أساليب جديدة: تطور الروبوتات رباعية الأرجل في التعدين

تشير تحليلات GlobalData إلى أن استخدام الكلاب الروبوتية أصبح شائعًا في حالات الطوارئ، لكنها تسلط الضوء أيضًا على تطبيقات التعدين الأخرى.

منذ بدء التجارب الأولية حوالي عام 2020، تم عرض الروبوتات ذات الأربع أرجل في عدة مناجم حول العالم. مجهزة بأجهزة استشعار مثل الكشف عن الضوء ونطاقه (LiDAR)، والكاميرات الحرارية، وكاشفات الغاز، وأشعة إكس المحمولة، يمكن للروبوتات تنفيذ مهام مثل الفحوصات عن بُعد، ورصد البيئة، ومراقبة المعدات، واكتساب البيانات المكانية بدقة عالية.

يوضح ناصر مدني، أستاذ مشارك في جامعة نازاربايف لدراسة التعدين والجيولوجيا في كازاخستان، أن “قدرة الروبوتات ذات الأربع أرجل على التنقل في التضاريس المعقدة والخطرة مثل الأنفاق تحت الأرض، والانحدارات غير المستقرة، أو مرافق نفايات المناجم تجعلها مثالية للمهام التي ستكون محفوفة بالمخاطر أو غير عملية للبشر”.

بالإضافة إلى ذلك، توفر الروبوتات أيضًا جمع بيانات مستمر وقابل للتكرار – وهو شيء يصبح ذا أهمية متزايدة للمعدنين لتطبيقات مثل الصيانة التنبؤية.

تُعتبر الصيانة التنبؤية محور استثمار مؤقت لنحو نصف المناجم التي تم استطلاعها بواسطة GlobalData، الشركة الأم لـتقنية التعدين، العام الماضي.

استخدام الكلاب الروبوتية في المناجم

اختبرت عدة شركات تعدين كبرى أو تستخدم بالفعل الكلاب الروبوتية في عملياتها التعدينية أو المعالجة.

“في منجم كيد كريك التابع لشركة غلينكور في أونتاريو، كندا، يساعد روبوت سبوت من بوسطن دايناميكس في إجراء الفحوصات في المناطق الخطرة تحت الأرض، مما يقلل من الحاجة إلى البشر للقيام بمهام خطرة”، حسبما قالت GlobalData.

تم أيضًا عرض سبوت في منجم كيرونا التابع لشركة LKAB في السويد، بالتعاون مع جامعة لوليا للتكنولوجيا. من خلال هذا المشروع، ساعد سبوت في إنتاج نماذج رقمية للأنفاق التعدينية باستخدام مسح LiDAR، مما جعله جزءًا لا يتجزأ من الفحوصات.

عمل الروبوت كقاعدة متنقلة للطائرات بدون طيار، مما مكن من مسح المناطق التي يصعب الوصول إليها سيرًا على الأقدام لضمان سلامة الأنفاق.

على مدار السنوات الثلاث الماضية، عملت شركة Dwyka Mining Services، التي تعمل في جميع أنحاء أفريقيا، أيضًا مع سبوت في ما تصفه بأنه “بعض أقذر وأظلم وأكثر زوايا التعدين غبارًا”.

يقول جيمي فان شور، الرئيس التنفيذي لشركة Dwyka، إن المتبنين الأوائل مثل منجم أماندلبولت توميلا التابع لشركة أنغلو أمريكان وزنك روتش بيناه “ساعدوا في تحفيز تغيير في العقلية في أفريقيا”.

ترى Dwyka ثلاث حالات استخدام نموذجية للكلاب الروبوتية: فحص مناطق “غير مسموح بالدخول” مثل المناطق بعد الانفجارات أو المناطق غير المستقرة؛ المناورة في المساحات الضيقة والمناجم القديمة التي تتحدى الوصول التقليدي من قبل البشر والطائرات بدون طيار؛ ومهام الفحص الروتينية والمتكررة التي يمكن أن تستفيد من الأتمتة.

“مع تقدم عمليات التعدين أعمق وأصبحت الظروف أكثر تطرفًا، تسد المنصات الروبوتية مثل سبوت الفجوة المتزايدة بين متطلبات البيانات والوصول الآمن،” كما يقول فان شور.

في هذه الأثناء، يشرح جوليان ماكيرن، مدير إدارة السوق في أي روبوتات، مطور آخر للروبوتات ذات الأربع أرجل، كيف يمكن استخدام نظامها لفحص أحزمة النقل النشطة، والتي غالبًا ما تكون خطرة جدًا على البشر.

