Autonomní systémy pro komplexní řešení těžařského a stavebního průmyslu

Bezobslužná a automatizovaná řešení pro stavební průmysl (Concept-X)

Stavební a těžební průmysl představují pro autonomní technologie velice atraktivní odvětví, neboť dovolují implementaci nových řešení v již poměrně rané fázi, navíc přináší skutečný benefit autonomie ve formě ulehčení činnosti člověka, potažmo poskytnutí určité míry ochrany v případě nasazení v nebezpečných podmínkách. Prostředí povrchových dolů pak funguje jako svého druhu polygon, kde se zkouší celá řada inovativních řešení. V případě autonomie se navíc hledají způsoby, jak automatizovat nejen samotnou těžkou techniku, ale ideálně i celý těžební proces. Počínaje rekognoskací terénu, identifikací ložisek pro těžbu, plánování těžby a nakonec i celý řetězec vedoucí od vytěžení přes transport zeminy až po její zpracování. Příkladem tohoto holistického přístupu je například projekt Concept-X představený v listopadu 2019 firmou Doosan Infracore. Ve zkušebním areálu této firmy u jihokorejského města Porjong byl demonstrován celý automatizovaný proces těžby. Celý proces zahájily bezpilotní prostředky, drony, které nasnímaly prostředí, z něhož byl vytvořen 3D model staveniště, jenž posloužil k rozplánování činností pro jednotlivé pracovní stroje a sekvenci jejich činností. Poté na scénu nastoupily autonomní rypadla a kolové nakladače, které vykonaly celou naplánovanou aktivitu bez lidského zásahu. Jakkoli působivá tato ukázka byla, společnost Doosan si je vědoma nutnosti technologii před reálným každodenním nasazením zdokonalit. Na dalším vývoji proto Doosan spolupracuje se Soulskou státní univerzitou, Univerzitou Jonse a Univerzitou Hanyang, přičemž se zaměřují na zlepšování schopností umělé inteligence pro co nejvyšší automatizaci procesů. Pro dohled nad celým procesem pracuje firma s univerzitami i na vývoji dispečerského střediska využívajícího 5G sítě.

Koncept Smart Construction společnosti Komatsu (Smart Construction - Komatsu)

Podobným řešením se zabývá i společnost Komatsu, v jejímž případě se jedná o koncept nazvaný Smart Construction. Obdobně jako Doosan, i Komatsu využívá drony, které slouží k vytvoření třírozměrné mapy staveniště, jež se využívají k plánování prací. Plánovací software je schopný identifikovat množství a lokalitu zeminy, kterou je potřeba vytěžit, načež těžební technika na základě tohoto plánu autonomně celý proces vykoná. Takové řešení má pozitivní vliv nejen na celkovou bezpečnost práce, neboť je eliminován lidský prvek z tohoto vcelku nebezpečného prostředí, ale dochází též k urychlení veškeré činnosti, což se odráží na nákladech a efektivitě. Do budoucna lze proto očekávat využívání těchto technologií, které se však zatím stále nachází ve fázi prototypů a technologických demonstrátorů. V úmyslu nicméně je reálně nasadit některé části tohoto konceptu v uhelných dolech v Austrálii a Jižní Americe.

Bezkabinové autonomní stroje

Pevný dampr Komatsu AHV (Komatsu)

