2/2016

Sukeltajarobotit tutkimaan vedellä täyttyneitä kaivoksia

Vedellä täyttyneissä, hylätyissä kaivoksissa saattaa edelleen olla tärkeitä raaka-aineita, jotka odottavat löytäjäänsä. Monet kaivokset ovat kuitenkin ihmissukeltajille liian vaarallisia. Homma hoituu pian sukellusroboteilla, joita syvyys ei haittaa.

Vedellä täyttynyt kaivos

 

Deep Ectonin kuparikaivos Englannissa on ollut tulvitettuna jo 150 vuotta. Sukeltajarobotin avulla sen tutkiminen on mahdollista.

 

Monista raaka-aineista alkaa olla pulaa maapallolla. Aiemmin hylätyistä kaivoksista saattaa kuitenkin löytyä nykytekniikalla hyödynnettävissä olevia pitoisuuksia mineraaleja tai mineraaleja, joita kyseisistä kaivoksista ei aiemmin ole louhittu. Kolmetoista organisaatiota seitsemästä eri Euroopan maasta yhdistää voimansa Euroopan Unionin Horizon 2020 -hankkeessa UNEXMIN: An Autonomous Underwater Explorer for Flooded Mines kehittääkseen autonomista järjestelmää vedellä täyttyneiden kaivosten tutkimiseen.

Tampereen teknillisestä yliopistosta hankkeessa on mukana kone- ja tuotantotekniikan laitos. Hankkeen kokonaisrahoitus on lähes viisi miljoonaa euroa, josta TTY:n osuus on lähes miljoona.

– TTY vastaa hankkeessa sukellusrobotin mekaanisista ja mekatronisista rakenteista sekä ohjaus- ja säätöjärjestelmistä. Vastuullamme on myös järjestelmäintegraatio sekä maan pinnalla sijaitsevat tukijärjestelmät. Vahvuutemme hankkeessa on pitkäaikainen ja laaja kokemus erittäin vaativien olosuhteiden mekatronisista järjestelmistä, joilta vaaditaan hyvin korkeaa käyttövarmuutta, professori Kari T. Koskinen TTY:ltä kertoo.

Robotin osattava havainnoida ja tehdä päätöksiä

Työhön kaivosten uumenissa, jonne muilla keinoin ei ole pääsyä, tutkijat kehittävät kolmesta robottialustasta koostuvan autonomisen robottijärjestelmän. Se pystyy itsenäiseen 3D-kaivoskartoitukseen sekä geologisen datan keräämiseen. Monirobottijärjestelmässä sovelletaan alan uusinta osaamista ja teknologiaa, joka mahdollistaa uuden tyyppisten täysin autonomisten robottien kehityksen.

– UX-1 tulee olemaan ensimmäinen robotti, joka voi toimia täysin itsenäisesti maan alaisessa vedellä täyttyneessä ympäristössä. Täydellinen autonomisuus on välttämätöntä, sillä luotettava tiedonsiirto robotin ja tukijärjestelmän välillä ei ole mahdollista kuin hyvin lyhyen ajan tehtävän alussa ja lopussa – käytännössä vain niin kauan kuin näiden välillä on suora esteetön yhteys, projektipäällikkö Jussi Aaltonen TTY:ltä kertoo.

– Erittäin haastava, tuntematon ympäristö asettaa suuria ja ainutlaatuisia vaatimuksia robotin kyvylle havaita ympäristöään ja tehdä havaintojen perusteella hyvin nopeasti navigaatio- ja ohjauspäätöksiä, hän jatkaa.

Miksi kaivoksissa on vettä?

Kaivoskartta

 
Kaivoskartta Urgeiriçnan uraanikaivoksesta Portugalissa.
 

Kaivoksiin pääsee pohjavettä, joka kaivoksen toiminnassa ollessa pumpataan pois. Pohjaveden lisäksi niihin kertyy myös pintavesiä joko sadevedestä tai lähivesistöjen tihkuessa kaivoksiin. Kun kaivoksen toiminta päättyy, ei pumppausta kannata jatkaa energiankulutuksen vuoksi, mutta myös siksi, ettei vesiä saa laskea luontoon ilman käsittelyä.

– Tällaisia kaivoksia sanotaan usein tulvineiksi kaivoksiksi. Kaivos voidaan myös tarkoituksella täyttää vedellä turvallisuussyistä. Tällaiset tulvitetut kaivokset täytetään esimerkiksi puhkaisemalla ne läheiseen vesistöön, kertoo Jussi Aaltonen.

 

Pilotointia myös Suomessa

Tutkimuksen keskeiset haasteet liittyvät syvän meren AUV-teknologian eli autonomisen vedenalaisen järjestelmän kehittämiseen, miniatyrisointiin ja soveltamiseen uudessa sovellusympäristössä. Myös monipuolisen geologisen ja mineralogisen tietomassan kerääminen, analysointi ja visualisointi vaativat kehittämistä.

Robotteja pilotoidaan neljässä kaivoksessa. Mukana ovat Kaatialan pegmatiittilouhos Suomessa, Urgeiriçna uraanikaivos Portugalissa ja Idrijan elohopeakaivos Sloveniassa.

