radar


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A dvanced Mining Technology Center Universidad de Chile


•Control de identidad utilizandoindicadores biométricos

•Seguimiento de maquinaria

•Ubicación de personal en emergenciasmediante RFID

•Monitoreo y detección precoz deenfermedades producto del trabajo enambientes extremos

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•Sensorización de máquinas

- Mantenimiento predictivo

- Detección temprana de fallas

- Manejo de contingencias


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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 correastransportadoras.

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Operación local

operador

Máquina

Ambiente

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Tele-operación

operador

Máquina

Ambiente

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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 cargatele-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, ytoma de decisiones en tiempo real

•Herramientas de simulación

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Desafíos

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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 AMTC

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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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Actuadores

Mechanical SteeringBrushless DC motor

Mechanical Brake

Rope effector

Mechanical Brake

Linear actuator

Electronic Actuation

Analog Accelerator

Digital Shifting

Electronic Parking Brake

CAN info acquisition

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Vehículo autónomo: Tele-

comando

Monitor 7”

Joystick

FM Link Analog Video

)))))))))))

( ( (

((((((((((

) ) )( ( (RS232

Ethernet

USB

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LinkRF

) ) )( ( (

( ( (

RS232

Tele-commandCar

RS232

Ethernet

RFLink

Notebook14”

RF Modem

ECU control

Embedded

computercontrol

FM Link Analog Video

Front AnalogCamera

RF Modem

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í ó


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Perce ción

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V hí l ó


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Perce ción

• 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 objetos45

V hí l ó


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Perce ción

• 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 objetos46

V hí l tó C t l


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Vehículo autónomo: Control

local

• Control difuso de velocidad• Control difuso de dirección

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Automatización y Robótica

Preguntas?

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