השימוש ב- Robotics בסביבה של מיצוי מסוכן

מדוע הרובוטיקה היא חיונית למיצוי מסוכן

סביבות מיצוי מסוכנות - משדות שמן תת-ימי וממכרות תת-קרקעיות ועד אתרי פסולת רדיואקטיביים - הן סיכונים קיצוניים שהופכים מעורבות אנושית ישירה בלתי-צפויה, לחץ גבוה, גזים רעילים, קרינה, אטמוספירה של חומר נפץ, חום עז משלבים ליצירת תנאים שבהם אפילו חשיפה קצרה יכולה להיות הסתמכות קטלנית על עובדים אנושיים כפויים לקבל שיעורי פציעה, מגבלות מחמירות, ופרוטוקולים של בטיחות יקרופתיים, מציעה כעת אלטרנטיבה: מכונות חלופיות יכולות לעמוד בפני עצמן, אך יכולות לעמוד במשימות מדויקות, אך לא יכולות לעמוד במשימות מדויקות, אך לא יכולות לעמוד במשימות מדויקות, אך לא יכולות לעמוד בפני אנשים, בעודן.

דחיפה לעבר אוטומציה רובוטית אינה רק על החלפת אנשים; היא על האפשרות של פעולות שהיו בלתי אפשריות בעבר.לדוגמה, כלי רכב המופעלים מרחוק (ROVs) כיום עובד באופן שגרתי בעומק האוקיינוס מעל 3,000 מ', שם מחלוקות אנושיות לא יכולות לשרוד.בפירוק גרעיני, רובוטים להתמודד עם חומרים רדיואקטיביים גבוהים יותר כי יעלה על מגבלות מינון המותרות בתוך דקות.

יתרונות מרכזיים של פיזור רובוטיקה באזורים מסוכנים

חוסר פשרות בטיחות

הנהג העיקרי של הרובוטיקה במיצוי מסוכן הוא חיסול החשיפה האנושית לסכנה.רובוטים יכולים להיכנס לסביבות עם גזים נפץ, כימיקלים קורוזיים או לחצים קיצוניים ללא צורך במערכות תמיכה בחיים או תוכניות פינוי.בכרייה, למשל, משאיות הובלת אוטונומיות ושקיות קידוח להרחיק את המפעילים מגג, התפרצויות גז ותאונות מכונות כבדות.

אחריות בלתי מקבילה וחזרה

מערכות רובוטיות, במיוחד אלה המצוידים בראייה ממוחשבת ובשוב כוח, מבצעים משימות עדינות כגון מניפולציה שסתום בבארות שמן בלחץ גבוה או איסוף דגימות בתאים חמים רדיואקטיביים עם דיוק תת-מילימטרי.בניגוד לבני אדם, רובוטים אינם סובלים מרעיש יד, עייפות או חלוף בריכוז.דיוק זה מקטין פסולת חומרית, נזק בציוד, ועלויות של שימתיות עמוק, ROV משתמשים במשכיחות כדי להפחית משמעותית עם צינורות.

פעילות רציפה

רובוטים אינם דורשים מנוחה, שינויים משמרים, או הפסקות ארוחות וייבוש.הם יכולים לעבוד 24/7 בסביבות שיכריחו את הצוותים האנושיים להסתובב כל כמה שעות.עבור פעולות כרייה, כלי רכב אוטונומיים של עומס יכול לרוץ עשרות מחזורים ביום, עלייה בתפוקה ב -30 אחוזים או יותר בהשוואה לציים המופעלים באופן ידני.

עלויות לטווח ארוך

בעוד ההשקעה הראשונית במערכות הרובוטיות יכולה להיות משמעותית – לעתים קרובות מיליוני דולרים עבור ROV חד-ים-ים יחיד - העלות הכוללת של בעלות על החיים של הפרויקט היא לעתים קרובות נמוכה יותר מאשר שיטות עבודה קונבנציונליות (כולל משכורת, הכשרה, ביטוח ופינוי לוגיסטיקה), פחות עיכובים הקשורים לאירוע, ותוחלת חיים בציוד ארוכה יותר תורמת להחזרה מועדפת על ההשקעה.

סוגים של רובוטים מעומקים בסביבה של מיצוי

רכבי רכב מאוגדים מרחוק (ROVs)

ROVs נשאר סוסי העבודה של שמן וגז וכריית הים העמוקים.Tthered to a Surface Ship, הם מקבלים כוח ואותות בקרה בזמן אמת, המאפשרים למפעילים לתפעל נשק, מצלמות וכלים מרחוק בטוח. ROVs מודרניים כמו ROFLT:0Saab Seaeye FalconFLT:1 יכול לפעול בעומקים עד 6,000 מ', עם Sonar, ו-Fir, כדי נית, כדי לאחזר משימות מתחת למים.

