どのようにロボットは崩落した鉱山の操業再開を助けたか
2021年8月13日の早朝、北米テネシー州クラブ・オーチャード近郊にあるLhoist社の石灰岩鉱山の責任者ジャスティン・ディズニーは、16年間の勤務で一度も聞いたことのない音を耳にした。
「まるで柱から雨が降るような音だった。その瞬間、何かが頭に浮かび、私は避難を始めた。6時40分には全員の所在が確認され、6時59分48秒頃に鉱山は崩落した。」
100年以上の歴史を持つこの鉱山は、崩落時に全てのポータルと換気口から、時速約193キロメートルの勢いで空気、泥、瓦礫を噴き出した。ディズニーによる事故時の避難のおかげで、負傷者は出なかった。事故の原因は、40年から70年ほど経過した非常に古い支柱が崩れたことで、地表が大きく陥没したためだと判明している。
米国鉱山安全衛生局（MSHA）は、崩落後に残された幅244メートル、深さ30メートルの地表陥没箇所は、人間が調査するには危険すぎると速やかに判断した。しかし、ロボットによる解決策も容易ではなかった。
崩落前、作業員はPBE Group製の漏れのあるフィーダーを経由して動作する双方向無線システムを使用していた。この漏れのあるフィーダーには、無人ドローンやロボットを支える帯域幅がなかった。仮にあったとしても、崩落後には機能していなかった。
「地上のインフラがない中で、映像処理やLiDARアプリケーションに必要な帯域幅を確保できる地下通信システムを構築しようとするのは、特異な課題である」
PBEの最高技術責任者ロブ・コッホは、事故後にネットワークも電力もない状況で、低遅延かつ高帯域のワイヤレスIPネットワークが最善の解決策だと判断した。最終的に、Rajant社のメッシュIPネットワークとAustralian Droid and Robot（ADR）社のロボットを採用することにした。PBE、Rajant、ADRは以前の解決策でも協力していた。
チームはADR Explora XL無人ロボット10台、Rajant Kinetic Meshワイヤレス地下通信ネットワーク、そしてPBEの機器や技術を使用した。ロボットは鉱山内にネットワークインフラの拠点を3か所設置し、最も深い地点は1.7キロメートルに達した。さらに8つのロボットハブを設置した。
「崩落が起きた場所と、有人調査を送り込める安全なエリアを、非常に分かりやすく可視化できた」
ADRのロボットは必要な坑道をすべて点検し、同時に最大80Mbit/sの速度で映像データを送信した。ロボットは点検を完了し、作業員が電力と通信を復旧するために鉱山へ戻ることを可能にした。
「ADRは緊急対応可能なロボットを少数保有しているが、様々なセンサーと機能を備えた追加の機体が必要だった。我々は急いでロボットを増産し、米国で遭遇すると想定される条件や距離を再現する徹底的なテストを行った。ブリスベン全域にチームを配置し、ある段階ではいくつかの郊外にロボットを配置し、中央拠点から操作した。ロボットは1か月足らずで米国へ発送され、主任電子エンジニアのアンドレ・プレラーと上級ロボティクスエンジニアのキャラム・マクダーミッドが同行した。地上での日中テストの後、ロボットは鉱山に入り、各ロボットが次のロボットへ通信信号を中継し、鉱山内に高帯域のチェーン状ネットワークを構築した。1週間後、チームは鉱山の採掘チームが操業を再開できるだけのデータを取得した。必要な機材を必要な時期に提供できる、世界で唯一の企業だった。」
鉱山は全域にKinetic Meshネットワークを導入する予定だ。将来、不安定な通信の問題が再び起きた場合でも、既存のネットワークインフラを使って、ADRのロボットを1台鉱山に送り込むだけで対応でき、作業員の安全と安定した操業を守ることができる。
「崩落後にロボットによる点検が必要だと知ったとき、我々は迅速で柔軟な導入と高い性能を備えた最適な解決策を探すことに集中した。鉱山には、幅広く変化する点検作業を支えるための、柔軟で高帯域のデータ通信網が必要だった。Rajantのメッシュ技術はこの目的にとって明白な選択肢だった。作業では、ロボット自身が鉱山内に展開するネットワーク要素を設計する必要があった。我々はすぐに、ロボットや中継ノード向けに最適なアンテナ技術を探し始めた。その後、現場に赴き、展開可能なロボットノードと、点検運用センターへデータを送る地上ネットワークを構築した。ネットワーク要素とアンテナのおかげで、点検に十分な時間を確保できた。鉱山がこの先駆的なプロジェクトにPBEを選び、最新の利用可能な技術を用いて安全に操業を再開できることを嬉しく思う」
