Transformer l'exploitation minière : L'impact des robots autonomes et de l'IdO sur l'industrie

L'industrie minière, traditionnellement caractérisée par le travail manuel et les méthodes conventionnelles, embrasse aujourd'hui une révolution technologique, portée par l'intégration de l'IdO avancé, de l'IA et de la robotique autonome ; Mining 4.0.

Cámara Rascón, titulaire d'un doctorat en ingénierie des mines et professeur de premier plan, identifie les technologies essentielles pour parvenir à l'exploitation minière 4.0 : l'automatisation et la robotique, l'intelligence artificielle, l'IdO, les capteurs spécialisés, les drones, les jumeaux numériques, la réalité virtuelle et l'utilisation des cavités minières pour la transmission et le stockage de l'énergie. Ces innovations sont destinées à améliorer la sécurité, l'efficacité et la durabilité, et à réduire la dépendance à l'égard de la main-d'œuvre humaine dans les opérations minières.

Une grande société minière a cherché à moderniser ses opérations en mettant en œuvre des robots mobiles autonomes (AMR) et des transporteurs pour rationaliser ses processus. Pour ce faire, il fallait des contrôleurs AMR sophistiqués capables de gérer les complexités des opérations autonomes dans un environnement minier à ciel ouvert.

Pour améliorer ses processus de transport de minerais et de déchets sans intervention humaine, le client avait besoin de contrôleurs AMR avancés. Ces contrôleurs étaient nécessaires pour garantir que les véhicules automatisés puissent naviguer efficacement et en toute sécurité sur les sites miniers, équipés de capteurs avancés pour la planification de la trajectoire, l'évitement des obstacles et le suivi GPS. Le déploiement de camions de transport autonomes promettait plusieurs avantages, notamment un fonctionnement 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7, une réduction des risques d'accident, une optimisation de la consommation de carburant et une augmentation de la productivité.

En outre, le client avait besoin de contrôleurs AMR pour les robots chargés du forage et du dynamitage, des activités intrinsèquement dangereuses. Les robots autonomes permettent d'effectuer ces tâches à distance, ce qui améliore considérablement la sécurité des travailleurs. Ces robots, équipés de systèmes GPS et de vision, naviguent et planifient des trajectoires avec une grande précision, transmettant des données au centre de contrôle afin d'optimiser la précision et la vitesse du forage.

Les méthodes traditionnelles d'exploration minière sont souvent laborieuses, coûteuses et dangereuses. Compte tenu des exigences croissantes en matière de développement durable et de la pénurie de main-d'œuvre, l'exploration robotisée est devenue essentielle. Ces robots peuvent explorer en toute sécurité des tunnels instables ou inondés, réduisant ainsi les risques pour les travailleurs humains. Les robots d'exploration se présentent sous différentes formes : rovers, drones et robots sous-marins, tous équipés de capteurs, de caméras et d'une connectivité sans fil pour relayer les données aux centres de contrôle.

Axiomtekleader dans la conception et la fabrication d'ordinateurs industriels et de systèmes embarqués, a fourni une solution idéale avec ses contrôleurs AMR AI edge haute performance - AIE510-ONX et ROBOX500. Ces contrôleurs sont conçus pour exceller dans les conditions difficiles et dangereuses typiques des environnements miniers.

AIE510-ONX : Plate-forme Edge-AI haute performance pour l'AMR et la robotique dans les environnements difficiles

L'AIE510-ONX est équipé du NVIDIA® Jetson Orin™ NX, délivrant jusqu'à 100 TOPS de puissance de calcul en matière d'IA. Cette plateforme haute performance est capable d'analyser de grandes quantités d'images et prend en charge le SDK NVIDIA Isaac™ Robot Operating System (ROS) pour le développement de robots basés sur l'IA.

Principales caractéristiques de l'AIE510-ONX et leurs avantages :

