Los dos principales retos de la localización en entornos mineros

La minería autónoma es cada vez más popular, con ejemplos de vehículos mineros automatizados en los principales medios de comunicación. Y las ventajas parecen evidentes: al eliminar a las personas del proceso minero, mejoran tanto la seguridad como la eficiencia. Pero, ¿cómo garantizar que la localización de los vehículos mineros autónomos sea precisa en todos los entornos? 

Hasta ahora, gran parte de la atención se ha centrado en las minas a cielo abierto, con dos actores que dominan el espacio de los equipos mineros autónomos: Caterpillar y Komatsu. A medida que aumente la popularidad de los equipos mineros autónomos, habrá mucho espacio para nuevos participantes en el mercado, siempre que puedan construir plataformas que funcionen al nivel adecuado. Pero esa tarea es complicada.

En este blog examinaremos dos de los principales retos de localización a los que se enfrentan los camiones mineros autónomos y debatiremos cómo superarlos, basándonos en nuestra experiencia ayudando a los clientes a crear sistemas de navegación autónomos de alto rendimiento. También presentaremos nuestro nuevo producto, WayFinderideal para la minería autónoma.

Como en cualquier vehículo autónomo, una de las piezas más vitales del sistema es la solución de localización. En cierto sentido, su función es muy sencilla: indica al vehículo dónde está y cómo se sitúa en el entorno. Pero esa información se utiliza para varias funciones clave: 

+ Garantiza que el robot pueda seguir una trayectoria y detectar cuándo se ha desviado de ella.

+ Proporciona al robot información vital para evitar obstáculos, ya que le permite situarse en un mapa de su entorno (por lo general, previamente estudiado). 

+ Información como el cabeceo, el balanceo y el rumbo también puede utilizarse para mejorar la seguridad del vehículo detectando si puede correr el riesgo de volcar. 

Para obtener estos datos, muchas soluciones de localización de vehículos mineros autónomos se basan en un sistema de navegación inercial asistido por GNSS, también conocido como GNSS/INS. En un entorno minero, sin embargo, hay algunos retos únicos que una solución de localización tendrá que superar. 

En condiciones de cielo abierto, un GNSS/INS utiliza datos de satélite para establecer su posición, con el apoyo de la unidad de medición inercial (IMU) que contiene. Sin embargo, las minas no siempre están a cielo abierto. Incluso en las minas a cielo abierto, puede haber zonas por las que los camiones mineros tengan que pasar en las que su visión del cielo esté oscurecida y, por supuesto, en las minas subterráneas no se ve el cielo en absoluto. Sin señal GNSS, la posición de la que informa la solución de localización puede empezar a desviarse, afectando al rendimiento del robot.

Por supuesto, se puede optar por una solución de localización completamente distinta que no dependa en absoluto del GNSS. Pero la mayoría de los camiones mineros autónomos tendrán que moverse entre zonas donde la señal GNSS es fuerte y débil o inexistente.  

La solución de localización que utilice debe ser capaz de transiPor ello, una solución adaptada exclusivamente a la navegación sin GNSS podría no funcionar tan bien como sería necesario en zonas abiertas. Esto es especialmente cierto si se tiene en cuenta que muchas soluciones con GNSS oculto no funcionan tan bien en distancias largas, que muchos camiones mineros autónomos necesitan cubrir mientras se desplazan por la mina. 

La solución: fusión de sensores en tiempo real para la navegación sin GNSS.

Si se trabaja en un entorno sin GNSS, posiblemente el mejor enfoque sea utilizar sensores adicionales para proporcionar datos de localización que respalden el resultado principal de la navegación. Es perfectamente posible utilizar los datos creados por otros sensores, como la velocidad de las ruedas, el radar y las cámaras, para evitar la desviación de la posición en espacios sin GNSS y localizar con precisión una plataforma autónoma.

Ahora es posible utilizar datos LiDAR para localizar equipos mineros autónomos y camiones en tiempo real, incluso en minas subterráneas. WayFinder está diseñado para ayudarle a obtener datos de localización precisos en entornos sin GNSS, y es una solución completa que funciona sin hardware adicional. Utiliza una tecnología única de fusión de sensores denominada LiDAR Boost para convertir los datos LiDAR, en tiempo real, en datos de localización que pueden utilizarse para la navegación autónoma. Si la mina se cartografía primero con LiDAR, LiDAR Boost permite una navegación completamente repetible comparando los datos del LiDAR de a bordo con el escáner.

Con esta solución, un camión minero autónomo o un vehículo de transporte de pasajeros puede desplazarse sin problemas desde su almacén hasta la mina y viceversa, manteniendo una precisión de posición de centímetros.

Más información: LiDAR Boost blog de cerca.

Los vehículos mineros autónomos no deben verse únicamente como un gasto; al fin y al cabo, pueden mejorar la seguridad y la eficiencia, y proporcionar a los operadores mineros un retorno de la inversión cuantificable. Pero eso no significa que puedan costar un ojo de la cara. Para ayudar a su balance, su solución de localización debe ofrecer un rendimiento sólido de la forma más económica posible. 

Este argumento va más allá del rendimiento del propio hardware, aunque obviamente es importante. Hay que tener en cuenta otros factores que afectan a la viabilidad comercial de la localización: 

+ Los procesos de importación y exportación pueden ser caros y largos, lo que afecta a sus comerciales a la hora de vender en el extranjero. 

+ Si su solución de localización es difícil de integrar en el resto de su camión minero autónomo, puede acumular costes adicionales de desarrollo que podrían afectar al precio global de su producto. 

+ El esfuerzo que supone calibrar y configurar una solución de localización a escala también podría afectar a su viabilidad comercial cuando opere a escala. 

La solución: buscar soluciones superiores y con condiciones comerciales atractivas. 

Los sistemas giroscópicos de fibra óptica (FOG) siempre se han considerado los sensores de navegación más precisos que existen. Se utilizan mucho en aplicaciones en las que sólo bastan los datos de posición y orientación más precisos. Sin embargo, esta precisión adicional conlleva un coste adicional, lo que significa que integrarlos en una flota de vehículos mineros autónomos no es un planteamiento realista. 

Sin embargo, los avances en la tecnología basada en MEMS, a través de algoritmos avanzados y técnicas de calibración, consiguen una mayor precisión a partir de piezas más económicas. Como resultado, ahora puede conseguir resultados similares con un GNSS/INS MEMS que con un GNSS/INS FOG, pagando una fracción del precio. Y, como ya hemos dicho, ahora puede aumentar ese rendimiento en entornos sin GNSS utilizando WayFinder.

También merece la pena mencionar que la tecnología OXTS está exenta de ITAR, lo que facilita y abarata enormemente su exportación a todo el mundo. Si está construyendo equipos mineros autónomos para venderlos en el extranjero, esto podría facilitarle mucho las cosas.

Si este blog le ha inspirado para replantearse cómo gestiona la localización en entornos sin GNSS, nosotros encantado de hablar con usted sobre su proyecto. Somos entusiasmado por trabajar con fabricantes de vehículos que podría beneficio de las capacidades de localización de GNSS denegadas de WayFinder; si eso es puede obtener más información sobre WayFinder aquí o alternativamente rellene el siguiente formulario y un miembro del equipo se pondrá en contacto con usted para analizar si WayFinder se adapta a su proyecto.