Hlavní přínos autonomie se projeví ve chvíli, kdy se z paluby stroje odejme člověk. Potom takové vozidlo může naplno demonstrovat své přednosti, které spočívají zejména v eliminaci rizika pro osádku a snížení nákladů, neboť stroj pracuje sám bez dohledu. V případě stavebních strojů a těžké techniky se objevilo hned několik konceptů bezkabinových vozidel, které mají prošlapávat cestu budoucímu masivnějšímu nasazení autonomní technologie v těchto oblastech. Společnost Komatsu tak na výstavě MINExpo 2016 konané v nevadském Las Vegas představila těžký sklápěč (takzvaný dampr) označený zkratkou AHV pro Autonomous Haulage Vehicle (autonomní vozidlo pro nákladní přepravu). Ten využívá technologii autonomního řízení, kterou jsou vybaveny již konvenční dampry tohoto výrobce, totiž modely 830E a 930E. Absence kabiny způsobuje, že přední a zadní část vozidla lze rozlišit na první pohled jen podle směru zvedání sklápěcího lože. Zároveň tato určitá symetričnost co se týče osazení senzorikou dovoluje shodně kvalitní pohyb vpřed i vzad, neboť v tomto případě není nijak limitován výhledem člověka z kabiny. Díky tomu se takový dampr nemusí otáčet, čímž se šetří nároky na prostor. Související okolností s obousměrností provozu je, že Komatsu AHV má říditelná všechna čtyři kola. V neposlední řadě dovoluje bezkabinové řešení rovnoměrnější rozložení nákladu na korbě.

Autonomní tandemový silniční válec Robomag (Bomag)

Bezkabinovému řešení se nevyhnuly ani silniční válce. Společnost Bomag vyvinula koncept bezkabinového autonomního tandemového silničního válce nazvaný Robomag. Ten je osazen LiDARem, přijímačem GPS signálu a dalšími snímači, které zpřesňují polohu a dovolují vozidlu precizní pohyb a práci. Přesnost je u stroje tohoto druhu velice důležitá, neboť má zásadní vliv na kvalitu povrchu vozovky. Robomag umožňuje ovládání i pomocí navigačních bodů (waypointů) a dálkového řízení. Ve všech případech každopádně detekční systémy vozidla snímají okolí, aby zajistily, že válec do nikoho nebo ničeho nenarazí, k čemuž vozidlo disponuje systémem pro automatické zastavení. Systémy vozu navíc uchovávají všechny parametry o rychlosti či síle válcování, takže lze vše analyzovat a vyhodnotit. Přestože v běžném provozu na dopravních stavbách Robomag stále ještě nepotkáme, firma Bomag si tímto prototypem oťukává možnosti budoucích technologií a strojů.
Zatímco Robomag je zatím jen technologickým demonstrátorem, čínský výrobce stavebních strojů XCMG v červnu oznámil, že ve spolupráci se S’-čchuanskou železniční investiční skupinou a Univerzitou Čching-chua vyvinul autonomní silniční válec, který byl úspěšně nasazen v testovacím režimu během výstavby dálnice označované jako Panda Expressway.

Do segmentu bezkabinových autonomních strojů vstoupila i švédská společnost Scania, která představila těžký sklápěč Scania AXL. Prozatím se jedná o koncept, který má za cíl prozkoumat možnosti, které autonomní těžká technika nabízí. Absence kabiny sklápěče usazeného na podvozku s pohonem 8x4 totiž představuje nejen technickou výzvu, jak zajistit ideálně stoprocentní spolehlivost provozu, neboť v této podobě není ve voze přítomný žádný řidič, který by dohlížel na správnou funkčnost, tak i výzvu sociální, tedy to, jak zajistit bezpečnost i v okolí vozidla, kde se mohou pohybovat lidé. Mnohatunový kolos se sice nachází v relativně jednoduchém prostředí, kam by neměl mít přístup nikdo jiný než proškolení pracovníci dolů, takže nároky na interakci s lidmi nejsou tak vysoké, přesto pro zajištění bezpečnosti je nezbytně nutné, aby nejen vozidlo dokázalo vždy správně detekovat, že se v jeho blízkosti nachází člověk, ale také, aby tento člověk dokázal identifikovat, jak se bude vozidlo chovat. Právě toto jsou výzvy a otázky, s nimiž se vývojový tým Scanie snaží vypořádat. Další vývoj se tedy bude zcela jistě ubírat jak směrem zdokonalování detekčních schopností systému senzorů na vozidle a souvisejícího softwaru na zpracování poskytovaných dat, tak i vytvářením takových zařízení na vnější straně vozu, které budou lidi v okolí informovat o jeho stavu, až například po optimalizaci řídicího dispečerského střediska, které na autonomní prostředky dohlíží.