眾所周知，礦工是世界上最辛苦、最危險的工作之一。幾個世紀以來，包括坍塌、爆炸在內(nèi)的各類礦難無時無刻都在威脅著廣大礦工的生命安全。與危險相伴的，還有礦井下惡劣的工作環(huán)境——炎熱、潮濕，而且含氧量很低。但悲劇的是，因為地表的礦產(chǎn)資源已經(jīng)被人類消耗殆盡，所以礦井就需要挖得越來越深，其中最深的礦井已經(jīng)到達地下四千米！相當于十幢帝國大廈！
由于采礦工作的危險系數(shù)不斷攀升，采礦機器人便應運而生了。日前，來自德國弗萊貝格工業(yè)大學（TU Freiberg）的 Mining-ROX 項目研發(fā)了一款叫作 Julilus 的機器人，它不但可以為整個采礦過程省下一大筆錢，還可以提升采礦的安全系數(shù)。
下面，就讓我們一起走進 Mining-ROX，一探究竟。
Mining-ROX 到底是什么？
Mining-ROX 是由TU Freiberg主導的研發(fā)項目。而TU Freiberg 是全歐洲唯一一個開展此類研究，并且擁有教學礦井的高校。這個研發(fā)團隊希望利用自動化機器人去采礦，從而避免礦工繼續(xù)從事危險的工作。另外，采礦機器人也可以參與礦難救援。
這個項目其實是 Robots in Saxony（ROX） 的一部分—— ROX 是德國多所高校的合作項目，旨在將自動服務(wù)機器人應用于非結(jié)構(gòu)化的環(huán)境中。而德累斯頓工業(yè)大學的兄弟項目 Teaching Robots in Saxony（T-ROX）在今年以 Team WEIR 的身份進入了 kuka Innovation Award at Hannover Messe 的決賽。
目前，Mining-ROX 項目擁有兩個機器人：Alexander 和 Julius（都是以德國著名科學家的名字命名的）。下面，就讓我們來認識一下這兩個機器人吧！
Alexander 是一個四輪驅(qū)動電動移動平臺，它利用了 ROS Indigo 系統(tǒng)。這個平臺是基于 ClearPath robotics Husky 打造的。它有兩個激光掃描器，一個照明系統(tǒng)，以太網(wǎng)攝像機和 RGB-D 攝像機。
Julius 也是一個四輪驅(qū)動電動移動平臺，但它是基于 Innok 機械車打造的。它也用了ROS Indigo系統(tǒng)，但是感應器比 Alexander 少。它還擁有一個 UR5 操控器和 Robotiq 三指抓握器。
Mining-ROX 項目的第三個機器人叫 Elisabeth，目前還處于研發(fā)中。
接下來，筆者針對“在未來的采礦業(yè)中，機器人有多重要”這個問題，采訪了來自 TU Freiberg 的 Bernhard Jung 教授。
Robotiq：您為什么認為像 Julius 這樣的自動化機器人對未來的采礦業(yè)而言非常重要？
Bernhard Jung 教授：你懂的，礦下的工作環(huán)境實在是太惡劣了。而且隨著礦井越挖越深，井內(nèi)將會變得非常炎熱，而通風系統(tǒng)和空調(diào)的建設(shè)造價昂貴。這種時候，就需要機器人登場，它們可以去到那些環(huán)境特別艱苦以及缺少“老司機”礦工的地方。實際上，只要我們把眼光放長遠一些，就會知道在未來，礦工會越來越少。
Robotiq：目前，您使用 Julilus 在哪些場景中進行勘探了呢？
Bernhard Jung 教授：Julius 的一個作用是在勘探過程中扮演人類的小助手。它可以陪同一個調(diào)查員下井，搬一些重物，同時收集感應到的數(shù)據(jù)。另外，它可以手握并且操作一些測量設(shè)備——這些設(shè)備如果是由調(diào)查員一直拿著的話，一定會筋疲力盡。
另外，Julius 還可以在危險系數(shù)很高的礦井下進行勘探，包括哪些礦難發(fā)生地、廢棄礦井或者是完全無人的礦井。
Robotiq：目前，您有兩款研究型機器人。它們二者肩負的研究目標有什么不同呢？
Bernhard Jung 教授：我們希望用 Julius 在礦井中扮演移動控制器的角色。它可以收集感應數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)可以通過視覺定位功能進行自動歸類。同時，它可以操作那些為人類而設(shè)的手持設(shè)備。在勘探環(huán)境下，Julius 可以被人類遠程遙控。另外，這些機器人需要和基站之間建立通訊聯(lián)系——這是靠貫穿礦井下的 WLAN 站實現(xiàn)的。
而 Alexander 是我們用于井下 3D 測繪的另一個移動機器人。它帶有幾個攝像機和激光雷達傳感器。
Robotiq：為什么您為 Julius 的控制器選擇了 Robotiq 三指抓握器 ？
Bernhard Jung 教授：我們想要尋找多功能，并且可以抓住形狀各異的物體的抓握器。但是因為囊中羞澀，所以我們的備選范圍真的很小。這款機器人如果需要抓住人類使用的掃描設(shè)備（比如用于現(xiàn)場材料分析的 XRF-scanner），就需要擁有像手一樣的抓握器，所以這款三指抓握器就是我們最好的選擇了。另外，在地下采礦環(huán)境中，它還需要避免酸水腐蝕。幸運的是，Robotiq 自帶一副防酸手套。
Robotiq：您使用了 ROS Indigo 系統(tǒng)來控制 Julius，那么 ROS 的兼容性會影響你對抓握器的選擇嗎？
Bernhard Jung 教授：ROS 的兼容性非常重要。我們所有的控制軟件都基于 ROS 系統(tǒng)：移動機器人平臺，UR5 機械臂以及抓握器。沒有了 ROS 的支持，我們就不會選擇 Robotiq 抓握器了。
Robotiq：UR5 的協(xié)作性對采礦機器人而言很重要嗎？
Bernhard Jung 教授： UR5 的輕量級設(shè)計對有效載荷以及電量都十分有限的移動機器人而言非常重要。但是，更重要的是保證安全。UR5 的安全系統(tǒng)已經(jīng)通過 T?V 的認證，所以我們才在 Julius 機器人中使用它。
Robotiq：Mining-RO 和 Julius 機器人的下一步計劃是什么？
Bernhard Jung 教授：我們想做的事情還有很多。Julius 下一步的計劃是，在一個廢棄礦井內(nèi)建立無線通訊網(wǎng)絡(luò)。而就 Mining-ROX 項目而言，我們的目標是腦洞大開，看看移動機器人掃描的 3D 礦井模型還可以有什么用途——比如給礦工和救援團隊定制 VR 訓練模擬器等等。
