本報(bào)記者 朱曉波
日前，機(jī)器人與人類并肩工作的科幻場(chǎng)景，在巴西的淡水河谷礦區(qū)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。淡水河谷投資研發(fā)出可協(xié)助員工開展維護(hù)作業(yè)的各型號(hào)機(jī)器人，幫助員工遠(yuǎn)離危險(xiǎn)的作業(yè)環(huán)境，推動(dòng)企業(yè)成為采礦行業(yè)的安全標(biāo)桿。近年來，淡水河谷高度重視礦山員工作業(yè)安全問題，一方面加大資金投入修復(fù)已有礦山，另一方面加大科技研發(fā)力度，確保礦山員工作業(yè)安全。淡水河谷將安全性、可靠性、低碳議程以及創(chuàng)造共享價(jià)值作為戰(zhàn)略重點(diǎn)。
據(jù)《中國(guó)冶金報(bào)》記者了解，淡水河谷目前在礦山主要應(yīng)用的機(jī)器人有3款。其中，檢測(cè)服務(wù)機(jī)器人（ROSI）和洞穴機(jī)器人（SpeleoRobot）由淡水河谷技術(shù)研究所采礦部研發(fā)制成，外形酷似手推車；另一款機(jī)器人是該公司從國(guó)際供應(yīng)商處采購(gòu)的ANYmal機(jī)器人，別名為“小狗”。
洞穴機(jī)器人
助力密閉環(huán)境中的無人化操作
淡水河谷技術(shù)研究所（ITV）成立于2010年，設(shè)有一個(gè)專門從事機(jī)器人、無人機(jī)和人工智能運(yùn)營(yíng)解決方案研發(fā)的部門。2015年，淡水河谷洞穴研究部啟動(dòng)了洞穴機(jī)器人項(xiàng)目。2016年，ITV與米納斯吉拉斯聯(lián)邦大學(xué)（UFMG）合作接管了這一項(xiàng)目。洞穴機(jī)器人是一款帶有攝像頭和照明系統(tǒng)的遙控機(jī)器人，能在崎嶇不平的地面上行走（如圖1）。洞穴機(jī)器人的設(shè)計(jì)初衷是通過繪制運(yùn)營(yíng)區(qū)附近的洞穴地圖，幫助淡水河谷洞穴研究員開展研究工作。
圖1 洞穴機(jī)器人即將開展檢測(cè)作業(yè)。
2017年，ITV科研人員開始嘗試將洞穴機(jī)器人應(yīng)用到其他作業(yè)場(chǎng)景中，例如檢測(cè)人員難以進(jìn)入的密閉環(huán)境。目前，洞穴機(jī)器人已在巴西米納斯吉拉斯州、圣埃斯皮里圖州和帕拉州等超過15個(gè)不同的服務(wù)場(chǎng)景中得到應(yīng)用。洞穴機(jī)器人具有智能運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，可以根據(jù)不同地形自動(dòng)更換輪組、踏板或支架，感應(yīng)系統(tǒng)支持高分辨率檢測(cè)、三維地圖生成及其他模塊化功能。
最近，淡水河谷技術(shù)研究所將其開發(fā)的部分機(jī)器人感知模塊交付給了美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）。此外，該研究所正在制造的3款同型號(hào)機(jī)器人，將被應(yīng)用到淡水河谷位于帕拉州的銅礦山，以及位于圣埃斯皮里圖州維多利亞市和米納斯吉拉斯州伊塔比拉市的鐵礦山，主要負(fù)責(zé)磨機(jī)、管道及其他密閉環(huán)境的檢測(cè)工作。
檢測(cè)服務(wù)機(jī)器人高效率采集樣本
2017年，淡水河谷技術(shù)研究所與里約熱內(nèi)盧聯(lián)邦大學(xué)（UFRJ）合作研發(fā)出檢測(cè)服務(wù)機(jī)器人。作為淡水河谷運(yùn)營(yíng)區(qū)的檢測(cè)工具，檢測(cè)服務(wù)機(jī)器人被用來檢測(cè)傳送帶。淡水河谷為檢測(cè)服務(wù)機(jī)器人配備了一個(gè)能夠在運(yùn)營(yíng)環(huán)境中靈活操作的機(jī)械臂，它可以重新定位傳感器，并在人工難以觸及的地方采集樣本，提高工作效率。目前，檢測(cè)服務(wù)機(jī)器人的研發(fā)工作已經(jīng)進(jìn)入測(cè)試階段。
“這些機(jī)器人由淡水河谷員工自主研發(fā)，并不斷升級(jí)?！钡庸燃夹g(shù)研究所研究員古斯塔沃·佩辛（Gustavo Pessin）表示，“機(jī)器人的研發(fā)工作是開放性的，所有研發(fā)成果都可以通過利用淡水河谷現(xiàn)有資源，不斷升級(jí)出新的功能?！?/span>
“小狗”機(jī)器人保障作業(yè)安全
淡水河谷計(jì)劃從瑞士ANYbotics公司采購(gòu)四足機(jī)器人——ANYmal機(jī)器人。這款機(jī)器人此前已被應(yīng)用于其他行業(yè)，目前正在進(jìn)行采礦作業(yè)的適用性調(diào)整。今年上半年，淡水河谷位于米納斯吉拉斯州伊塔比拉市的高英礦區(qū)（Cauê）完成了ANYmal機(jī)器人的概念驗(yàn)證測(cè)試，測(cè)試所取得的成功促使淡水河谷確定了購(gòu)買這款機(jī)器人的決心。在測(cè)試過程中，ANYmal機(jī)器人圍繞平臺(tái)移動(dòng)，并成功克服了上下樓梯等障礙（如圖2）。它繪制并展示了檢測(cè)區(qū)域的數(shù)字地圖，進(jìn)行了路線規(guī)劃，確定了前進(jìn)方向，完成了對(duì)特定物體和儀器的聚焦，傳輸了圖像，并通過測(cè)溫裝置記錄了熱圖像等。
圖2 “小狗”機(jī)器人與操作專員合影。
使用機(jī)器人作業(yè)不僅可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作并提高工作效率，還可以最大程度地避免工作人員進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域。淡水河谷表示，這款機(jī)器人將在高英礦區(qū)執(zhí)行磨礦設(shè)備檢測(cè)和三維地圖繪制任務(wù)。除了可以讓員工工作得更安全，“小狗”機(jī)器人還有望減少停工次數(shù)，降低維護(hù)成本，提高檢測(cè)結(jié)果和采集數(shù)據(jù)的可靠性，從而更好地對(duì)資產(chǎn)運(yùn)營(yíng)情況加以實(shí)時(shí)控制。
《中國(guó)冶金報(bào)》（2021年9月3日 02版二版）
