کانی مگ– معادن زیرزمینی از دیرباز تا کنون با یک مشکل جدی رو به رو هستند. بخشی از این معادن قابلیت بازرسی و تحلیل را ندارند. به همین دلیل هم در صدر حوادث معدنی قرار می‌گیرند. با رشد فناوری در معادن و استفاده شرکت‌های معدنی از روش‌های نوآورانه در معادن بخشی از این مشکلات برطرف شده است. در حال حاضر حضور ربات‌ها در معادن میتواند زمینه مشکلات این چنینی را کمتر کند. اتوماسیون، یادگیری ماشین، حضور ربات‌ها و اینترنت اشیا و سایر بسترهای بلاک‌چین در معادن یکی از دستاوردهای انقلاب صنعتی چهارم در معادن است. صنعت معدن با بهره‌گیری از ظرفیت‌های نسل چهارم صنعت، نه تنها میتواند بر مشکلات فایق آید؛ بلکه به سمت افزایش بهره‌وری نیز رفته است.
دریافت داده‌های مربوط به اعماق ۱.۷کیلومتری زمین
یک شرکت استرالیایی با تمرکز بر روی معادن زیرزمینی ربات‌هایی را طراحی کرده است که تا عمق ۱.۷کیلومتری این معادن را بازرسی کرده و گزارش‌های دقیقی از وضعیت آن ارایه می‌کند. این ربات‌ها با استفاده از یک اسکن لیزری جامع، بخش هندسه بصری معادن زیرزمینی را بازرسی کرده‌اند. حضور این ربات‌ها در معادن زیرزمینی پنج سال زمان برده است و این شرکت معدنی پنج سال به صورت مداوم ربات‌های طراحی شده را مورد آزمون و خطا قرار داده‌اند تا نتایج فعلی حاصل شود.
به گفته تیم طراحان این ربات‌ها، مجموعه‌ای از پلتفرم‌های رباتیک را طراحی کرده‌اند که با استفاده از سیستم‌های مشارکتی- ارتباطی بتوانند وارد معادن زیرزمینی شوند.
این ربات‌ها به نوعی بازرسی از راه دور را در معادن زیرزمینی انجام می‌دهند و با فناوری رادیویی شبکه‌های بی‌سیم صنعتی توسعه داده شده‌اند. این ربات‌ها می‌توانند شبکه‌های طولانی مدت و با تأخیر کم را در زمان واقعی ایجاد کنند. پس از یک روز آزمایش روی سطح، ربات‌ها وارد معدن شدند و هر ربات سیگنال ارتباطی را به ربات بعدی منتقل کرد و یک شبکه با پهنای باند بالا در معدن ایجاد شد.
شرکت استرالیایی که ساخت ربات را بر عهده داشت، در گام اول یک ایستگاه پایه طراحی کرد و با استفاده رابط کاربری گرافیکی بر این عملیات نظارت داشت تا ربات‌هایی را کنترل می‌کنند، روی هر لپ‌تاپ ویندوز یا لینوکس عمومی اجرا شوند.
دریافت تصاویر اعماق زمین به کمک ربات‌ها
ساخت ربات‌های بازرس در معادن زیرزمینی یک طراحی شهودی داشت. با نصب یک کنترل‌گر بر روی ربات‌ها مهندسان می‌توانستند عملکرد آنها را هنگام بازرسی معادن در یک تلویزیون مشاهده کنند. به عبارت دیگر یک نمای زنده از ربات ارایه می‌شد که مانند یک ویدیو چک در مسابقات ورزشی عمل می‌کرد.
هر رباتی که وارد معادن زیرزمینی می‌شود، پس از یک هفته عملیات از راه دور و انجام بازرسی‌های لازم، داده‌های کافی برای شروع مجدد عملیات توسط تیم معدن‌کاری را ارایه می‌کند.ربات مستقر شده در معادن زیرزمینی به گونه‌ای طراحی شده است که یک پلتفرم جهانی داشته باشد و بتواند میزبان هر محموله‌ای، از جمله حسگرهای گاز، بازوهای روباتیک و یا دوربین‌های زوم شیب‌دار با کیفیت بالا باشد.
داده‌های دورترین نقاط زمین به کمک ربات‌ها به دست می‌آید
در حال حاضر ربات‌ها می‌توانند با اسکن‌های سه بعدی که به آن مجهز هستند، شرایط معادن زیرزمینی را به خوبی تحلیل و بررسی کنند. همین فناوری قابلیتی را فراهم می‌کند تا تمامی داده‌های مربوط به دورترین نقاط زیرزمین به دست آید.