“يمكن لأي مال أن يتنقل بأمان بجانب حزام نقل نشط، وتحديد الأجزاء المعطلة من الحزام والبكرات والأسطوانات، لتحديد أي مشاكل قبل أن تصبح أعطال المعدات مكلفة”، كما يقول ماكيرن.

تعمل أي روبوتات مع شركة فالي في منجم الحديد كاوي في البرازيل. هناك، تم استخدام أي مال لفحص الأحزمة وغرف الآلات والآلات الطحن، وجمع الصور الحرارية، وعينات الصوت، وصور للعدادات، والأقراص، والمفاتيح، والمعدات الأخرى.

في أبحاث العمل الميداني، مثل مشاريع نفايات التعدين القديمة، تم اعتبار الكلاب الروبوتية لجمع البيانات الجيوكيميائية لدعم نمذجة الموارد وتحسين دقة التقدير، خاصة في المواقع التي تكون فيها طرق أخذ العينات التقليدية محدودة.

في وقت سابق من هذا العام، أعلنت LTU أنها اختبرت نظام الاستقلالية الخاص بها في منجم غريك ماجنسايت تحت الأرض لجمع بيانات مسح LiDAR بصري ونقطة عن منطقة مهجورة من المنجم. توفر البيانات التي تم جمعها كجزء من مشروع PERSEPHONE الممول من الاتحاد الأوروبي رؤى قيمة حول الظروف الفريدة للمناجم المهجورة، التي تتميز بممرات ضيقة وظلام تام، مما يمثل تباينًا كبيرًا مع مناطق الإنتاج النشطة تحت الأرض.

تطور حالات الاستخدام للروبوتات ذات الأربع أرجل

منذ التجارب الأولية لها في مواقع التعدين قبل عدة سنوات، يقول مدني إن اعتماد الروبوتات ذات الأربع أرجل في قطاع التعدين قد “نما بشكل ثابت ولكنه لا يزال في المراحل الأولى من التنفيذ على نطاق واسع”.

علاوة على ذلك، منذ العروض الأولية التي ركزت بشكل أساسي على الفحوصات الأمنية في المناطق الخطرة، توسع دور الكلاب الروبوتية. ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى التحسينات في دمج أجهزة الاستشعار، والاستقلالية، والصلابة، كما يوضح الأستاذ المشارك.

يشرح مدني أن الشركات الكبرى تستكشف الآن استخدام الروبوتات ذات الأربع أرجل في البيئات التشغيلية “لإجراء مهام مثل المراقبة الجيولوجية، وتحكم الخام، واكتساب البيانات في مناطق نفايات التعدين والمناجم تحت الأرض”. هذه التطبيقات مدعومة بقدرة الروبوتات على التحميل المباشر، والخرائط في الوقت الحقيقي، وجمع البيانات بالاعتماد على المسارات التي تقدمها العديد من الأنظمة.

يشرح ماكيرن أن أي مال قد حققت تقدمًا كبيرًا منذ أول استخدام لها، بعد سنوات من تدريب نماذج الذكاء الاصطناعي الخاصة بها. “بفضل التحسينات الكبيرة في القدرة الحاسوبية، يمكن لأي مال الآن أيضًا تحويل المعلومات البصرية، مثل قراءة عداد، إلى بيانات بدقة أكبر بكثير وسرعة أكبر”، يضيف.

تجاوز التحديات من الأوساخ إلى البيانات

يتمثل نشر الكلاب الروبوتية في بيئات التعدين في عدة تحديات تشمل التنقل في التضاريس الوعرة، والحفاظ على الاستقرار في الظروف الرطبة أو السائبة مثل نفايات التعدين أو أكوام الأوساخ، وعمر البطاريات المحدود، ومشكلات الاتصال في الأماكن تحت الأرض أو النائية.

يمكن أن تؤثر الأتربة، والرطوبة، ودرجات الحرارة القصوى أيضًا على أداء أجهزة الاستشعار ومتانة الأجهزة.

لمعالجة هذه القضايا، يقول مدني إن الشركات المصنعة تعمل على تحسين خوارزميات الحركة للتكيف الأفضل مع التضاريس، وتكامل بطاريات عالية السعة قابلة للتبديل، واستخدام الصناديق المتينة لحماية الإلكترونيات.

على سبيل المثال، فإن أي مال مصنفة IP67، مما يعني أنه يمكنها العمل في ظروف غبار ورطوبة – وهو تحدٍ شائع في عمليات التعدين.

