德国高校研发采矿机器人，安全省钱两不误

众所周知，矿工是世界上最辛苦、最危险的工作之一。几个世纪以来，包括坍塌、爆炸在内的各类矿难无时无刻都在威胁着广大矿工的生命安全。与危险相伴的，还有矿井下恶劣的工作环境炎热、潮湿，而且含氧量很低。但悲剧的是，因为地表的矿产资源已经被人类消耗殆尽，所以矿井就需要挖得越来越深，其中最深的矿井已经到达地下四千米！相当于十幢帝国大厦！由于采矿工作的危险系数不断攀升，采矿机器人便应运而生了。日前，来自德国弗莱贝格工业大学（TUFreiberg）的MiningROX项目研发了一款叫作Julilus的机器人，它不但可以为整个采矿过程省下一大笔钱，还可以提升采矿的安全系数。下面，就让我们一起走进MiningROX，一探究竟。MiningROX到底是什么？MiningROX是由TUFreiberg主导的研发项目。而TUFreiberg是全欧洲唯一一个开展此类研究，并且拥有教学矿井的高校。这个研发团队希望利用自动化机器人去采矿，从而避免矿工继续从事危险的工作。另外，采矿机器人也可以参与矿难救援。

这个项目其实是RobotsinSaxony（ROX）的一部分ROX是德国多所高校的合作项目，旨在将自动服务机器人应用于非结构化的环境中。而德累斯顿工业大学的兄弟项目TeachingRobotsinSaxony（TROX）在今年以TeamWEIR的身份进入了kukaInnovationAwardatHannoverMesse的决赛。目前，MiningROX项目拥有两个机器人：Alexander和Julius（都是以德国著名科学家的名字命名的）。下面，就让我们来认识一下这两个机器人吧！Alexander是一个四轮驱动电动移动平台，它利用了ROSIndigo系统。这个平台是基于ClearPathroboticsHusky打造的。它有两个激光扫描器，一个照明系统，以太网摄像机和RGBD摄像机。

Julius也是一个四轮驱动电动移动平台，但它是基于Innok机械车打造的。它也用了ROSIndigo系统，但是感应器比Alexander少。它还拥有一个UR5操控器和Robotiq三指抓握器。MiningROX项目的第三个机器人叫Elisabeth，目前还处于研发中。接下来，笔者针对在未来的采矿业中，机器人有多重要这个问题，采访了来自TUFreiberg的BernhardJung教授。Robotiq：您为什么认为像Julius这样的自动化机器人对未来的采矿业而言非常重要？BernhardJung教授：你懂的，矿下的工作环境实在是太恶劣了。而且随着矿井越挖越深，井内将会变得非常炎热，而通风系统和空调的建设造价昂贵。这种时候，就需要机器人登场，它们可以去到那些环境特别艰苦以及缺少老司机矿工的地方。实际上，只要我们把眼光放长远一些，就会知道在未来，矿工会越来越少。Robotiq：目前，您使用Julilus在哪些场景中进行勘探了呢？BernhardJung教授：Julius的一个作用是在勘探过程中扮演人类的小助手。它可以陪同一个调查员下井，搬一些重物，同时收集感应到的数据。另外，它可以手握并且操作一些测量设备这些设备如果是由调查员一直拿着的话，一定会筋疲力尽。另外，Julius还可以在危险系数很高的矿井下进行勘探，包括哪些矿难发生地、废弃矿井或者是完全无人的矿井。Robotiq：目前，您有两款研究型机器人。它们二者肩负的研究目标有什么不同呢？BernhardJung教授：我们希望用Julius在矿井中扮演移动控制器的角色。它可以收集感应数据，而这些数据可以通过视觉定位功能进行自动归类。同时，它可以操作那些为人类而设的手持设备。在勘探环境下，Julius可以被人类远程遥控。另外，这些机器人需要和基站之间建立通讯联系这是靠贯穿矿井下的WLAN站实现的。而Alexander是我们用于井下3D测绘的另一个移动机器人。它带有几个摄像机和激光雷达传感器。Robotiq：为什么您为Julius的控制器选择了Robotiq三指抓握器？BernhardJung教授：我们想要寻找多功能，并且可以抓住形状各异的物体的抓握器。但是因为囊中羞涩，所以我们的备选范围真的很小。这款机器人如果需要抓住人类使用的扫描设备（比如用于现场材料分析的XRFscanner），就需要拥有像手一样的抓握器，所以这款三指抓握器就是我们最好的选择了。另外，在地下采矿环境中，它还需要避免酸水腐蚀。幸运的是，Robotiq自带一副防酸手套。Robotiq：您使用了ROSIndigo系统来控制Julius，那么ROS的兼容性会影响你对抓握器的选择吗？BernhardJung教授：ROS的兼容性非常重要。我们所有的控制软件都基于ROS系统：移动机器人平台，UR5机械臂以及抓握器。没有了ROS的支持，我们就不会选择Robotiq抓握器了。Robotiq：UR5的协作性对采矿机器人而言很重要吗？BernhardJung教授：UR5的轻量级设计对有效载荷以及电量都十分有限的移动机器人而言非常重要。但是，更重要的是保证安全。UR5的安全系统已经通过T?V的认证，所以我们才在Julius机器人中使用它。Robotiq：MiningRO和Julius机器人的下一步计划是什么？BernhardJung教授：我们想做的事情还有很多。Julius下一步的计划是，在一个废弃矿井内建立无线通讯网络。而就MiningROX项目而言，我们的目标是脑洞大开，看看移动机器人扫描的3D矿井模型还可以有什么用途比如给矿工和救援团队定制VR训练模拟器等等。

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