• Accélérateur d'IA (NVIDIA® Jetson Orin™ NX 16 Go, 100 TOPS)
  • Avantage : Délivre des performances exceptionnelles en matière d'IA, permettant un traitement rapide et efficace des données, essentiel à la prise de décision en temps réel et aux fonctionnalités robotiques avancées.
• CPU (CPU NVIDIA Arm® Cortex A78AE v8.2 64 bits à 8 cœurs avec 2 Mo de cache L2 + 4 Mo de cache L3)
  • Avantage : fournit une puissance de traitement robuste pour gérer des tâches de calcul complexes, assurant un fonctionnement fluide et efficace des systèmes autonomes.
• GPU (GPU NVIDIA Ampere à 1024 cœurs avec 32 cœurs de tenseur)
  • Avantage : améliore les capacités d'apprentissage automatique et d'IA, en permettant le traitement d'images à grande vitesse et l'analyse visuelle avancée.
• Mémoire système (16 Go de mémoire LPDDR5 128 bits intégrée)
  • Avantage : Prise en charge de l'accès aux données et du traitement à grande vitesse, cruciale pour le traitement d'ensembles de données volumineux et la garantie de performances transparentes.
• COM (1 x DB9 pour COM et CAN)
  • Avantage : assure une communication fiable avec d'autres dispositifs et systèmes au sein de l'exploitation minière, facilitant ainsi l'intégration et la coordination des fonctionnalités.
• USB (2 x USB 3.2 Gen2)
  • Avantage : fournit une connectivité à grande vitesse pour les dispositifs externes, permettant un transfert de données plus rapide et l'intégration des périphériques.
• Ethernet/PoE (1 x 10/100/1000 Mbps PoE via Orin™ NX et 1 x 10/100/1000/2500 Mbps PoE via Intel® I226-IT)
  • Avantage : assure une connectivité réseau robuste et flexible, essentielle pour la transmission de données en temps réel et les capacités de contrôle à distance.
• Affichage (1 x HDMI 2.1 prenant en charge la résolution 4K2K)
  • Avantage : offre une sortie d'affichage haute résolution, permettant une surveillance et une visualisation détaillées des opérations minières.
• GMSL (4 connecteurs Fakra-Z pour les caméras automobiles GMSL1/2 sur le modèle AIE510-ONX-GMSL)
  • Avantage : Prise en charge de la transmission de données à grande vitesse et à faible latence à partir de plusieurs caméras, ce qui améliore la connaissance de la situation et la précision de la navigation.
• E/S numérique (1 x DIO isolée, 4 entrées/4 sorties)
  • Avantage : Facilite les opérations d'entrée/sortie sécurisées et fiables, essentielles pour l'interface avec divers capteurs et actionneurs dans l'environnement minier.
• Stockage (1 x clé M.2 Key M 2280 avec emplacement SSD NVMe PCIe x4)
  • Avantage : fournit des solutions de stockage à grande vitesse et de grande capacité, essentielles pour gérer les données étendues générées par les opérations autonomes.
• Expansion (emplacements pour connectivité Wi-Fi 6E, LTE et 5G)
  • Avantage : permet la communication sans fil, assurant la flexibilité et la connectivité dans les environnements miniers difficiles.
• Autres caractéristiques
  • Connecteurs d'antenne de type SMA, port de débogage, divers commutateurs et boutons de commande
    • Avantage : amélioration du contrôle opérationnel et de la connectivité, garantissant des performances robustes et fiables.
  • entrée d'alimentation de 9 à 36VDC, connecteur d'allumage, vis de mise à la terre
    • Avantage : prend en charge des options d'alimentation électrique flexibles et fiables, garantissant un fonctionnement continu dans diverses conditions.
• Construction (extrusion d'aluminium et acier robuste, indice de protection IP40)
  • Avantage : assure la durabilité et la protection contre les facteurs environnementaux, ce qui est essentiel pour les applications minières robustes.
• Température de fonctionnement (-25°C à +60°C)
  • Avantage : garantit des performances fiables dans une large gamme de températures, ce qui est essentiel pour les environnements miniers difficiles.
• Dimensions (180 x 124 x 71,7 mm pour le modèle 16 Go et 180 x 124 x 80,7 mm pour le modèle GMSL)
  • Avantage : taille compacte pour une intégration facile dans divers systèmes et véhicules.

ROBOX500 : Contrôleur AMR pour les industries lourdes avec connecteurs M12 et interface GMSL

Le ROBOX500 est conçu pour les applications industrielles lourdes, alimentées par des processeurs Intel® Core™ i7 de 13e/12e génération. Ce contrôleur présente une conception à faible consommation d'énergie avec un TDP de 15W/28W et prend en charge un module AI évolutif avec un emplacement M.2 Key M 2242, ce qui le rend idéal pour les robots autonomes.

Le ROBOX500, alimenté par la caméra de profondeur Intel RealSense™ D457, est le premier contrôleur de robot mobile automatisé (AMR) construit sur l'architecture X86 et doté d'une interface GMSL. Cette solution révolutionnaire de Axiomtek et Intel est conçue pour gérer des transmissions d'images complexes, ce qui la rend idéale pour les environnements industriels les plus exigeants et les tâches les plus difficiles. Avec le ROBOX500, les entreprises peuvent atteindre des performances et une fiabilité supérieures dans les applications lourdes, établissant un nouveau standard dans la technologie AMR.

Les robots clients devaient être déployés pour le forage et le dynamitage, ainsi que pour l'exploration.