علاوة على ذلك، بينما يمكن للروبوتات ذات الأربع أرجل عبور الأسطح الغبارية والزلقة أو الطينية وصعود السلالم، لا تزال “السلالم شبه العمودية”، “المسطحات المائية الكبيرة” و”الطين العميق” تمثل مشكلات، وفقًا لدويكا.

تعمل الشركات المصنعة على تعزيز خوارزميات الحركة لضمان تكيف أفضل مع التضاريس، وتحقيق تكامل بطاريات ذات سعة عالية قابلة لإنذار فوري، واستخدام صناديق متينة لحماية الإلكترونيات.

تطرح قيود الشبكة عقبة أخرى، كما يوضح فان شور. “بينما يمكن لسبوت العمل بدون اتصال على مسارات ذات طابع محدد مسبقًا، فإن القوة الحقيقية تظهر في العمل مع Orbit [برنامج إدارة الأسطول وتحليل البيانات من بوسطن دايناميكس]، والشبكات اللاسلكية أو LTE [التطور طويل المدى] لتمكين إعادة التوجيه، وتحميل البيانات، ومراقبة المهام والتنبيهات.”

في استخدامها تحت الأرض، يتم تطوير أنظمة الشبكات المتداخلة ووظائف العودة إلى القاعدة المستقلة لتحسين الاتصال والموثوقية، يضيف مدني.

ومع ذلك، يقول ماكيرن إنه ليس من الضروري أن تكون هناك مشاكل تتعلق بأداء الروبوتات نفسها التي تعاني منها العملاء، بل هو إدارة البيانات التي تم جمعها.

“بعد أن تجمع أي مال المعلومات من عدة نقاط اهتمام، تصبح تصور ومشاركة تلك البيانات تحديًا حقيقيًا”، كما يقول، مضيفًا أن هذا أدى إلى إطلاق منصة إدارة الأصول التي يمكن أن تساعد المعادن في تطوير استراتيجيات لصيانة وقائية.

توقعات استخدام الروبوتات ذات الأربع أرجل في التعدين

على مدار السنوات الثلاث إلى الخمس المقبلة، من المحتمل أن يتطور استخدام الروبوتات ذات الأربع أرجل من كونه تطبيقًا متخصصًا في التعدين إلى استخدام أكثر انتشارًا.

يقترح مدني أنه مع تخصص حمولات أجهزة الاستشعار وتحسين التكامل مع نماذج الأبعاد الرقمية للمناجم، ستتيح الروبوتات ذات الأربع أرجل جمع بيانات بتردد عالٍ ودقة عالية في المجالات التي لا تكون آمنة أو فعّالة للوصول البشري.

“من المحتمل أن يتوسع دورها إلى التقييمات الروتينية قبل وبعد الانفجارات، ورصد النفايات، ورسم الخرائط في الوقت الحقيقي للمناطق التي يصعب الوصول إليها، مما يدعم تخطيط المناجم الأكثر تكيفًا وتنبؤًا”، يقول مدني.

“يمكننا أيضًا أن نتوقع تكاملًا أكثر إحكامًا مع التحليلات المدفوعة بالذكاء الاصطناعي لأتمتة تفسير البيانات، مما يجعل الروبوتات ذات الأربع أرجل أدوات أساسية لعمليات التعدين الأكثر أمانًا وذكاءً وفعالية.”

يعتقد فان شور أيضًا أن السنوات الثلاث إلى الخمس المقبلة ستشهد “نقطة تحول، ليس فقط في الاعتماد ولكن في كيفية تصميم المناجم للتكنولوجيا، وليس فقط معها”.

يرى أن هذا المستقبل يتضمن الاتصال الواسع (مع Wi-Fi و LTE المنتشرة throughout عمليات التعدين) بالإضافة إلى نظم الروبوتات التعاونية (حيث تستكشف الطائرات بدون طيار الاتجاهات الرأسية وتستكشف الروبوتات ذات الأربع أرجل الاتجاهات الأفقية، مما يؤدي إلى نموذج رقمي موحد).

“مع تطور صناديق الأدوات الرقمية، سنشهد أسراب من الروبوتات الأرضية والجوية تعمل بالتعاون، كل منها مصممة لغرض مختلف”، يختم فان شور. “هذه ليست أتمتة تحل محل البشر؛ بل هي تعزيز لهم بأسطول مرن واستجابة من المساعدين الذين يجعلون التعدين أكثر أمانًا وذكاءً واستدامة في أعماق شديدة.”

<!– –>