Clearpath Husky 是礦山安全傳感有效載荷的理想 AMR 基地。|圖片來源：Clearpath

挑戰

眾所周知，全球采礦業在現代經濟中發揮著至關重要的作用，各種高科技產業都依賴于貴金屬。畢竟，煤炭仍然是全球主要的能源資源之一。事實上，根據2021 年全球礦業市場報告，“全球礦業市場預計將從 2020 年的 16416.7 億美元增長到 2021 年的 18455.5 億美元”！如此大的產量自然會帶來對體力勞動的巨大需求。然而，其中許多工作是危險的、困難的和骯臟的。地下礦井是危險的工作環境，會使人的生命處于危險之中，而操作員必須接受培訓，并且通常需要很長時間才能到達必須掃描的位置。多年來，研究人員和機器人專家一直在努力開發自主系統，以減輕許多關于在礦山工作的擔憂。然而，在直接安全、實用性和生產力之外的考慮往往被忽視。

解決方案

為了解決采礦業中的許多這些缺陷并為該領域的機器人開發更美好的未來，由DMT GmbH & Co. KG（德國工業咨詢公司）領導的一系列合作伙伴創建了一個名為歐洲理工學院 (EIT) 的研究項目UNDROMEDA– 用于監測、評估和檢測應用的地下機器人系統。目標是努力打造一個無形、零影響、智能、安全和完全自主的礦山，以應對未來與社會和環境接受度以及經濟效率有關的采礦挑戰。

具體來說，該項目正在使用Husky UGV（Clearpath公司生產的地面無人車）,通過替代人工測量來顯著降低地下人員的風險。自動化將減少制圖和監控的時間和成本，而先進的傳感器及其集成將提高信息密度和質量。

該團隊的Husky UGV,名為 Alex（以弗萊貝格大學著名校友 Alexander von Humboldt 命名）被用作其傳感器和處理單元的移動基地，能夠生成詳細的環境 3D 地圖，但也可用于檢查和緊急情況。具體來說，Alex 攜帶的平臺包含多個傳感器，用于在平臺中的附加處理單元上執行同步定位和映射 (SLAM)。它生成一個在線地圖，可用于使用機器人操作系統 (ROS) 進行定向和首次評估。在后處理中，該地圖可以被細化以評估例如斜坡的變形。為了實現這些流程，Husky UGV 配備了以下組件：

●額外的 30Ah 電池為平臺的傳感器和處理單元供電

●一個強大的、定制的、堅固的處理單元，具有多個以太網和 USB 端口，用于連接所有傳感器并運行 SLAM

●6個15W LED，可單獨控制照明（前后各2個，每側1個）

●4 個英特爾實感 T265 跟蹤攝像頭，運行視覺 SLAM 以支持定位精度和冗余（一個面向每個方向）

●3 個Velodyne VLP-16 (Puck)LiDAR 掃描儀陣列用于詳細映射，這樣可以看到機器人前面的地板以及上面的天花板

●具有高達 30 倍變焦的 AXIS Q8742-E 雙光譜 PTZ（Pan-Tilt-Zoom）攝像機和用于檢查和應急響應的熱像儀

●一種 indurad iSDR-C 雷達傳感器，其操作類似于 2D 激光雷達掃描儀，并在機器人周圍產生水平測量，以用于不像激光雷達掃描那樣易受灰塵和煙霧影響的 SLAM

●一種超寬帶 (UWB) 標簽，可在與放置在礦井中的 UWB 錨進行通信時實現全球參考定位，這是地下環境中 GPS 的替代方案

試運行在線點云。|圖片來源：Clearpath Robotics

結果

這樣一個雄心勃勃的項目面臨的挑戰之一是 UNDROMEDA 中的機器人必須在地下礦井中執行任務，它必須應對惡劣的環境條件，即濺水、高濕度、污垢、灰塵和其他環境危害機器人必須能夠承受。因此，為此類任務選擇機器人的第一個標準是符合 IEC 60529 標準的合適 IP 分類。此外，該團隊需要一個能夠攜帶和評估多個傳感器的平臺，為定位和映射提供必要的冗余。

這就是 UNDROMEDA 團隊選擇赫Husky UGV 的原因，因為它是一個多功能平臺，可以開箱即用，并且可以穿越困難的地形。它的有效載荷和電池容量能夠安裝大量傳感器，同時仍提供足夠的運行時間。如果沒有Husky UGV ，該團隊將不得不使用由人工操作員控制的手持式或地面激光掃描儀進行乏味的斜坡測繪。

最終，正如 DMT 的項目團隊成員 Marco Steinbrink 所說，他們選擇了Husky UGV “這是一個堅固、防塵和防水的平臺，可以開箱即用，并附帶詳細的文檔和 ROS 支持。它在 ROS 中發布其狀態，我們可以使用它在我們的用戶界面中顯示，并且還具有 ROS 導航堆棧的可用配置，否則需要大量工作來配置。”

然后，在Husky UGV 的幫助下，該團隊能夠在使用遠程控制進行的訓練礦井中完成第一次試運行。這項測試是非常重要的反饋，因為他們了解到礦井內的火車軌道阻止了自主測繪，因為它們的高度與亞歷克斯下方的空地相匹配，這使得必須以特定角度穿過軌道。此外，他們必須考慮減少有效載荷，因為越過障礙物可能會因過壓而導致電池損壞。該團隊很高興能繼續迭代他們的項目，并希望在未來使用該機器人在地下礦山和類似危險環境中進行商業掃描。

加拿大Clearpath Robotics公司是用于研究和開發的無人駕駛車輛機器人的全球領導者，并提供硬件，軟件和服務，以實現自動駕駛車輛的開發，部署和操作。Clearpath與40多個國家/地區的500多個世界上最具創新力的品牌合作，服務于工業物料搬運，采礦，軍事，農業，航空航天和學術界的市場。Clearpath是一家屢獲殊榮的公司，最近屢獲殊榮，其中包括《機器人技術業務評論》前50名公司，愛迪生創新獎，《商業內幕》雜志40歲以下40強以及加拿大的100強雇主。

在一開始的時候

Clearpath是由四個喜歡在大學里建造機器人的朋友在一個地下室開始的。在實驗室中遇到了自己的挫敗感之后，他們希望簡化機器人技術的研究。堅持，失敗，反復嘗試并最終成功建造了他們的第一臺無人駕駛汽車，Clearpath Robotics誕生了。

今天我們不同，但還是一樣

從那時起，公司發展壯大。我們在世界各地都有機器人和客戶。我們的辦公室更大，我們有真正的辦公桌，但我們秉承了開始的精神：真誠，傾聽客戶的意見，并保持簡潔美觀。我們的團隊熱衷于為更大的利益而建造機器人。我們喜歡解決問題，將創新想法變為現實，并偶爾在午餐時間玩飛盤游戲。我們是研究機器人技術的領導者，并為工業機器人開創了先河。