Carga autónoma y su inserción en un modelo integral de operación subterránea para máquinas LHD

Abstract

La automatización en la minería subterránea es una tendencia que ha cobrado cada vez más importancia a lo largo de los años, debido a los notables riesgos que la operación manual supone para las personas y a las crecientes capacidades computacionales que el desarrollo tecnológico ha posibilitado. En el caso de las máquinas LHD, las tareas de transporte y descarga cuentan con solución autónoma en forma comercial, no así en el caso de la carga de mineral, etapa que aún se encuentra en desarrollo experimental. El objetivo de este trabajo, enmarcado en el proyecto FONDEF IT16I10026 "Sistema de Carguío Autónomo para Cargadores Frontales de Bajo Perfil , es diseñar y validar un algoritmo de excavación de mineral con equipos LHD para minería subterránea, el cual se base en las técnicas aplicadas por operadores humanos, y adicionalmente considere las diferentes características, tareas, requisitos y dinámicas de la operación minera, que le permitan insertarse en un esquema integrado de operación automatizada. Para ello se lleva a cabo una profunda investigación acerca de las tareas de producción en minería subterránea, que consideran tanto revisión de la literatura, como entrevistas y conversaciones con operadores de máquinas LHD. Luego se desarrolla un algoritmo de carga autónoma, el cual es inicialmente probado en condiciones de laboratorio con prototipos a escala, para luego ser refinado y validado en un LHD en un ambiente de producción real de la mediana minería subterránea. Todo lo anterior, considerando una estructura de software de fácil integración con otras tareas y funcionalidades autónomas de la máquina que pudiesen no encontrarse disponibles en el momento. Los resultados de validación, de los cuales sólo se pudieron obtener una acotada cantidad por la disponibilidad del LHD e infraestructura de la mina, muestran que el esquema de carga autónoma implementado permite llenar satisfactoriamente el balde de la máquina en la mayoría de los casos, en la medida que la configuración inicial de las articulaciones de dirección del vehículo y posición del balde sean cuidadosamente preparadas. Además, el algoritmo de excavación se gatilla correctamente en forma remota, luego de la conducción de la máquina, la cual puede ser autónoma o teleoperada, logrando una integración correcta de las etapas. La flexibilidad del esquema integral de operación también se demostró a través de otras funcionalidades, no críticas, definidas en el proceso de carga, pero no implementadas, las cuales no impactaron el funcionamiento básico del software. Se concluye que el algoritmo de carga autónoma desarrollado cumple su objetivo de llenado del balde, pero se reconoce su sensibilidad a las condiciones iniciales, por lo que la automatización del posicionamiento previo a la carga se alza como la siguiente funcionalidad de mayor relevancia para asegurar el éxito de la maniobra.