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Tele-operación y Automatización de Vehículos y Maquinaria Minera

Objetivo

DSC_0025Desarrollar tecnologías asociadas a la automatización, tele-operación y robotización de vehículos y maquinaria minera. La adecuada utilización de estas tecnologías permite obtener aumentos de productividad, disminución de costos, aumento de continuidad operativa de equipos y una mejora en la seguridad y salud laboral. Este último aspecto es de crucial importancia pues permite alejar a los operarios de tareas poco seguras o de ambientes con condiciones adversas (calor, polvo, contaminantes, nieve, entre otros).
Para alcanzar dicho objetivo, se ha avanzado decididamente en la robotización de un vehículo terrestre de tamaño real, en la tele-operación de un modelo a escala de un LHD (Load – Haul – Dump) y en la transferencia del conocimiento y know-how generado en este ámbito a CODELCO, a través del apoyo a proyectos de automatización y tele-operación de maquinaria que se encuentran actualmente en ejecución en la corporación. Además, a fines del 2013 comenzará la ejecución de un proyecto cuyo fin es automatizar el proceso de carguío de material en equipos LHD.

Metodología

Se busca, en un horizonte de corto y mediano plazo, desarrollar know-how y conocimiento tecnológico en el ámbito de automatización y tele-operación de vehículos, el cual irá siendo transferido a la industria minera -y de proveedores- mediante la realización de proyectos conjuntos y la inserción paulatina de personal altamente especializado.
El primer desafío abordado por el grupo consiste en el desarrollo de un vehículo autónomo de tamaño real, utilizando como base un vehículo comercial (Volkswagen Tiguan). El vehículo ha sido intervenido por etapas, integrándose en él diversos sistemas de instrumentación, medición, actuación y toma de decisiones, inteligencia computacional y tele-operación. El objetivo último es que el vehículo pueda desplazarse de manera autónoma en un entorno de mina de rajo abierto real. La metodología de trabajo considera ir dotando al vehículo de niveles crecientes de autonomía: tele-operación, evasión autónoma de obstáculos, conducción autónoma en ambientes exteriores simples y conducción autónoma en entornos tipo mina de rajo abierto. Actualmente el vehículo navega de forma tele-operada y es capaz de construir mapas tridimensionales del entorno, detectar en forma automática el camino y los obstáculos presentes en éste. Estas capacidades han sido probadas en ambientes exteriores reales (predio Laguna Carén de la Universidad de Chile). Se está trabajando en validar la evasión autónoma de obstáculos y el seguimiento autónomo de trayectorias.
Un segundo desafío ha consistido en la construcción de un equipo LHD tele-operado a escala 1:5. Esta plataforma está siendo utilizada para el desarrollo de interfaces que permitan una mayor inmersión del tele-operador en el entorno minero donde se desenvuelve el equipo tele-operado y un control más intuitivo de éste. Las tecnologías en desarrollo incluyen interfaces hápticas, es decir con retro-alimentación de variables físicas del entorno, realidad aumentada, lo cual permite una visualización del mundo real con mediciones sensoriales superpuestas, e interfaces cerebro-computador, cuya utilización es intuitiva y cuyo uso en operaciones reales requiere menor entrenamiento.
Un tercer desafío consiste en el desarrollo de un sistema de carguío autónomo para equipos LHD que operan cargando material de granulometría variable, como la que se encuentra presente en los puntos de extracción de la minería de block caving. El sistema será capaz de estimar continuamente la interacción que existe entre el equipo LHD, principalmente su pala, y el material a ser cargado; controlando de manera adaptiva la trayectoria óptima de movimiento de la pala con el fin de asegurar que se cumpla un mínimo aceptable para el tonelaje de material extraído, con un mínimo riesgo para la operación y un reducido impacto en la degradación de sus componentes. Para tales efectos, el sistema utilizará información medida en línea tanto acerca del estado (o condición) del vehículo (por ejemplo, presión en los pistones hidráulicos), como del material a ser cargado (por ejemplo, su granulometría). El sistema de carguío será validado en una primera etapa en el equipo LHD a escala y en una segunda etapa en un equipo LHD real.

Resultados

Desde el año 2011 se ha trabajado en la automatización de un vehículo de tamaño real (Volskwagen Tiguan), cuya instrumentación y tele-operación se encuentra finalizada. El equipo ha sido tele-operado en ambientes exteriores reales, pudiendo ser controlado a distancias de varios cientos de metros. El vehículo es además capaz de generar representaciones tridimensionales del entorno, detectar obstáculos y detectar el camino por el cual se desplaza. Estas capacidades, así como el seguimiento de trayectorias en entornos exteriores, serán validadas a fines del 2013. Adicionalmente, el desarrollo de este proyecto ha permitido que 3 estudiantes de doctorado y 4 estudiantes de ingeniería realicen sus tesis en este ámbito, y que adquieran el know-how desarrollado.
Por otra parte, desde fines del 2012 se ha trabajado conjuntamente con CODELCO en apoyar algunos de sus iniciativas de automatización y tele-operación de equipos. En primer lugar se ha realizado un estudio sobre las tecnologías de equipos LHD semi-autónomos existentes en el mundo y sobre sus proyecciones en el corto y mediano plazo. En base a este estudio se está trabajando en la propuesta de un estándar CODELCO asociado a estas tecnologías y en la definición de los requerimientos que este tipo de equipos deberán cumplir para los proyectos estructurales de minería subterránea de la corporación. En segundo lugar, se está iniciando un proyecto que apoya la realización de la iniciativa de minería autónoma en operaciones de cielo abierto, que busca generar una unidad de producción autónoma/tele-operada compuesta por 3 equipos, los cuales puedan operar conjuntamente en condiciones de muy baja visibilidad. Este trabajo busca apoyar a CODELCO en todos los aspectos relacionados con la evaluación tecnológica del proyecto, así como en la definición de pruebas, estándares y requerimientos futuros.
Finalmente, en el ámbito de la formación de especialistas en tecnologías asociadas a la tele-operación y automatización de vehículos y maquinarias, el grupo se encuentra finalizando el diseño de un diplomado, el cual comenzará a ser ofrecido a partir del 2014.

Financiamiento
AMTC
CODELCO

Socios
CODELCO

Contacto
Dr. Javier Ruiz del Solar
javier.ruizdelsolar@amtc.cl

 



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One Response to "Tele-operación y Automatización de Vehículos y Maquinaria Minera"

  • Pedro Briceño
    %d 30UTC %B 30UTC %Y - %H:%M 08Fri, 30 May 2014 20:58:39 +000039. Reply

    -¿Estos desarrollos nacionales se basan en soluciones de proveedores de maquinarias, parametrizadas a nuestra realidad?

    -¿se esta trabajando tambien en una infraestructura de comunicaciones wireless solida, para poder ocuparse de controlar el incremento de productividad? (Combinacion de mesh nodes y micoondas punto a punto para extender la red de datos, y conectar máquinas entre si, dispositivos y personal.)

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