2 - Javier Ruiz Del Solar - U. Chile
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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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Universidad de Chile
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
e c c i ó n d e p e r s o
n a s
y / o m á q u i n a s
S i
s t e m a s d e c o n t r o l
d e
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T r a
c k i n g d e p e r s o n a s
y / o m á q u i n a s
T e l e - o p e r a c i ó n s i m
p l e
d e m a q u i n a r i a
T e l e - o p e r a c i ó n c o
n
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a l i d a d a u m e n t a d a
O
p e r a c i ó n a s i s t i d
a
O p
e r a c i ó n a u t ó n o m a
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
!"#$""% &$%'$()%* +,-# /,012#$(
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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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Sistemas de medición
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•Construcción de mapas con radar
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Sistemas de medición
•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
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 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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Vehículo autónomo:
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
)))))))))))((((((((((
LinkRF
) ) )( ( (
( ( (
RS232
Tele-commandCar
RS232
Ethernet
RFLink
Notebook14”
RF Modem
ECU control
Embedded
computercontrol
FM Link Analog Video
Front AnalogCamera
RF Modem
43
í ó
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Vehículo autónomo:
Perce ción
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V hí l ó
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Vehículo autónomo:
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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Vehículo autónomo:
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?