רכבי תת-קרקעי אוטונומיים (AUVs)

בניגוד ל-ROVs, AUVs לפעול ללא הדרכה אנושית קבועה, לאחר שבילים טרום-פרוגרמה לעבודה סקר ובדיקה.הם בעלי ערך מיוחד למיפוי אזורים עצומים של קרקעית הים עבור פיקדונות מינרלים או נתיבי צינורות.ה-FLT:0Hydroid REMUSFLT:1, למשל, יכול להפעיל סקרי בני אוטונומיים עבור מאות קילומטרים, לחזור לנקודת פריסה להעלאת נתונים סביבתיים, אך לא צריך בדרך כלל פיקוח כבד על כלי בקרה, אלא גם פיקוח על כלי בקרה, אלא גם על ידי אדם.

מערכות ההולכות האוטונומיות ב Mining

תעשיית הכרייה אימצה משאיות אוטונומיות ומעבדות רכב כגון פיקוד ה-FLT:0Caterpillar עבור הובלת משאיות אוטונומיות ו- 1 פועל ללא נהגים במכרות פתוחים ומחתרתיים, המודרך על ידי GPS וחיישנים של פיזור מכשולים.מערכות אלה נעות אוה, משאית פסולת, וציוד סביב השעון, עם בקר מרכזי המארגן מסלולים כדי להתאים את הייצור של פילבארה"ב של אוסטרליה, כיום, מאות קילומטרים ממרכזי בקרה אוטונומיים, המופעלים, ממרחקים, החל ממרכזי בקרה אוטונומיים, ואספקה של מרכזי בקרת מטוסים אוטונומיים, ואספקה של מאות קילומטרים ממרכזי בקרת מטוסים, ואספקה, אשר פעלו הרחק ממרכזי בקרת משאיות אוטונומית של מרכזי מרכזי בקרת מטוסים, ואספקה, ואספקה סביב השעון, ואספקה סביב השעון, עם מרכזי בקרת מטוסים, עם בקר מרכזי בקרת מטוסים אוטונומיים, עם בקר מרכזי בקרת מטוסים, ואספקה סביב השעון, עם מרכזי בקרת מטוסים, אשר פעלו במרחק מאות קילומטרים ממרכזי מרכזי מרכזי מרכזי מרכזי מרכזי מרכזי מרכזי מרכזי מרכזי בקרת מטוסים אוטונומיים ממרכזי בקרת מטוסים אוטונומיים של מאות קילומטרים ממרכזי בקרת מטוסים, אשר פעלו הרחק ממרכזי בקרת מטוסים, עם מרכזי בקרת מטוסים אוטונומיים של מאות קילומטרים של מאות קילומטרים של מאות קילומטרים ממרכזי מרכזי מרכזי מרכזי מרכזי מרכזי מרכזי בקרה

Aerial Drones (UAVs) for Inspection and Monitoring

כלי רכב אוויריים לא מזוקקים מספקים אמצעי מהיר, נמוך בעלות של בדיקת ערימות, צינורות, נכסים מבניים בזיקוק, צמחים כימיים ושדות שמן.מצויד עם מצלמות תרמיות וחיישנים גזים, מזל"טים יכולים לזהות דליפות, קורוזיה, והתחממות יתר ללא צורך גישה אנושית בבטחה באמצעות ספוגה או סחרחורת תעשייתית.

רובוטים ו-Colaborative Robots

בעוד שלא לגמרי אוטונומי, פסיבי ופעיל exoskeletons משמשים יותר ויותר כדי להגדיל את העובדים האנושיים בסביבה מסוכנת. אלה חליפות ללבוש להפחית עייפות וסיכון פציעה בעת טיפול בכלים כבדים או חומרים בחללים מוגבל.רובוטים קולאביטיביים (cobots) גם לסייע עם משימות כגון הרמת פסולת רדיואקטיבית או הצבת ציוד קידוח כבד, להסתמך על חיישנים עמידים כוח לפעול בבטחה לצד אנשים.

יישומים ספציפיים בתעשיות

שמן עמוק וגז מיצוי

מערכות ייצור צוללות מסתמכות על ROVs עבור ההתקנה, תחזוקה והתערבות חירום.ממממתאים פתיחת צינורות במהלך בדיקות היטב להחליף מודולים בקרת תת-ימי, ROVs לבצע עשרות משימות מורכבות על כל התקנה.שדה אחד בחו"ל עשוי להיות ROV ייעודי להפיץ עלות 100,000 $ ליום כדי להקיש, אך זה זול בהשוואה למחיר של סגרה או שחרור מדלפת רחבה של רובוטים מבוססי, שבו הוא למנוע מעקב של מצלמות.