– Viimeinen ja kaikkein haastavin demonstraatio tapahtuu Deep Ectonin kuparikaivoksessa Englannissa. Kyseessä tulee olemaan ensimmäinen moderni tutkimus kaivoksessa, joka on ollut tulvitettuna ja pääsemättömissä yli 150 vuotta, Aaltonen kertoo.

Ensimmäiset avoveden testisukellukset tehdään yksittäisellä robotilla Kaatialan kaivoksessa toukokuussa 2018. Kaatialan pilotin tavoitteena on varmistaa robottialustan ja sen tukijärjestelmien toimivuus. Tämän jälkeen siirrytään vaativampiin ympäristöihin, ja pilotoinnin tavoite siirtyy geologisen ja kartoitusinstrumentoinnin toiminnan tosittamiseen. Kaatialan jälkeiset pilotit tulevat jo tuottamaan uutta ja arvokasta dataa tutkittavista kaivoksista. Robottijärjestelmän tuottama data kerätään hankkeessa perustettavaan tietokantaan, joka antaa mahdollisuuden arvioida Euroopan hyödynnettävissä olevia mineraalivarantoja entistä tarkemmin erilaisissa maailmanpolitiikan ja -talouden skenaarioissa.

UNEXMIN-hankkeeseen liittyy EU-hankkeille uusi elementti, joka takaa tulosten hyödyntämisen ja jalkautumisen käytäntöön.

– Eräs viimeisistä merkkipaaluista on uuden hankekonsortion omistaman yrityksen perustaminen jatkamaan kartoitus- ja tiedon keräystyötä sekä robottien kehitystä. Uusi yritys tulee omistamaan hankkeessa valmistetut robotit sekä siinä tuotetun tietoaineiston, mikä antaa sille mahdollisuuden käynnistää sekä liike- että kehitystoiminta välittömästi hankkeen loputtua, Koskinen kertoo.

Teksti: Sanna Schildt
Kuvat: UNEXMIN-hanke

 
Kerro kaverille
Palvelurobotteja koteihin ja terveydenhuoltoon
Palvelurobotteja koteihin ja terveydenhuoltoon
2/2016
Palvelurobotteja koteihin ja terveydenhuoltoon
TTY:n yritysyhteistyö uudelle tasolle
TTY:n yritysyhteistyö uudelle tasolle
2/2016
TTY:n yritysyhteistyö uudelle tasolle
Mistä seuraava menestystarina?
Mistä seuraava menestystarina?
2/2016
Mistä seuraava menestystarina?
Kursseilla opittu tosielämän testiin Yritysapprossa
Kursseilla opittu tosielämän testiin Yritysapprossa
2/2016
Kursseilla opittu tosielämän testiin Yritysapprossa
Jukka Pekkasesta TUT Industry Professor
Jukka Pekkasesta TUT Industry Professor
2/2016
Jukka Pekkasesta TUT Industry Professor
Uusi rehtori Mika Hannula: Tampere3 nostaa tamperelaiset korkeakoulut uuteen viiteryhmään
Uusi rehtori Mika Hannula: Tampere3 nostaa tamperelaiset korkeakoulut uuteen viiteryhmään
2/2016
Uusi rehtori Mika Hannula: Tampere3 nostaa tamperelaiset korkeakoulut uuteen viiteryhmään
TTY:tä on ollut ilo luotsata
TTY:tä on ollut ilo luotsata
2/2016
TTY:tä on ollut ilo luotsata
Yliopistoissa tarvitaan itsevarmaa asennetta
Yliopistoissa tarvitaan itsevarmaa asennetta
2/2016
Yliopistoissa tarvitaan itsevarmaa asennetta
Teknologialla on pimeä puoli
Teknologialla on pimeä puoli
2/2016
Teknologialla on pimeä puoli
Opiskelijaetuna maksuton 3D-tulostus
Opiskelijaetuna maksuton 3D-tulostus
2/2016
Opiskelijaetuna maksuton 3D-tulostus
Avoimuus on valttia tieteessä
Avoimuus on valttia tieteessä
2/2016
Avoimuus on valttia tieteessä
SEFI kokoaa insinöörikoulutuksen asiantuntijat Tampereelle
SEFI kokoaa insinöörikoulutuksen asiantuntijat Tampereelle
2/2016
SEFI kokoaa insinöörikoulutuksen asiantuntijat Tampereelle
Kotonaan krikettikentällä
Kotonaan krikettikentällä
2/2016
Kotonaan krikettikentällä

Tampereen teknillinen yliopisto on teknologisen kehityksen tiennäyttäjä sekä tutkimusmaailman ja elinkeinoelämän yhteistyökumppani. Yliopistosta valmistuu haluttuja osaajia yhteiskunnan eri aloille.

Käyntiosoite:
Korkeakoulunkatu 10,
33720 Tampere

Postiosoite:
PL 527, 33101 Tampere

Puhelinvaihde:
03 311 511
ma–pe kello 8–16.15
kesällä ma–pe 8–15.45

Virallinen sähköpostiosoite:
tty.asiointi@tut.fi