La transformación de la minería: El impacto de los robots autónomos y el IoT en la industria

La industria minera, tradicionalmente caracterizada por el trabajo manual y los métodos convencionales, está abrazando ahora una revolución tecnológica, impulsada por la integración de IoT avanzado, IA y robótica autónoma; la Minería 4.0.

El Dr. Cámara Rascón, Doctor Ingeniero de Minas y destacado profesor, identifica las tecnologías esenciales para alcanzar la Minería 4.0: automatización y robótica, inteligencia artificial, IoT, sensores especializados, drones, gemelos digitales, realidad virtual y la utilización de cavidades mineras para la transmisión y almacenamiento de energía. Estas innovaciones mejorarán la seguridad, la eficiencia y la sostenibilidad, y reducirán la dependencia de la mano de obra en las operaciones mineras.

Una importante empresa minera trató de modernizar sus operaciones implantando robots móviles autónomos (AMR) y transportadores para racionalizar sus procesos. Para ello necesitaban sofisticados controladores de AMR capaces de gestionar las complejidades de las operaciones autónomas en un entorno de minería a cielo abierto.

Para mejorar sus procesos de transporte de mineral y residuos sin intervención humana, el cliente necesitaba controladores AMR avanzados. Estos controladores eran necesarios para garantizar que los vehículos automatizados pudieran navegar por las explotaciones mineras de forma eficiente y segura, equipados con sensores avanzados para la planificación de trayectorias, la evitación de obstáculos y el seguimiento por GPS. El despliegue de camiones de transporte autónomos prometía varias ventajas, como el funcionamiento 24/7, la reducción del riesgo de accidentes, la optimización del consumo de combustible y el aumento de la productividad.

Además, el cliente necesitaba controladores AMR para robots encargados de perforaciones y voladuras, actividades que son intrínsecamente peligrosas. Los robots autónomos permiten realizar estas tareas a distancia, lo que aumenta considerablemente la seguridad de los trabajadores. Estos robots, equipados con GPS y sistemas de visión, navegan y planifican trayectorias con gran precisión y transmiten datos al centro de control para optimizar la precisión y la velocidad de perforación.

Los métodos tradicionales de exploración minera suelen ser laboriosos, costosos y peligrosos. Con la creciente demanda de sostenibilidad y la escasez de mano de obra, la exploración robótica se ha vuelto esencial. Estos robots pueden explorar con seguridad túneles inestables o inundados, mitigando los riesgos para los trabajadores humanos. Los robots de exploración se presentan en diversas formas, como rovers, drones y robots submarinos, todos ellos equipados con sensores, cámaras y conectividad inalámbrica para transmitir datos a los centros de control.

Axiomteklíder en diseño y fabricación de ordenadores industriales y sistemas embebidos, ofrece una solución ideal con sus controladores AI AMR de alto rendimiento: AIE510-ONX y ROBOX500. Estos controladores están diseñados para sobresalir en las duras y peligrosas condiciones típicas de los entornos mineros.

AIE510-ONX: Plataforma Edge-AI de alto rendimiento para AMR y robótica en entornos difíciles

La AIE510-ONX está impulsada por la NVIDIA® Jetson Orin™ NX, que ofrece hasta 100 TOPS de potencia de cálculo de IA. Esta plataforma de alto rendimiento es capaz de analizar grandes cantidades de imágenes y es compatible con el SDK NVIDIA Isaac™ Robot Operating System (ROS) para el desarrollo de robots con IA.

Características clave de AIE510-ONX y sus ventajas:

• Acelerador de IA (NVIDIA® Jetson Orin™ NX 16GB, 100 TOPS)
  • Ventaja: Ofrece un rendimiento de IA excepcional, lo que permite un procesamiento de datos rápido y eficiente, esencial para la toma de decisiones en tiempo real y las funcionalidades robóticas avanzadas.
• CPU (CPU de 8 núcleos NVIDIA Arm® Cortex A78AE v8.2 de 64 bits con 2 MB de caché L2 + 4 MB de caché L3)
  • Ventaja: Proporciona una robusta potencia de procesamiento para manejar tareas computacionales complejas, garantizando un funcionamiento fluido y eficiente de los sistemas autónomos.
• GPU (GPU NVIDIA Ampere de 1024 núcleos con 32 Tensor Cores)
  • Ventaja: Mejora las capacidades de aprendizaje automático e IA, permitiendo el procesamiento de imágenes a alta velocidad y el análisis visual avanzado.
• Memoria del sistema (16 GB LPDDR5 de 128 bits integrados)
  • Ventaja: Soporta el acceso y procesamiento de datos a alta velocidad, crucial para manejar grandes conjuntos de datos y garantizar un rendimiento sin fisuras.
• COM (1 x DB9 para COM y CAN)
  • Ventaja: garantiza una comunicación fiable con otros dispositivos y sistemas de la explotación minera, lo que facilita la integración y coordinación de funciones.
• USB (2 x USB 3.2 Gen2)
  • Ventaja: Proporciona conectividad de alta velocidad para dispositivos externos, lo que permite una transferencia de datos y una integración de periféricos más rápidas.
• Ethernet/PoE (1 x 10/100/1000 Mbps PoE a través de Orin™ NX y 1 x 10/100/1000/2500 Mbps PoE a través de Intel® I226-IT)
  • Ventaja: Garantiza una conectividad de red robusta y flexible, esencial para la transmisión de datos en tiempo real y las capacidades de control remoto.
• Pantalla (1 x HDMI 2.1 compatible con resolución 4K2K)
  • Ventaja: ofrece salida de pantalla de alta resolución, lo que permite una supervisión y visualización detalladas de las operaciones mineras.
• GMSL (4 conectores Fakra-Z para cámaras de automoción GMSL1/2 en el modelo AIE510-ONX-GMSL)
  • Ventaja: admite la transmisión de datos de alta velocidad y baja latencia desde varias cámaras, lo que mejora el conocimiento de la situación y la precisión en la navegación.
• E/S digital (1 x DIO aislada, 4 entradas/4 salidas)
  • Ventaja: Facilita operaciones de entrada/salida seguras y fiables, cruciales para la interconexión con diversos sensores y actuadores en el entorno minero.
• Almacenamiento (1 x M.2 Key M 2280 con ranura para SSD PCIe x4 NVMe)
  • Ventaja: Proporciona soluciones de almacenamiento de alta velocidad y gran capacidad, esenciales para gestionar los numerosos datos generados por las operaciones autónomas.
• Expansión (ranuras para conectividad Wi-Fi 6E, LTE y 5G)
  • Ventaja: Permite la comunicación inalámbrica, lo que garantiza la flexibilidad y la conectividad en entornos mineros difíciles.
• Otras características
  • Conectores de antena tipo SMA, puerto de depuración, varios interruptores y botones de operación
    • Ventaja : Mejora el control operativo y la conectividad, garantizando un rendimiento sólido y fiable.
  • entrada de alimentación de 9 a 36 VCC, conector de encendido, tornillo de puesta a tierra
    • Utilidad: Admite opciones de alimentación flexibles y fiables, garantizando un funcionamiento continuo en diversas condiciones.
• Construcción (extrusión de aluminio y acero de alta resistencia, clasificación IP40)
  • Ventaja: Garantiza la durabilidad y la protección frente a factores medioambientales, cruciales para las aplicaciones mineras más exigentes.
• Temperatura de funcionamiento (de -25 °C a +60 °C)
  • Ventaja: Garantiza un rendimiento fiable en una amplia gama de temperaturas, esencial para entornos mineros difíciles.
• Dimensiones (180 x 124 x 71,7 mm para el modelo de 16 GB y 180 x 124 x 80,7 mm para el modelo GMSL)
  • Ventaja: Tamaño compacto para facilitar su integración en diversos sistemas y vehículos.

ROBOX500: Controlador AMR para industrias pesadas con conectores M12 e interfaz GMSL

El ROBOX500 está diseñado para aplicaciones industriales de uso intensivo, alimentado por procesadores Intel® Core™ i7 de 13ª/12ª generación. Este controlador presenta un diseño de bajo consumo con un TDP de 15W/28W y admite un módulo de IA escalable con una ranura M.2 Key M 2242, lo que lo hace ideal para robots autónomos.

El ROBOX500, impulsado por la cámara de profundidad Intel RealSense™ D457, es el primer controlador de robot móvil automatizado (AMR) construido sobre la arquitectura X86 que incorpora una interfaz GMSL. Esta innovadora solución de Axiomtek e Intel está diseñada para gestionar la transmisión de imágenes complejas, por lo que resulta ideal para los entornos industriales más exigentes y las tareas más complicadas. Con el ROBOX500, las empresas pueden conseguir un rendimiento y una fiabilidad superiores en aplicaciones de uso intensivo, estableciendo un nuevo estándar en tecnología AMR.

Los robots de los clientes iban a desplegarse para perforación y voladura, y exploración.

