Mapping Utility Infrastructure Conditions via Underground GPS ...

duewestseaurchinΤεχνίτη Νοημοσύνη και Ρομποτική

14 Νοε 2013 (πριν από 3 χρόνια και 8 μήνες)

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Mapping Utility Infrastructure via 
Underground GPS Positioning with
Autonomous Telerobotics
G. Baiden
Robotics and Automation, Mining Engineering, Laurentian 
University, Sudbury, ON, Canada
Y. Bissiri, S. Luoma and G. Henrich
Penguin Automated Systems Inc, Naughton, ON Canada
1
Technology Origin
•Mining Research
–Change the current 
mining operations into 
an advanced 
manufacturing process
–Needs
•Advanced sub‐surface 
telecommunication 
networks
•Robotic sub‐surface 
positioning
•Geospatial positioning 
software
2
Tunneling Jumbo Drill Pattern to be 
drilled
3
Tunnel Construction Machine Profile Control
Development of the Positioning 
system 
•Non‐GPS environment
•What technology? And 
Process could be used?
•Combination of INS with a new 
underground equivalent to 
GPS
•If we could recreate our 
current mine tunnels we could 
then make the system to 
control the machines
•Solution
–Speciality INS with significant 
software changes to reflect 
working in a sub‐surface 
environment
5
Geospatial Mapping and Surveying 
Machine Concept (1991)
6
Experimental Testbed
7
HORTA, Laser Scanners and Cameras
Geospatial Laser Scanned Tunnel
8
INS and Laser Scanned OrebodyModel
9
175 Ore Body
5148980
5149000
5149020
5149040
5149060
5149080
5149100
5149120
5149140
493620493640493660493680493700493720493740493760493780
Easting in UTM (m)
Northing in UTM (m)
10
Second Generation INS Unit mounted 
onTransport Vehicle
11
AutotopingOperator Interface
12
Plan vs Actual Drawing with multiple
INS/Laser Survey Samples
13
North Mine 5000 level ‐ Design 
versus As‐built
14
3D Rendering of Tunnel Section
15
First Robotic Surveying Machine
16
Second Generation Mapping and 
Surveying Machine
17
Codelco
Reconnaissance Robotic System
January 2012 
AndinaMine, Chile
TelecomandSystem
•The Telecommand
System houses the 
Telecommand
workstations for the 
Work Robot and the 
Telecommunication 
Robot.
Work Robot
•Robot Carrier Features
–Eight wheeled carrier
–Wheels are organized in 
pairs for dealing with 
extreme ground 
conditions
–Continuous Climb angle 
30 degrees depending 
on ground hardness
–Unibodyconstruction to 
allow robot to float in 
wet environments
Work Robot
•Robot Electronic System
–Camera Tower with four 
cameras
–1 pair of SICK Laser 
Scanners for 360 degree 
rapid scanning of tunnel
–3D Laser Scanner mounted 
on a 10 metre extendable 
boom that covers 10 
degrees down to 45 
degrees up
–2.4 GHz radio antenna for 
linking to the 
Telecommunication Robot
Telecommunication Robot
•Robot Electronic System
–Camera Tower with four 
cameras
–2.4 GHz and 900 MHz 
radio antenna for linking 
to the 
Telecommunication 
Robot
–3 Portable 900 MHz 
Beacons that can be 
deployed using 
Telecommand
Tunnel Scanning
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All Scans on a single Mine Map
Scan Elevations
Test Area mapped
Test Area Scans
Undercut Scans
Undercut Level Mapped
Undercut Mapping
Undercut Mapping First Tunnel
Pass Scanning
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Production Level OrepassScanning
•OrepassScan on 
the Production 
Level
‐Rocks on the 
grizzly
‐Identify rocks for 
processing
Summary
•Penguin’s Reconnaissance 
TeleroboticSystem has been:
–developed over the last 20 years 
in the mining industry;
–Underground equivalent is 
working at lab scale with 
deployment testing in the next 
year
–deployed in several difficult 
situations were personnel were 
not able to go for safety reasons;
–the data gathered was 
geospatially accurate to a few 
centimeters in sub‐surface 
situations;
–this system is being modified for 
deployment in civil applications.
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