هر عملیاتی دارای ریسک‌ها و چالش‌هایی است، راهی کردن ربات‌ها به دورترین نقاط معادن زیرزمینی هم این ریسک را داشت که مهندسان بخش کنترل در تمامی مدت زمان حضور ربات در معدن کنترل دستی را حفظ کرده بودند. بی‌شک طولانی بودن مسافت و وجود مشکلات ارتباطی ممکن بود عملیات را با شکست مواجه کند.با این وجود، نتیجه به دست آمده کاملا برخلاف چالش‌ها و تصورها بوده و ربات‌های بیشتری راهی معادن زیرزمینی شدند. در گام اول، سه ربات به صورت آزمایشی راهی معدن شدند. فاصله ربات‌ها بر اساس برنامه بین ۳ تا ۱۰ متر بود. به گونه‌ای که یکدیگر را پوشش می‌دادند.
نقشه برداری ربات‌ها در معادن زیرزمینی
شبیه‌سازی رویه‌های راه‌اندازی ربات‌ها، نظارت بر ارتباطات و قدرت سیگنال ربات‌ها با استفاده از نرم‌افزار و سپس تعیین حداقل الزامات برای قدرت سیگنالی مواردی بود که در گام آزمایشی تیم فناور به آن پایبند بود و خود این موارد، دستورالعملی را برای هر پرش ربات تشکیل می‌داد.پس از گذر از مرحله آزمایشی، ربات‌های بازرس به سرعت در محیط‌های زیرزمینی و نقشه‌برداری کسترش پیدا کردند.
راه‌یابی ربات‌ها به معادن چالش‌های منحصربه‌فرد دسترسی از راه دور به سایت‌های استخراج زیرزمینی، را به خوبی برطرف کرده است. یکی از مهمترین نگرانی‌ها در دوران تحقیق بر روی این پروژه، بهره‌برداری موفقیت آمیز از دستاوردهای رباتیک و ربات بازرس از راه دور بود؛ اما نتایج بسیار مطلوب به دست آمد.
چگونه مهندسان ربات‌ها را به اعماق زمین می‌فرستند؟
دست یابی به موفقیت در جریان این پروژه ماحصل چند مولفه مهندسی مانند ایجاد ایستگاه کنترل سطح، ایجاد یک رابط کاربری بصری،ایجاد پیوندهای ارتباطی قوی، وجود حسگرهایی که قادر به ارائه بینش از محیط زیرزمینی برای ارائه قابلیت نظارت و بازرسی از راه دور مورد نیاز هستند. مهندسان این پروژه موفق شدند تا با در کنار هم قرار دادن تمامی این مولفه‌ها ربات‌های بازرس را به عمیق‌ترین بخشهای معادن زیرزمینی راهی کنند.
واقعیت این است که مهندسان در یک محیط نامشخص و ناپایدار به صورت بالقوه فعالیت می کردند. به همین دلیل برخلاف معادن روباز باید یک پلتفرم مناسب، قوی و قابل اعتماد برای تحرک ربات‌ها در معادن زیرزمینی طراحی می‌شد.
نزدیک به ۲۵ تا ۳۰ از تمرکز جدی مهندسان برای ارایه روش‌ها و راه‌حل‌های کاهش حوادث معدنی در معادن زیرزمینی می‌گذرد، با این حال، پلت فرم‌های روباتیک برای نگهداری و بازرسی از راه دور معادن زیرزمینی به طور قابل توجهی موثر بوده‌اند و امروزه گزینه‌های معتبری را ارائه می‌دهند که در معرض خطر قرار گرفتن پرسنل را تا حد زیادی کاهش میدهد.
چالش‌های اینترنت اشیا در معادن
از زمانی که رشد اینترنت اشیا در معادن تسریع شد، صحبت از کاهش حوادث در معادن زیرزمینی بود؛ اما واقعیت این است که در یک محیط تونل زیرزمینی کیفیت شبکه‌های ارتباطی بی‌سیم معمولی می‌توانددر عمق ۲۰۰ تا ۳۰۰ متری کاهش جدی داشته باشد. به همین دلیل شاید نتوان از بسترهای اینترنت اشیا در معادن بسیار عمیق بهره‌مند شد.
برای مقابله با این چالش، شرکت‌های فناور در زمینه معدن، پلتفرم‌هایی برای تشکیل مجموعه‌ای از گره‌ها و ایستگاه‌ها استفاده کردند که این شکاف را برای ایجاد پیوند ارتباطی لازم پر کرد. این یک کاربرد واقعاً خوب از فناوری بی‌سیم بود که آنها موفق به استقرار آن در معادن زیرزمینی شدند.شرکت‌های فناور معتقدند که رشد قابلیت‌های رباتیک منجر به استخراج بیشتر از معادن زیرزمینی خواهد شد.
- نویسنده : محمد قهرمانی کوشان
