2019. szeptember: jegyzet, fizika, biofizika, biológia, lézer, tudomány, kémia, egészségipar, portré, bioinformatika, egyetem, ipar 4.0, innováció, öntészet, fenntarthatóság, energiagazdálkodás, disszemináció, zöldkörnyezet, építés, környezetvédelem, ipari automatizálás, it, mesterséges intelligencia
Inno-tér
2019. július 4.

Autonóm búvárrobotok a budapesti Molnár János barlangban

Az UNEXMIN projekt (unexmin.eu) célja olyan, önálló döntésekre képes robotok fejlesztése, amelyek az ember által elérhetetlen, vízzel elárasztott mélyszinti bányák felderítését végzik. A munka 2016 februárja és 2019 októbere között, az Európai Unió által támogatott Horizont 2020 program részeként kerül megvalósításra.


A technológia kifejlesztésére azért volt égető szükség, mivel csak Európában közel 30 000 bezárt bánya található, amelyekről csak érintőleges – adott esetben akár 100-150 éves – információk állnak a rendelkezésre és a bányák jelentős része az évtizedek/évszázadok során vízzel telt meg. Mivel egy bányafelhagyás sok esetben nem a lelőhely teljes kimerülésével, mind inkább az aktuális technológiai fejlettséggel és a globális nyersanyagpiac aktuális helyzetével függ össze, így joggal feltételezhetjük, hogy értékes, potenciálisan kiaknázható készletek maradtak még a föld alatt.

A fejlesztésben – mely a végéhez közeledik – 12 európai partner vesz részt, akik a szaktudásuknak megfelelő munkát végzik a roboton. A projekt koordinálása Magyarországon, a Miskolci Egyetemen történik Zajzon Norbert vezetésével, valamint a hazai intézmény vállalta és fejlesztette ki azokat a „geo”-tudományos műszereket, amelyek beépítésre kerültek a robotokba. A portugáliai INESCTEC a robot navigációjáért, a járatokban történő tájékozódásért, lézeres letapogatásért és 3D térképek készítéséért felel, a finnországi Tamperei Egyetem csapata a berendezés mozgásához szükséges eszközöket, valamint a különleges, nyomásálló vázat fejlesztette ki, a Madridi Műszaki Egyetem programozói pedig az autonóm funkciók létrehozásán dolgoznak. A brit RCI, pedig az adattárolásért, feldolgozásért és vizualizációért felel.


2019 októberére összesen három prototípus születik meg, amelyek szélsőséges körülmények között – akár 500 m-es vízmélységig – is bevethetők lesznek. Jelenleg kettő, teljesen működőképes robot áll a kutatók rendelkezésére, amelyek eddig négy különböző bányát derítettek fel.

A robotok összeszerelése és elsődleges kalibrálása a portói csapat laboratóriumának óriási medencéjében, több hónapos megfeszített munka eredményekért történik, ahol a partnerek összehangoltan, közös erővel építik meg a kész prototípusokat (UX–1a, –1b és –1c).

UX–1 robot tulajdonságai

  • Maximális merülési mélység: 500 m
  • Gömb forma
  • Átmérő: 0,6 m
  • Tömeg: 112 kg
  • Energiafelvétel: 250-400 W
  • Maxmimális sebesség: 1-2 km/h
  • Működési idő: 5 óra
  • Neutrális felhajtóerő


Számos tudományos műszer segíti a bányák geológiájának, ásványtanának, vízkémiájának megértését, megismerését, többek között multispektrális és UV kamera, pH és EC mérők, gammamérő, szonárok, vízmintavevő és mágneses térerősségmérő. Ezek a miskolci fejlesztésű eszközök a robotokba elosztva kerülnek beépítésre, így adva lehetőséget kiválasztani, hogy egy adott feladat elvégzésére a három robot közül melyik a legalkalmasabb.

 

Kaatalija

Az első éles bevetés a finnországi Kaatalija egyik elhagyatott, felszíni bányatavában történt meg. Ez a terület tökéletes helyszín volt az első robot számára, hiszen óriási vízfelszín állt rendelkezésre és búvárok is biztosították a küldetést. Bármilyen esetleges probléma bekövetkeztével a felszínre tudták volna hozni a robotot. A csapat és a kutatók felkészültségét mutatja, hogy mentésre nem volt szükség, a navigáció, tudományos szenzorok sikeresen lettek tesztelve és elkészültek az első háromdimenziós pontfelhők, és belőlük a térképek.

