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矿下安全机器人:矿井工人的安全守护者

导读: 矿下安全机器人的工作任务就是要在矿井爆破后充斥着粉尘的环境里,进行勘探和行进,并且在计算机里重建矿下的三维图形、电磁场图像以及气体环境,从而给之后的开采作业提供基础数据。

  南非是矿业大国,采矿往往伴随着矿难,中国人对此再熟悉不过了。但在南非,随着矿下机器人研究进入到商用阶段,不仅安全难题有解了,采矿效率也可大大提高

  金矿和铂金矿这种硬岩开采往往伴随着极高的安全隐患,在钻孔爆破后,需要矿工下到矿井里,为之后的开采作业进行环境勘探,这就让矿工的生命受到落石和有毒气体的威胁。虽然南非硬岩作业的安全性已经大为提高,从1986年的865名矿工死亡,降低到2010年的128名,但是安全与效率一直制约着行业的社会经济价值。

  为了提高矿下作业的安全性,南非政府在2008年,启动矿下安全机器人研究,并在2013年进入商业化开发阶段。

  矿下安全机器人的研发困难在于,它们全然不同于自1961年就开始大规模普及的工业机器人,它们没有人为设定好的信号靶位以及工作路径,相反,它们身处一个完全未知的环境。矿下安全机器人的工作任务就是要在矿井爆破后充斥着粉尘的环境里,进行勘探和行进,并且在计算机里重建矿下的三维图形、电磁场图像以及气体环境,从而给之后的开采作业提供基础数据。

  因此,矿下安全机器人除了需要有传统机器人的机械运动能力外,还需要有导航、感应和规划能力。为此,由南非政府资助的研究机构——科学与工业研究委员会(CSIR)决定把机器人的硬件开发和软件开发分成两个项目组,同时进行。一方面,研究所旗下的移动智能机器人系统团队(MIAS)直接从美国的iRobert公司购买爆破机器人PackBot510,对其进行矿下环境的软件开发,从而最大程度地节省开发时间;另一方面,旗下的机电一体化与微制造团队(MMM)负责机器人的开发。

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