Le robot minier souterrain du projet ARIDuA «  Julius  » continue de produire des résultats de recherche précieux

Les équipements de protection individuelle, les machines automatisées ou télécommandées et les consignes de sécurité contribuent tous à éviter les accidents souterrains. Néanmoins, il existe encore de nombreuses situations dangereuses dans le secteur minier, dans lesquelles le risque pour l’homme est trop élevé. En utilisant des technologies modernes, c’est-à-dire la robotique, beaucoup pensent que cette situation peut et doit être surmontée. Le projet de recherche interdisciplinaire ARIDuA (Robots autonomes et Internet des objets dans les mines souterraines) traite des systèmes autonomes et du développement et de la mise en œuvre de l’Internet des objets (IoT) dans l’exploitation minière souterraine. Le projet financé par le FSE (Fonds social européen), qui se déroule jusqu’à mi-2020, vise à développer un robot mobile autonome pour l’installation et la maintenance d’infrastructures IoT souterraines.

L’objectif est de bénéficier des effets synergiques de l’IoT et de la robotique. À titre d’exemple, un robot autonome mobile, associé à un réseau de capteurs sans fil (WSN), peut aider à explorer des zones inconnues ou inaccessibles dans un environnement souterrain. Il peut s’agir à la fois de mines actives en cas de situation dangereuse actuelle ou de mines abandonnées dans lesquelles les risques imprévisibles sont trop graves pour l’activité humaine. L’application d’une technologie automatisée, qui peut être utilisée depuis une position éloignée et, surtout, une zone de sécurité, augmentera la sécurité des mineurs.

À la TU Bergakademie Freiberg, un prototype d’un tel robot minier souterrain, nommé «Julius», a été développé. Il a été testé avec succès dans la mine de recherche et d’enseignement «Reiche Zeche», une mine historique d’argent-plomb-zinc. Grâce à la combinaison des données perçues par le robot et le WSN, un réseau de capteurs sans fil prototypiques auto-développé, les jeunes chercheurs du groupe ARIDuA ont collecté et traité de nombreuses informations sur la qualité de l’air (c.-à-d. Température, pression, humidité et concentrations de gaz) et géologie, ainsi que produit une carte et un modèle 3D texturé d’un système de dérive dans la mine Reiche Zeche.

Julius a été modernisé pour résister à l’environnement de la mine et répondre aux objectifs d’ARIDuA. En particulier, son bras et sa main robotiques sont protégés par un revêtement en caoutchouc. En outre, il comprend des projecteurs à LED, des capteurs optiques, par exemple des scanners laser 2D, un scanner laser 3D et des caméras couleur et profondeur. Plusieurs boîtiers de capteurs sont portés sur le dessus. Le châssis a été mis à niveau vers la norme de protection IP67.

Avec ses capteurs et sa puissance de calcul, le robot est capable de conduire de manière autonome, c’est-à-dire qu’il est capable de diriger et d’accélérer automatiquement et de détecter les obstacles. Les membres d’ARIDuA ont testé deux types de stratégies de navigation: la navigation absolue et la navigation relative. Le premier nécessite de cartographier une zone au préalable et de placer des points sur la carte. Avec ces conditions préalables, le robot est capable de se localiser sur la carte et de se déplacer de manière autonome d’un point à un autre. L’algorithme de cartographie utilise la caméra frontale et dépend donc de la lumière. Cette dernière stratégie de navigation ne nécessite pas de carte et utilise l’environnement du robot pour l’orientation et la navigation. L’algorithme mis en œuvre utilise le scanner laser 3D et ne
dépend donc pas de la lumière.

Lors de l’APCOM 2019 à Wroclaw, une présentation d’ARIDuA s’est concentrée sur le processus de développement et les cas d’utilisation de cette technologie. Les prochaines étapes consisteront à améliorer les développements existants, en particulier la navigation autonome robuste et un réseau de capteurs mobiles sans fil avec des portées accrues. Dès que cela sera réalisé, les différentes technologies seront connectées. À l’avenir, le robot devrait être en mesure de configurer le réseau de capteurs avec son bras de manière autonome et les données devraient être évaluées automatiquement. Après une opération d’essai stable, la dernière étape consistera à tester les technologies dans d’autres mines également.