如何利用机器人帮助恢复坍塌矿井的运营
2021年8月13日清晨，北美田纳西州克拉布-奥查德附近Lhoist石灰岩矿的矿长贾斯汀·迪斯尼 听到了一种他在矿井工作16年来从未听过的声音。
“像雨水从柱子上落下。那一刻我突然有了预感，便开始撤离。6:40时所有人员都已清点到位，大约在6:59分48秒，矿井坍塌了。”
这座有百余年历史的矿井在坍塌时，从所有井口和通风竖井喷出一股以约193公里/小时速度运动的气浪，夹带着泥土和碎片。由于迪斯尼在事故中及时撤离，没有人受伤。调查确定，此次事故是由非常老旧的支柱（使用年限40至70年）垮塌引起的，并导致地表明显下沉。
美国矿山安全与健康管理局（MSHA）迅速判定，坍塌后形成的地表沉降区宽244米、深30米，危险性过高，不适合人员进入勘察。然而，机器人解决方案也并不简单。
坍塌前，矿工使用一套双向无线电系统，该系统通过PBE Group的一条老化漏缆工作。这条漏缆的带宽不足以支持无人机或机器人。即便带宽足够，它在坍塌后也已无法工作。
“这是一项独特的挑战：需要在地下建立通信系统，在没有地面基础设施的条件下，提供视频处理和LiDAR应用所需的带宽”
PBE技术总监罗布·科赫在事故后既无网络也无电力的条件下认为，最佳方案是低延迟、高带宽的无线IP网络。最终他选择了Rajant的网状IP网络和澳大利亚Droid and Robot（ADR）的机器人。PBE、Rajant和ADR此前已共同合作过多个项目。
团队使用了10台ADR Explora XL无人机器人、Rajant Kinetic Mesh无线地下通信网络，以及PBE的设备和技术。机器人在矿井内部署了三个网络基础设施节点，其中最深的一个位于1.7公里处，并安装了八个机器人中继枢纽。
“我们成功制作了一幅非常清晰的图像，展示了坍塌发生的位置以及可以安全派遣有人勘察的区域”
ADR机器人检查了矿井所有必要区域，同时以高达80 Mbit/s的速度回传视频数据。机器人完成了检查，使矿工能够重新进入矿井，恢复供电和通信。
“ADR拥有一支可用于应急场景的小型机器人车队，但要应对此次任务，需要更多配备不同传感器和功能的机器人。我们迅速制造了更多机器人，并进行了严格测试，以模拟我们在美国可能遇到的环境和距离。我们在布里斯班各地都设有团队，某个阶段机器人分布在多个郊区，由一个中央控制点进行管理。机器人在不到一个月的时间内被运往美国，并由首席电子工程师安德烈·普雷勒和高级机器人工程师卡勒姆·麦克德米德陪同。经过白天在地面的测试后，机器人进入矿井，每台机器人都将通信信号传递给下一台，在矿井中形成一条高带宽的串联网络。一周后，团队获得了足够的数据，使采矿团队能够恢复作业——我们是全球唯一能在关键时刻提供所需设备的公司”
该矿计划在全矿范围内部署Kinetic Mesh网络。未来如果再出现信号不稳定的问题，他们只需利用已有的网络基础设施，向矿井中派入一台ADR机器人，从而保障工人的安全，并确保生产持续稳定。
“得知坍塌后需要无人勘察时，我们专注于寻找一种能够快速、灵活部署并具有高性能的最佳方案。矿井需要一个灵活、高带宽的数据网络，以支持广泛且不断变化的勘察任务。Rajant的网状技术是实现这一目标的显然之选。在实施过程中，任务之一是设计由机器人自身在矿井中部署的网络组件。我们很快便找到了适用于机器人和中继节点的最佳天线技术。随后我们前往现场，搭建可部署的机器人节点以及通往勘察操作中心的地面数据网络。网络组件和天线为勘察提供了充足的时间。我们很高兴矿井选择PBE参与这一开创性项目，以采用现有最佳技术安全地恢复矿井运营”