Características clave de ROBOX500 y sus ventajas:

• Procesador (Intel® Core™ i7 de 13ª/12ª generación)
  • Ventaja: Alta potencia de procesamiento para el manejo de datos complejos y la toma de decisiones en tiempo real en operaciones autónomas.
• Interfaz GMSL ( GMSL de 4 canales para una transmisión de datos de alta velocidad y baja latencia)
  • Ventaja: Garantiza la detección del entorno en tiempo real, mejorando la precisión y fiabilidad de la navegación autónoma.
• Diseño robusto (incluye conectores M12 bloqueables, capacidad antivibración 5G y compatibilidad con temperaturas de funcionamiento extremas)
  • Ventaja: Durabilidad y robustez para condiciones industriales duras, garantizando un rendimiento constante

• Compatibilidad con módulos AI
  • Ranura M.2 Key M 2242
    • Ventaja: Permite la integración escalable de IA, mejorando la adaptabilidad del sistema a diversas aplicaciones de IA.
• Chipset
  • Intel® QM580
    • Ventaja: Chipset fiable que garantiza un funcionamiento fluido y eficiente del sistema.
• Memoria del sistema
  • 2 x DDR5 SO-DIMM, hasta 64 GB
    • Ventaja: capacidad de memoria suficiente para manejar grandes conjuntos de datos y garantizar una multitarea fluida.
• Almacenamiento
  • 2 bahías para unidades SATA de 2,5", 1 ranura M.2 Key M 2280 para NVMe
    • Ventaja: Opciones de almacenamiento de alta capacidad y velocidad para una amplia gestión de datos.
• USB
  • 4 x USB 3.2 Gen2, 2 x USB 2.0
    • Ventaja: Múltiples puertos USB de alta velocidad para conectar dispositivos periféricos y garantizar una rápida transferencia de datos.
• Ethernet
  • 2 puertos LAN 10/100/1000 Mbps
    • Ventaja: Conectividad de red fiable y rápida para una comunicación y transferencia de datos sin interrupciones.
• Pantalla
  • 2 x HDMI 2.0, 1 x DP 1.4
    • Ventaja: salidas de pantalla de alta resolución para una supervisión y visualización detalladas.
• Ranuras de expansión
  • 1 x PCIe x16, 2 x PCIe x4
    • Ventajas: Opciones de expansión flexibles para integrar componentes adicionales y mejorar las capacidades del sistema.
• Audio
  • 1 salida de línea, 1 entrada de micrófono
    • Ventaja: conectividad de audio para diversas aplicaciones multimedia.
• Fuente de alimentación
  • Entrada: 9 a 60 VCC
    • Ventaja: Rango de entrada de alimentación flexible que garantiza un funcionamiento fiable en diferentes condiciones.
• Temperatura de funcionamiento
  • -40°C a +70°C
    • Ventaja: Amplio rango de temperaturas que garantiza un rendimiento constante en entornos extremos.
• Construcción
  • Extrusión de aluminio y acero de alta resistencia, IP40
    • Ventaja: Construcción robusta y duradera para entornos industriales difíciles.
• Opciones de montaje
  • Montaje en pared, kit de carril DIN, kit de montaje VESA
    • Ventaja: Opciones de montaje versátiles para diversos requisitos de instalación.
• Certificaciones
  • CE, FCC Clase A, UKCA, E-Mark
    • Ventaja : Cumplimiento de normas internacionales que garantizan la seguridad y la fiabilidad.

• Mayor eficacia: Tanto AIE510-ONX como ROBOX500 mejoran la eficiencia operativa al permitir operaciones autónomas y procesamiento de datos en tiempo real.
• Mayor seguridad: Los robots autónomos reducen la necesidad de presencia humana en entornos peligrosos, mejorando significativamente la seguridad de los trabajadores.
• Mayor productividad: Con la capacidad de operar 24/7, los sistemas autónomos impulsan la productividad y optimizan la utilización de los recursos.
• Ahorro de costes: La reducción de los costes de mano de obra y la optimización del consumo de combustible suponen un importante ahorro de costes.
• Sostenibilidad medioambiental: Las tecnologías avanzadas favorecen unas prácticas mineras más sostenibles, reduciendo el impacto medioambiental de las operaciones mineras.

La integración de tecnologías avanzadas como IoT, IA y robótica autónoma está revolucionando la industria minera, marcando la transición a la Minería 4.0. El caso de la empresa minera pone de relieve cómo los controladores AIE510-ONX y ROBOX500 de Axiomtekdesempeñan un papel fundamental en esta transformación. Estas plataformas Edge AI de alto rendimiento están diseñadas para sobresalir en las exigentes condiciones de los entornos mineros, ofreciendo soluciones robustas, eficientes y fiables para operaciones autónomas.

Las completas funciones y ventajas de AIE510-ONX y ROBOX500 demuestran su idoneidad para diversas aplicaciones mineras, desde el transporte de mineral y residuos hasta la perforación, voladura y exploración. A medida que la industria minera siga evolucionando, la adopción de estas tecnologías avanzadas será crucial para afrontar los retos de la seguridad, la eficiencia y la sostenibilidad, garantizando que el sector se mantenga a la vanguardia de la innovación tecnológica.