Utvecklar framtidens autonoma gruvdrift
Luleå tekniska universitet satsar på utveckling för att möjliggöra behovet av djupare, säkrare och smartare gruvor. Forskargruppen inom AI och robotik utmanar nu dagens gränser inom området autonom navigation i ett nytt projekt tillsammans med gruvmaskintillverkaren Epiroc och techföretaget Algoryx.
– Vi gör så mycket mer än autonomi i det här projektet, i grund och botten accelererar vi maskiner till en ny teknologinivå med stor betydelse för gruvbrytning. Den övergripande kvaliteten på svenska gruvor, effektiviteten och säkerheten blir oslagbar, säger George Nikolakopoulos, forskningsledare i projektet och professor i robotik och artificiell intelligens vid Luleå tekniska universitet.
Projektet ska bidra till en ny generation gruvmaskiner med förbättrade autonomiförmågor för gruvbrytning på stora djup.
Djupare gruvbrytning
Den globala gruvindustrin står inför en ökad efterfråga på metallråvara, i synnerhet de sällsynta jordartsmetaller som spelar en avgörande roll i omställningen från fossila till förnybara energikällor. Majoriteten av de nya malmfyndigheterna som upptäcks befinner sig dock långt ner i marken, på över 300 meters djup och i Sverige finns nu planer att bryta på mer än 2 000 meters djup. Gruvdrift på dessa djup innebär dock ökade risker, och väsentligt högre kostnader för att skapa en säker och god arbetsmiljö i gruvan. Här kan autonoma fordon minska risken för arbetare och göra brytningen billigare eftersom man inte behöver installera samma typ av infrastruktur, för att säkra gruvmiljön för människor.
– Ett av de stora teknikskiften som pågår inom gruvindustrin innebär att förflytta operatörer från maskiner till fjärrstyrningsplatser i säkra och mer lättillgängliga miljöer. Detta ställer krav på nya system som ger maskinen ”ögon och öron” till stöd för operatören. Utvecklingen av dessa system är komplex och kan bara lyckas genom täta samarbeten mellan akademi, mindre teknikföretags expertis och maskinleverantörers kompetens, säger Oskar Lundberg, global innovationschef, Epiroc Underjordsdivision.
– Genom realistiska simuleringar, där AI kan tränas på hela systemet (maskinen)med dess miljö och verkliga krafter, kontakter och beteende med säkerheten i fokus, då blir resultatet enormt mycket bättre jämfört med majoriteten av de projekt vi ser runt om i världen. För att lyckas är samverkan mellan akademi-, hightech- och industriföretag oerhört viktig, säger Urban Wikman, affärschef, Algoryx.
Självkörande maskiner
Nere i en gruvgång på flera hundra meters djup fungerar inte GPS-signaler. Då måste fordonen kunna fungera autonomt om de ska hanteras utan människor. Dagens automatiserade gruvfordon och maskiner har dock än så länge en otillräcklig förmåga både när det gäller att läsa av sin omgivning, och att planera körrutter och rörelser på ett självständigt sätt. I projektet ReNam som finansieras av Vinnova, kommer nu AI- och robotikforskarna på Luleå tekniska universitet att tillsammans med Epiroc och Algoryx att utveckla och testa avancerad sensorteknologi och AI-kontrollerad styrteknologi för gruvfordon. Arbetet utgår ifrån några typiska användningsscenarion som tillsammans ger en god indikation på teknikens generella gångbarhet i den verkliga gruvmiljön. George Nikolakopoulos och hans forskargrupp har lång forskningserfarenhet av robotar och maskiner för användning i gruvor, på främmande planeter och i andra typer av ostrukturerade och krävande miljöer.
Från digitala tvillingar till fysiska maskiner i testgruva
I ett första steg bygger man upp realistiska digitala tvillingar av gruvmaskiner och omgivningar i en fysikbaserad simuleringsmiljö som tillhandahålls av det Umeåbaserade företaget Algoryx. När de sensor- och AI-bestyckade virtuella gruvmaskinerna har utvecklats till den grad att de kan lösa uppgifter på ett säkert och tillförlitligt sätt i den digitalt simulerade miljön, blir nästa steg att överföra de framtagna styrsystemen till den fysiska gruvmaskinen och låta den utföra samma uppgifter i en verklig, fysisk testgruva.
Målet med projektet är att utveckla och validera två användningsfall som både kan lägga grunden för framtida forskning inom robotik och bidra till Epirocs framtida utveckling av kommersiella produkter med fullt utvecklad maskinautonomi.
Projektnamn: ReNam
Finansiär: Vinnova
Projektmål: Göra gruvdriften mer autonom
Projektparter: Epiroc och Algoryx
Koordinator: Luleå tekniska universitet
Projekttid: Jan 2023 – Dec 2025
Uppdaterad:
Sidansvarig: Forskning