本報記者 朱曉波
日前，機器人與人類并肩工作的科幻場景，在巴西的淡水河谷礦區(qū)變?yōu)楝F(xiàn)實。淡水河谷投資研發(fā)出可協(xié)助員工開展維護作業(yè)的各型號機器人，幫助員工遠離危險的作業(yè)環(huán)境，推動企業(yè)成為采礦行業(yè)的安全標桿。近年來，淡水河谷高度重視礦山員工作業(yè)安全問題，一方面加大資金投入修復已有礦山，另一方面加大科技研發(fā)力度，確保礦山員工作業(yè)安全。淡水河谷將安全性、可靠性、低碳議程以及創(chuàng)造共享價值作為戰(zhàn)略重點。
據(jù)《中國冶金報》記者了解，淡水河谷目前在礦山主要應用的機器人有3款。其中，檢測服務機器人（ROSI）和洞穴機器人（SpeleoRobot）由淡水河谷技術研究所采礦部研發(fā)制成，外形酷似手推車；另一款機器人是該公司從國際供應商處采購的ANYmal機器人，別名為“小狗”。
洞穴機器人
助力密閉環(huán)境中的無人化操作
淡水河谷技術研究所（ITV）成立于2010年，設有一個專門從事機器人、無人機和人工智能運營解決方案研發(fā)的部門。2015年，淡水河谷洞穴研究部啟動了洞穴機器人項目。2016年，ITV與米納斯吉拉斯聯(lián)邦大學（UFMG）合作接管了這一項目。洞穴機器人是一款帶有攝像頭和照明系統(tǒng)的遙控機器人，能在崎嶇不平的地面上行走（如圖1）。洞穴機器人的設計初衷是通過繪制運營區(qū)附近的洞穴地圖，幫助淡水河谷洞穴研究員開展研究工作。
圖1 洞穴機器人即將開展檢測作業(yè)。
2017年，ITV科研人員開始嘗試將洞穴機器人應用到其他作業(yè)場景中，例如檢測人員難以進入的密閉環(huán)境。目前，洞穴機器人已在巴西米納斯吉拉斯州、圣埃斯皮里圖州和帕拉州等超過15個不同的服務場景中得到應用。洞穴機器人具有智能運動系統(tǒng)，可以根據(jù)不同地形自動更換輪組、踏板或支架，感應系統(tǒng)支持高分辨率檢測、三維地圖生成及其他模塊化功能。
最近，淡水河谷技術研究所將其開發(fā)的部分機器人感知模塊交付給了美國國家航空航天局（NASA）。此外，該研究所正在制造的3款同型號機器人，將被應用到淡水河谷位于帕拉州的銅礦山，以及位于圣埃斯皮里圖州維多利亞市和米納斯吉拉斯州伊塔比拉市的鐵礦山，主要負責磨機、管道及其他密閉環(huán)境的檢測工作。
檢測服務機器人高效率采集樣本
2017年，淡水河谷技術研究所與里約熱內(nèi)盧聯(lián)邦大學（UFRJ）合作研發(fā)出檢測服務機器人。作為淡水河谷運營區(qū)的檢測工具，檢測服務機器人被用來檢測傳送帶。淡水河谷為檢測服務機器人配備了一個能夠在運營環(huán)境中靈活操作的機械臂，它可以重新定位傳感器，并在人工難以觸及的地方采集樣本，提高工作效率。目前，檢測服務機器人的研發(fā)工作已經(jīng)進入測試階段。
“這些機器人由淡水河谷員工自主研發(fā)，并不斷升級。”淡水河谷技術研究所研究員古斯塔沃·佩辛（Gustavo Pessin）表示，“機器人的研發(fā)工作是開放性的，所有研發(fā)成果都可以通過利用淡水河谷現(xiàn)有資源，不斷升級出新的功能?！?/span>
“小狗”機器人保障作業(yè)安全
淡水河谷計劃從瑞士ANYbotics公司采購四足機器人——ANYmal機器人。這款機器人此前已被應用于其他行業(yè)，目前正在進行采礦作業(yè)的適用性調(diào)整。今年上半年，淡水河谷位于米納斯吉拉斯州伊塔比拉市的高英礦區(qū)（Cauê）完成了ANYmal機器人的概念驗證測試，測試所取得的成功促使淡水河谷確定了購買這款機器人的決心。在測試過程中，ANYmal機器人圍繞平臺移動，并成功克服了上下樓梯等障礙（如圖2）。它繪制并展示了檢測區(qū)域的數(shù)字地圖，進行了路線規(guī)劃，確定了前進方向，完成了對特定物體和儀器的聚焦，傳輸了圖像，并通過測溫裝置記錄了熱圖像等。
圖2 “小狗”機器人與操作專員合影。
使用機器人作業(yè)不僅可以實現(xiàn)遠程操作并提高工作效率，還可以最大程度地避免工作人員進入危險區(qū)域。淡水河谷表示，這款機器人將在高英礦區(qū)執(zhí)行磨礦設備檢測和三維地圖繪制任務。除了可以讓員工工作得更安全，“小狗”機器人還有望減少停工次數(shù)，降低維護成本，提高檢測結果和采集數(shù)據(jù)的可靠性，從而更好地對資產(chǎn)運營情況加以實時控制。
《中國冶金報》（2021年9月3日 02版二版）