Caractéristiques principales de ROBOX500 et leurs avantages :

• Processeur (13e/12e Génération Intel® Core™ i7)
  • Avantage : Puissance de traitement élevée pour le traitement de données complexes et la prise de décision en temps réel dans le cadre d'opérations autonomes.
• Interface GMSL ( GMSL à 4 canaux pour une transmission de données à grande vitesse et à faible latence)
  • Avantage : assure une détection environnementale en temps réel, améliorant la précision et la fiabilité de la navigation autonome.
• Conception robuste (comprend des connecteurs verrouillables M12, une capacité anti-vibration 5G et une prise en charge des températures de fonctionnement extrêmes)
  • Avantage : durabilité et robustesse pour les conditions industrielles difficiles, garantissant des performances constantes

• Prise en charge des modules AI
  • Fente M.2 Key M 2242
    • Avantage : permet une intégration évolutive de l 'IA, améliorant l'adaptabilité du système à diverses applications d'IA.
• Jeu de puces
  • Intel® QM580
    • Avantage : Jeu de puces fiable garantissant un fonctionnement fluide et efficace du système.
• Mémoire système
  • 2 x DDR5 SO-DIMM, jusqu'à 64 Go
    • Avantage : capacité de mémoire suffisante pour traiter des ensembles de données volumineux et assurer un fonctionnement multitâche fluide.
• Stockage
  • 2 baies de lecteur SATA 2,5", 1 emplacement M.2 Key M 2280 pour NVMe
    • Avantage : options de stockage haute capacité et haute vitesse pour une gestion étendue des données.
• USB
  • 4 x USB 3.2 Gen2, 2 x USB 2.0
    • Avantage : plusieurs ports USB à haut débit pour connecter des périphériques et assurer un transfert de données rapide.
• Ethernet
  • 2 ports LAN 10/100/1000 Mbps
    • Avantage : Connectivité réseau fiable et rapide pour une communication et un transfert de données sans faille.
• Affichage
  • 2 x HDMI 2.0, 1 x DP 1.4
    • Avantage : sorties d'affichage haute résolution pour une surveillance et une visualisation détaillées.
• Emplacements d'extension
  • 1 x PCIe x16, 2 x PCIe x4
    • Avantage : Options d'extension flexibles pour l'intégration de composants supplémentaires et l'amélioration des capacités du système.
• Audio
  • 1 x sortie ligne, 1 x entrée micro
    • Avantage : connectivité audio pour diverses applications multimédias.
• Alimentation
  • Entrée : 9 à 60 VDC
    • Avantage : Gamme d'alimentation flexible garantissant un fonctionnement fiable dans différentes conditions.
• Température de fonctionnement
  • -40°C à +70°C
    • Avantage : une large gamme de températures assure des performances constantes dans des environnements extrêmes.
• Construction
  • Extrusion d'aluminium et acier robuste, IP40
    • Avantage : Construction robuste et durable pour les environnements industriels difficiles.
• Options de montage
  • Montage mural, kit rail DIN, kit de montage VESA
    • Avantage : Options de montage polyvalentes pour diverses exigences d'installation.
• Certifications
  • CE, FCC Classe A, UKCA, E-Mark
    • Avantage : conformité aux normes internationales garantissant la sécurité et la fiabilité.

• Efficacité accrue : AIE510-ONX et ROBOX500 améliorent l'efficacité opérationnelle en permettant des opérations autonomes et un traitement des données en temps réel.
• Sécurité accrue : Les robots autonomes réduisent la nécessité d'une présence humaine dans les environnements dangereux, ce qui améliore considérablement la sécurité des travailleurs.
• Productivité accrue : Pouvant fonctionner 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7, les systèmes autonomes stimulent la productivité et optimisent l'utilisation des ressources.
• Réduction des coûts : La réduction des coûts de main-d'œuvre et l'optimisation de la consommation de carburant permettent de réaliser d'importantes économies.
• Durabilité environnementale : Les technologies de pointe favorisent des pratiques minières plus durables, réduisant l'impact environnemental des opérations minières.

L'intégration de technologies de pointe telles que l'IoT, l'IA et la robotique autonome révolutionne l'industrie minière, marquant la transition vers l'exploitation minière 4.0. Le cas de la société minière met en évidence la façon dont les contrôleurs AIE510-ONX et ROBOX500 de Axiomtek's jouent un rôle central dans cette transformation. Ces plateformes d'intelligence artificielle de haute performance sont conçues pour exceller dans les conditions exigeantes des environnements miniers, offrant des solutions robustes, efficaces et fiables pour les opérations autonomes.

Les caractéristiques et avantages complets de l'AIE510-ONX et du ROBOX500 démontrent qu'ils conviennent à diverses applications minières, du transport de minerais et de déchets au forage, au dynamitage et à l'exploration. Alors que l'industrie minière continue d'évoluer, l'adoption de ces technologies avancées sera cruciale pour relever les défis de la sécurité, de l'efficacité et de la durabilité, en veillant à ce que l'industrie reste à la pointe de l'innovation technologique.