 

Idrija

Ezt követően a szlovéniai Idrija higanybányájának egyik függőleges aknájában merült az UX–1a, ahol mindössze 40 cm-es látótávolság mellett kellett navigálni nagyon szűk térben drótkötelek, rácsok, fa gerendák között. A vízfelszín megközelítése itt sokkal nagyobb feladat volt. A föld alá egy teherlift segítségével jutott a robot és a csapat, ahonnét még létrákon közel 100 m-et kellett ereszkedni, az UX–1a pedig csörlőkkel lett leengedve. Itt került először kiépítésre egy „irányító terem”, amely a felszínen, a robothoz képest mintegy 200 m-es magasságban helyezkedett el. A nagy sebességű kommunikáció eléréséhez optikai kábelt használtunk.

 

Urgeirica

A portugáliai Urgeirica uránbányájában már 108 méteres mélységig jutott a szerkezet, valamint az UX–1b is összeszerelésre került. A bánya felderítése során – az idrijaihoz hasonlóan – egy függőleges aknában kezdődtek a merülések, majd az onnan induló oldalvágatok megkutatására került sor.

 

Deep Ecton Mine

Az igazi kihívást a 2019. május 31-én befejeződött Egyesült Királyságban található Deep Ecton Mine felderítése jelentette. Az angliai, közel 160 éve bezárt rézbánya felmérését már két robot végezte, három különböző merülési helyszínen, három héten keresztül. A robotok a 125 m-es mélységet is elérték és számos, eddig nem ismert tárót és járatot derítettek fel, tapogattak le. A miskolci csapat által kifejlesztett speciális szenzoroknak és berendezéseknek köszönhetően vízminták kerültek begyűjtésre nagy mélységből, valamint a multispektrális kamerának köszönhetően az utómunkák befejeztével a járatok falán található ásványok is meghatározásra kerülnek. Habár ez a terület bányászati szempontból már biztosan nem aktuális – lévén egy fokozottan védett nemzeti park közepén terül el, és National Monument védelmi besorolású – azonban régészeti szempontból számos érdekességet nyújt. A vízfelszín közeli járatoknak is csak egy csekély része volt ismert, nagy mélységben pedig az egykori (közel 200 éves) térképek maradványaira kellett támaszkodni. Az eredeti járatok a víz miatt sok helyen beomlottak vagy adott esetben valamelyes tágultak, ha a leomló törmelék utat talált magának. A kapott eredmények kiértékelése, a végleges háromdimenziós járatrendszerek modellezése még zajlik, várhatóan idén szeptember elejére fog elkészülni.

 

Molnár János barlang, kontrollszoba

Az utómunkák folyamatát – szerencsére – lassítja a jelenlegi, eredetileg nem tervezett küldetés is: A projekt a végének közeledtével, amikor a kitűzött célokat szinte maradéktalanul sikerült teljesíteni, a csapat egy különleges magyarországi helyszínt, a budapesti Molnár János barlangot választotta utolsó éles merülési pontjának A kutatók 2019. június 24. és július 5. között Budapest egyik termálvizes járatrendszerét derítik fel. A járatok elhelyezkedése jól ismert, rengetek búvár merül a helyszínen nap-mint-nap, azonban milliméter pontos, háromdimenziós térképek eddig nem álltak a rendelkezésre. A merülések alatt két robot járja be és térképezi fel ezt az unikális barlangrendszer járatait, mely során tapasztalt, helyi búvárok a kontrol szobában segítik a navigációt, hiszen ők minden szegletét ismerik a járatoknak, több száz alkalommal úszták már azokat végig.

Molnár János barlang


További képek: UNEXMIN Image Gallery

Videók
Euronews - Vízalatti robot segít feltárni az elhagyott bányákat
UNEXMIN Project overview

Forrás: Miskolci Egyetem

 
Inno-tér
Innotéka