Forskargruppen inom robotik och AI vid Luleå tekniska universitet har i nära samarbete med LKAB under tre års tid arbetat i projektet, Autonomous Drones for underground mining operations. Nyligen utfördes storskaliga tester i projektet av forskargruppens tre autonoma drönarrobotar om deras förmåga att samarbeta för att inspektera en gruvmiljö utan fungerande GPS-system. Det är första gången i världen något liknande görs i en gruvmiljö och testerna var mycket lyckade.

– Genom det nära samarbetet med LKAB har vi haft möjlighet att testa vår forskning i stor skala och vi kan nu visa att autonoma robotar kan användas för att höja säkerheten i djupa gruvor. Vid vårt storskaliga fälttest i LKAB:s testgruva Konsuln, visar vi för första gången hur robotar autonomt kan samarbeta för att utföra komplexa uppgifter i en otillgänglig och mörk miljö där GPS-system inte fungerar, säger Björn Lindqvist, forskare inom robotik och artificiell intelligens vid Luleå tekniska universitet och projektledare för Autnomous drones för underground mining operations, som är en del av det LKAB-ledda initiativet SUM, Sustainable Underground Mining.

Forskargruppens samarbete med LKAB har handlat om nära och täta dialoger där forskargruppen inom robotik och AI tillsammans med LKAB:s experter utrönt vilken typ av användbara fall man skulle ha nytta av att testa och utveckla i gruvmiljö. Det har handlat om samarbete med gruvräddningstjänsten för att utveckla drönare för framtiden som klarar att operera självständigt i rökfyllda områden, och med produktionsdelen för att till exempel kunna mäta gaser efter sprängning.

Vid det skarpa försöket som nyligen gjordes i LKAB:s testgruva Konsuln som är 600 meter djup, med orter på flera nivåer och där LKAB bryter 2 miljoner ton järnmalm per år, var ett fullsystemtest. Det innebär att man testade hela länken, från operatörens indata, till att flera autonoma robotar utför ett uppdrag i samarbete med varandra. Något liknande har alltså aldrig testats förr i skarp gruvmiljö.

– Det som utmärker vår robotik- och AI-grupp jämfört med andra i världen, är att vi går hela vägen från testmiljö och ut i verkligheten. Där är vår stora expertis. Det är lika stort steg att gå från metod till labbtest, som från labbmiljö till tester i verkligheten, och vi hade aldrig kunnat göra denna sorts tester utan våra industrisamarbeten, säger George Nikolakopoulos, ämnesföreträdare och professor i robotik och artificiell intelligens vid Luleå tekniska universitet.

Det storskaliga testet med autonoma drönarrobotar i LKAB-testgruvan börjar med att operatören vill inspektera gasnivåer på olika ställen i gruvan och meddelar de tre autonoma robotarna att så är fallet genom ett användarvänligt gränssnitt. Det autonoma centrala systemet räknar då ut hur arbetet utförs på effektivaste sätt. Det handlar om vilken robot som ska gå till vilken punkt och uppmäta gasnivån, hur den ska navigera dit, samt därefter rapportera in att uppdraget är slutfört. Allt detta görs i realtid och av helt autonoma robotar i en för dem tidigare okänd, komplex 3D-miljö utan GPS-struktur.

– Varje robot lokaliserar sig själv och skickar sin navigering, inspektionsdata och det övriga i en karta av gruvan till den mänskliga operatören. När robotarna är klara rapporterar de det och att de är redo för ett nytt uppdrag och vårt system ger ut nya uppgifter. All autonomi sker inne i roboten och den agerar som en individ i samarbete med de andra robotarna, säger Björn Lindqvist.

Bakom de lyckade fältförsöken i LKAB:s testgruva står en grupp forskare på omkring tio personer, där varje person ansvarar för ett enskilt forskningsområde för att få dessa tre robotar att samarbeta och att utföra uppdraget. Robotflottan ska optimeras, robotarna ska kunna lokalisera sig, undvika hinder, planera sina rutter och mycket annat.

– Jag blir väldigt, väldigt stolt över hela gruppen, robotarna själva, och varje enskild doktorand över att det här fälttestet lyckades så bra. Det handlar om forskningsresultat som ska fungera från flera forskare samtidigt för att hela systemet ska vara funktionellt.

Nu diskuterar LKAB och forskargruppen inom robotik och AI vid Luleå tekniska universitet sitt vidare samarbete.

– Vi forskare vill gärna undersöka vidare hur vi kan använda autonoma system i räddningsuppdrag. Jag skulle önska att våra autonoma robotar i framtiden kan släcka bränder och leverera gasmasker till personer som är fast i gruvan. Att vi har en scoutrobot först på plats som berättar för räddningsledaren vad som hänt innan människor kommer på plats. Allt detta är för att göra arbetsmiljön i djupa gruvor ännu säkrare, säger Björn Lindqvist.