德國高校研發採礦機器人，安全省錢兩不誤

眾所周知，礦工是世界上最辛苦、最危險的工作之一。幾個世紀以來，包括坍塌、爆炸在內的各類礦難無時無刻都在威脅着廣大礦工的生命安全。與危險相伴的，還有礦井下惡劣的工作環境——炎熱、潮濕，而且含氧量很低。但悲劇的是，因為地表的礦產資源已經被人類消耗殆盡，所以礦井就需要挖得越來越深，其中最深的礦井已經到達地下四千米！相當於十幢帝國大廈！
由於採礦工作的危險係數不斷攀升，採礦機器人便應運而生了。日前，來自德國弗萊貝格工業大學（TU Freiberg）的 Mining-ROX 項目研發了一款叫作 Julilus 的機器人，它不但可以為整個採礦過程省下一大筆錢，還可以提升採礦的安全係數。

下面，就讓我們一起走進 Mining-ROX，一探究竟。

Mining-ROX 到底是什麼？

Mining-ROX 是由TU Freiberg主導的研發項目。而TU Freiberg 是全歐洲唯一一個開展此類研究，並且擁有教學礦井的高校。這個研發團隊希望利用自動化機器人去採礦，從而避免礦工繼續從事危險的工作。另外，採礦機器人也可以參與礦難救援。

這個項目其實是 Robots in Saxony（ROX） 的一部分—— ROX 是德國多所高校的合作項目，旨在將自動服務機器人應用於非結構化的環境中。而德累斯頓工業大學的兄弟項目 Teaching Robots in Saxony（T-ROX）在今年以 Team WEIR 的身份進入了 KUKA Innovation Award at Hannover Messe 的決賽。
目前，Mining-ROX 項目擁有兩個機器人：Alexander 和 Julius（都是以德國著名科學家的名字命名的）。下面，就讓我們來認識一下這兩個機器人吧！

• Alexander 是一個四輪驅動電動移動平台，它利用了 ROS Indigo 系統。這個平台是基於 ClearPath robotics Husky 打造的。它有兩個激光掃描器，一個照明系統，以太網攝像機和 RGB-D 攝像機。

• Julius 也是一個四輪驅動電動移動平台，但它是基於 Innok 機械車打造的。它也用了ROS Indigo系統，但是感應器比 Alexander 少。它還擁有一個 UR5 操控器和 Robotiq 三指抓握器。
• Mining-ROX 項目的第三個機器人叫 Elisabeth，目前還處於研發中。

接下來，筆者針對“在未來的採礦業中，機器人有多重要”這個問題，採訪了來自 TU Freiberg 的 Bernhard Jung 教授。

Robotiq：您為什麼認為像 Julius 這樣的自動化機器人對未來的採礦業而言非常重要？

Bernhard Jung 教授：你懂的，礦下的工作環境實在是太惡劣了。而且隨着礦井越挖越深，井內將會變得非常炎熱，而通風系統和空調的建設造價昂貴。這種時候，就需要機器人登場，它們可以去到那些環境特別艱苦以及缺少“老司機”礦工的地方。實際上，只要我們把眼光放長遠一些，就會知道在未來，礦工會越來越少。


Robotiq：目前，您使用 Julilus 在哪些場景中進行勘探了呢？

Bernhard Jung 教授：Julius 的一個作用是在勘探過程中扮演人類的小助手。它可以陪同一個調查員下井，搬一些重物，同時收集感應到的數據。另外，它可以手握並且操作一些測量設備——這些設備如果是由調查員一直拿着的話，一定會筋疲力盡。

另外，Julius 還可以在危險係數很高的礦井下進行勘探，包括哪些礦難發生地、廢棄礦井或者是完全無人的礦井。

Robotiq：目前，您有兩款研究型機器人。它們二者肩負的研究目標有什麼不同呢？

Bernhard Jung 教授：我們希望用 Julius 在礦井中扮演移動控制器的角色。它可以收集感應數據，而這些數據可以通過視覺定位功能進行自動歸類。同時，它可以操作那些為人類而設的手持設備。在勘探環境下，Julius 可以被人類遠程遙控。另外，這些機器人需要和基站之間建立通訊聯繫——這是靠貫穿礦井下的 WLAN 站實現的。


而 Alexander 是我們用於井下 3D 測繪的另一個移動機器人。它帶有幾個攝像機和激光雷達傳感器。

Robotiq：為什麼您為 Julius 的控制器選擇了 Robotiq 三指抓握器 ？

Bernhard Jung 教授：我們想要尋找多功能，並且可以抓住形狀各異的物體的抓握器。但是因為囊中羞澀，所以我們的備選範圍真的很小。這款機器人如果需要抓住人類使用的掃描設備（比如用於現場材料分析的 XRF-scanner），就需要擁有像手一樣的抓握器，所以這款三指抓握器就是我們最好的選擇了。另外，在地下采礦環境中，它還需要避免酸水腐蝕。幸運的是，Robotiq 自帶一副防酸手套。

Robotiq：您使用了 ROS Indigo 系統來控制 Julius，那麼 ROS 的兼容性會影響你對抓握器的選擇嗎？

Bernhard Jung 教授：ROS 的兼容性非常重要。我們所有的控制軟件都基於 ROS 系統：移動機器人平台，UR5 機械臂以及抓握器。沒有了 ROS 的支持，我們就不會選擇 Robotiq 抓握器了。


Robotiq：UR5 的協作性對採礦機器人而言很重要嗎？

Bernhard Jung 教授： UR5 的輕量級設計對有效載荷以及電量都十分有限的移動機器人而言非常重要。但是，更重要的是保證安全。UR5 的安全系統已經通過 TÜV 的認證，所以我們才在 Julius 機器人中使用它。

Robotiq：Mining-RO 和 Julius 機器人的下一步計劃是什麼？

Bernhard Jung 教授：我們想做的事情還有很多。Julius 下一步的計劃是，在一個廢棄礦井內建立無線通訊網絡。而就 Mining-ROX 項目而言，我們的目標是腦洞大開，看看移動機器人掃描的 3D 礦井模型還可以有什麼用途——比如給礦工和救援團隊定製 VR 訓練模擬器等等。

Via Robohub

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資料來源：雷鋒網
作者/編輯：楊波