מינוף ומינרלי

מכרות תת-קרקעיות מציגות סכנות כגון סלעים, פיצוצים מתאן, ואבק סיליקה.רובוטים פרוסים הן עבור החילוץ והן תפקידי בטיחות.עומסים מבוקרים מרחוק ובריצנים פועלים בכותרים מיד לאחר הפיצוץ, בעוד סריקת מל"טים ממפה רִיק ומדידה את זרימת האוויר של הפלטינה וזהויות, תרגילי חמימים מהירים יותר, אשר מקבלים מאיזורים או מצמצם את הגמישות השימוש בהם.

ביטולים גרעיניים וניהול פסולת

ניקוי כורים גרעיניים ומתקנים מחקריים בגמלאות הוא אחד היישומים הרובוטיים התובעניים ביותר.אתר Sellafield של בריטניה משתמש בצי של רובוטים - כולל FLT:0Remote Abrasive Blasting ו Retrieval (RABR) של בריטניה מערכת SellaFLT:1 - כדי לחתוך ולהסיר צינורות מזוהמים בתוך gloveboxes.

צמחים כימיים ופטרוכימיים

רובוטים במתקנים כימיים מבצעים משימות כגון פתיחת ושסתום בטיחות, איסוף דגימות, ניקוי כלי שיט שבהם תרכובות אורגניות תנודתיות (VOCs) או מימן sulfide עשוי להיות נוכח.זרועות קבועות יכול להחליף רכיבים כלי בתוך אזורים מסוכנים מבלי לדרוש מאנשי הצוות לבצע חליפות zmat מלאות ורובוטים של בדיקות סלולריות (כמו FLT:0ANYbotics כל דברמאליות) עבור ספקטרום חשמלי, בדיקות חום אוטונומיות, ומצלמות אוטומטיות, לנטרל ⁇ , ומכשירי תיבות של דלקות.

חקר החלל וההפצה של כדור הארץ

בעוד שלא רק חילוץ ארצי, עקרונות של סביבה מסוכנת רובוטיקה להרחיב לירח ומאדים כרייה התוכנית ללונות של נאס"א ותוכניות של ESA עבור ניצול משאבים חלופיים (אמת) משתמשים ברובוטים רובוטיים כדי לחלץ קרח מים ומתכות מ regolith הירח. רובוטים אלה חייבים לפעול בוואקום, תנודות טמפרטורה קיצוניות, אבק חיסיבי - תנאים קטלניים כדי לפתח מערכות כרייתות אלה.

אתגרים ב-Reloying Robots for Hazardous Extraction

עלויות הטיהור והאינטגרציה

רובוטים מיוחדים לסביבות קיצוניות יקרים, לעתים קרובות דורשים עיצוב מותאם אישית והסמכת.מערכת ROV חד ים חד ים אחד יכול לעלות מעל 5 מיליון דולר, משאיות הובלה אוטונומיות עלולות לרוץ 3 מיליון דולר כל אחד. מעבר לחומרה, חברות צריכות להשקיע בתשתיות תקשורת (למשל, כבלי סיבים עבור רוחב פס tether-with, קישורים לווייניים עבור מכרות מרוחקות), בקרת אבטחה, אבטחת סייבר ולהגן על מערכות מרוחקות.

אחריות טכנית ותחזוקה בתנאים חמורים

חותם, מפרקים ואלקטרוניקה חייבים לשרוד מים מלוחים קורוזיים, אבק חודרני, קרינה גבוהה וטמפרטורות קיצוניות.למרות עיצוב חזק, כישלונות להתרחש: זרוע מניפולטור תקועה על נהר עמוק ROV יכול לעצור פעולות במשך ימים בעוד החלפת טסה או מכשיר תיקון מוגדל.

תכנות מורכב והתאמה

פעולה אוטונומית בסביבות לא מבניות נותרה מאתגרת. רובוט המטפל בשסתום במעבדה נקייה עלול להיכשל כאשר הוא מתמודד עם דק, פסולת, או מניפולטורים חלקלקים בתחום.תוכנית עבור כל שקיפות היא לא מעשית; רובוטים לעתים קרובות דורשים מפעיל אנושי להתערב במהלך מצבים בלתי צפויים.זה למה מערכות נוכחיות רבות הן חצי-אוטומטיות: הם מבצעים משימות שגרתיות אך ורק לאחר ששליטה פעילה של AI היא שיפור אזור.

סיקור ו- Workforce Transition Hurdles

תקנות השולטות במבצע מרוחק של ציוד כבד בסביבות כרייה ויבשה עדיין מתפתחות. Liability לתאונות הקשורות למכונות אוטונומיות, הסמכה של מערכות בטיחות מבוססות תוכנה, ו- cross-border teleשיתופית (למשל, שליטה רובוט באוסטרליה ממרכז בקנדה) מעלה שאלות משפטיות.בנוסף, עובדים עלולים לעמוד בפני אוטומציה עקב חששות עבודה מזיזות מוצלחות לעתים קרובות כוללים שחזור תוכניות - טייסים הופכים לשלוט בחדר, מפעילי תחזוקה ומיומנויות כדי ללמוד רכיבים רובוטיים.

כיוונים עתידיים ומגמות מתפתחות

בינה מלאכותית ו-Surrm Robotics

שיפורים AI מאפשרים רובוטים להתמודד עם אוטונומיה גדולה יותר להסתגל לתנאים משתנים.רשתות נילי מאומן על אלפי שעות של נתונים תפעוליים לסייע מניפולטורים רובוטיים לזהות ולחוות אובייקטים מעוצבים באופן לא סדיר.רובוטים קטנים וזולים לתאם כמו מושבה של נמלים - יכולת מדרגות: מאות רחפנים או סורקים יכולים לבדוק שדה גדול או שמן בו זמנית.

תאומים דיגיטליים ואימון מבוסס סימבול

יותר ויותר מפעילי משתמשים תאומים דיגיטליים - העתקים וירטואליים של הרובוט הפיזי וסביבתו - כדי לבדוק ולחדד אלגוריתמים של שליטה לפני שהם נכנסים לאתר מסוכן. a Digital Twin of a Mine, למשל, מאפשר למהנדסים לדמות אינטראקציות בין רוק לפוצץ, שינויים זמניים וכשלי ציוד מבלי להסתכן בנכסים אמיתיים.

שיתוף פעולה אנושי-רובוט (HRC) מעבר לאזור החם

גם כאשר רובוטים הופכים להיות יותר מסוגלים, תחליף מלא של בני אדם במיצוי מסוכן אינו סביר בטווח הקרוב.במקום, סינרגיה מתעוררת: רובוטים מבצעים את המשימות המסוכנות ביותר בעוד בני האדם מפקחים ומערבים ממרכזי בקרה בטוחים.המציאות המוגברת על ראייתו של המפעיל של מצלמה רובוטית יכולה להציג נתונים, סכימטיים, ואזהרות, שיפור המודעות למצב.

רובוטים חשמליים-אוטוניים

טכנולוגיית סוללות, תאי דלק, ואת היכולת לקצור אנרגיה מן הסביבה - כגון ⁇ תרמיים באתרים גיאותרמיים או זרמי טיטד במקומות תת-ימיים - מרחיבים את סיבולת הרובוטים. רובוט שיכול לטעון את עצמו מתחנת טעינה אלחוטית או נקודת כוח tethered יכול לפעול ללא הגבלת זמן.

סטנדרט ואדריכלות פתוחה

תעשיית הרובוט נעה לקראת ממשקים משותפים לחיישנים, פרוטוקולי תקשורת ומניפולציה של משתמשי קצה.קבוצות כמו FLT:0Robot הפעלה System (ROS) LT:1 וסטנדרטים מהמכון למהנדסי חשמל ואלקטרוניקה (IEEE) מכוננים שילוב של רכיבים ממוכרים שונים.זה מקטין את המנעולאין והופך אותו קל יותר לשדרג מערכות ספציפיות ללא תכנון מחדש של הרובוט.

מסקנה

הרובוטיקה התקדמה מכלים ניסיוניים לנכסים חיוניים בסביבות מיצוי מסוכנות, צמצום דרמטי של הסיכון לחיים האנושיים תוך שיפור הפרודוקטיביות, הדיוק והיעילות של העלות.מ-ROVs מעצב שדות שמן תת-ימיים למשאיות אוטונומיות הנעים או במכרות מרוחקים, הטכנולוגיה הוכיחה את ערכו. אתגרים בעלות, אמינות ותקנה, אך המשיכו להתקדם ב-AI, תאומים דיגיטליים, ושיתוף פעולה הומניטארו-רוב כדי להתגבר על החללים, ככל שיהיו עוד יותר, כך, כך, כך, כך, כך שתאפשרים, לדחוף את הרובוטים, לדחוף עוד יותר, לדחוף את הרובוטים, ועוד, והופכים את הרובוטים, ועוד, כך שימשיכו להתקדם קדימה, כדי לקדם את החללים, ולשלוט, ועוד, ועוד, כדי להתגבר על פני השטח, ולשלוט, ולהבטיח, ולשלוט, ולשלוט על פני השטח, ועוד, יהיו בטוחים יותר, וכן הלאה, ולשלוט, ולשלוט, ולהבטיח, יהיו שותפים בטוחים יותר, ולשלוט, ככל שיהיו בטוחים יותר, ועוד, ועוד, ועוד, ככל שיהיו בטוחים יותר, ועוד, ועוד, ככל שיהיו בטוחים יותר, יהיו בטוחים יותר, ולהבטיח, ולשלוט, ועוד, ולהבטיח, יהיו עוד ועוד, ולשלוט, יהיו עוד ועוד, ויימשכו, ויימשכו