利用自动化和仿真技术进行采矿深度挖掘

白皮书自主采矿中的高级仿真这份白皮书概述了软思尔与Algoryx（实时物理模拟和物理人工智能技术的关键参与者，致力于数字孪生和机器人自主性）的合作，为这些需求提供定制解决方案。软思尔带来创新的AI和可扩展解决方案，而Algoryx则通过精确的、基于物理的模拟增强这些服务。我们共同在基于Unity的模拟框架内创建高度逼真的矿山环境数字孪生。我们基于Algoryx的模拟如何简化向自主采矿的过渡实时追踪您的设备，节省燃油，减少安全问题。这就是采用以模拟为先的方法和自主解决方案的现代采矿模式。不再需要物理测试——它既耗时又昂贵。如今，采矿公司可以更快地达到峰值性能。通过智能化自动化重塑采矿作业 1它如何提供清晰的回报率，降低实验成本，并为您准备可扩展和高效的未来 12345找到熟练的操作员很困难，这对生产力造成了损害。劳动力短缺采矿中的重大挑战安全风险尽管取得了进展，但仍有五个挑战影响着盈利能力：消耗。低效的路线和过时的设备会消耗燃料。基于仿真的自动化方法高油耗白皮书自主采矿中的高级仿真环境影响采矿有巨大的足迹，导致排放和资源消耗停机时间和低效因计划外维修和车队协调不善而增加成本。采矿由于与车辆相关的交通事故，是危险性最高的行业之一。采矿是一个高风险、高成本的行业，面临着提高效率、更安全和可持续的压力。多年来，它已经从手动、劳动密集型的工作转变为手动开采和数据驱动的自动化。我们与Algoryx合作，为自主采矿创建了一个高保真模拟器。它结合了实时物理、机器人算法、高级可视化以及合成遥测，以帮助企业加快自主采矿解决方案的部署。这种以模拟为先的方法通过允许公司在虚拟环境中测试、改进和优化操作，从而加快了自主采矿解决方案的推出，然后再将其应用于现实世界。传统方法依赖于人工监督和被动决策。如今，挖掘利用人工智能、机器人和模拟。 2 图1：解决方案架构。白皮书自主采矿中的高级仿真高级功能场景测试：模拟多机器人导航、挖掘、倾倒、物料搬运、轮土交互和燃料消耗分析。它允许在将控制算法部署到真实硬件之前进行测试和微调。该模拟也具有适应性。您可以集成不同的卡车、挖掘机和其它采矿车辆，而不仅限于演示中提供的车辆。这确保了各种运营需求的灵活性。我们的解决方案集成了基于ROS2的多机器人协同、自主车辆控制和多模态SLAM，以实现同步车队行为、实时定位和动态路径规划。这确保了在复杂且不断变化矿区的多台自主机器上精确导航和任务执行。软 Serve 的自主采矿模拟利用多传感器融合进行定位、路径规划和避障。车辆配备 IMU、摄像头和深度传感器来检测地形特征并动态调整导航策略。这些功能实现了实时感知和决策，确保在不预测环境中平稳导航。 4图2：模拟中车辆模型的特定场景。白皮书自主采矿中的高级仿真日立EX8000挖掘机卡特彼勒793D矿用卡车使用ROS2进行速度控制高保真发动机模拟使用AGX DriveTrain使用ROS2控制手臂和抓取逻辑使用AGX的燃料消耗计算基于物理的土壤与AGX的交互Unity动力学油门、刹车和变速箱通过ROS2导航栈和动态路径规划在重新定位之间的导航栈开挖点此外，我们的解决方案估算燃烧发动机和电动汽车的能源使用情况。它允许公司根据地形、负载和环境条件分析能源效率。通过使用AGX Dynamics的实时传动系统、土壤和车辆动力学模型，SoftServe的解决方案可以提供准确的燃油消耗估算。操作员然后可以优化运输路线和效率。 5图3：AGX Dynamics提供输入数据，用于精确的燃油消耗建模。白皮书自主采矿中的高级仿真通过结合先进的物理仿真、实时可视化和模块化测试，SoftServe和Algoryx为自主矿业开发提供了一种可扩展且成本效益高的解决方案。SoftServe利用Algoryx开发的强大产品Unity的AGX Dynamics（AGXUnity），在Unity环境中使用实时物理。AGX Dynamics使用针对实时性能和精度进行优化的先进数值方法，并在工程和工业应用案例中得到验证。它支持对车辆-土壤交互、传动系统和负载动力学进行精确模拟，这对于采矿应用至关重要。这种组合提供了一个高度精确的测试平台，用于挖掘自动化策略。工程师可以评估设备性能，优化控制算法，并减少昂贵的现场测试带来的风险。它还提高了已部署解决方案的可靠性。我们的解决方案使用 Unity 的 HDRP 渲染管线来提高可用性和可视化效果。它提供逼真的地形、动态光照和天气效果。这种设置提供高质量的视觉效果，并支持基于 XR 的沉浸式体验。操作员、工程师和决策者可以在逼真的、可定制的环境中与数字孪生进行交互。 模拟传感器满足WARA-PS白皮书自主采矿中的高级仿真图 4：WARA-PS 平台界面。SoftServe将矿山模拟与自动驾驶车辆集成在WARA-PS平台上。这为合成的遥测和传感器数据创建了一个无缝的流动，进入一个协作的多智能体测试环境。由 Unity 和 Algoryx 驱动的高保真仿真，生成真实的传感器数据流，如 IMU、相机和环境数据。这些数据流直接输入到 WARA-PS。这种设置使研究人员和开发者能够在复杂任务中测试自主系统，实时监控智能体行为，并利用 WARA-PS 的控制和可视化框架分析性能。它弥合了仿真与安全关键采矿作业的现实部署之间的差距。可扩展自动化矿场建模SoftServe和Algoryx的解决方案，与WARA-PS平台集成，帮助您快速创建和修改矿山数字孪生。它使用摄影测量和点云数据。 图5：模拟演示中的采矿场模型。白皮书自主采矿中的高级仿真通过拍摄视频片段或图像，您可以创建一个详细的设施三维模型。然后，您可以将其集成到基于Unity的模拟中，以获得精确、沉浸式的体验。这种方法减少了开发精确、基于物理的环境所需的时间和成本。它确保了测试条件与现实场景相符。您还可以调整土壤类型、天气和挖掘属性等参数，这允许对不同策略进行灵活测试。 采矿自主性的数字孪生白皮书自主采矿中的高级仿真SoftServe开发基于ros2的感知、决策制导与控制系统实现物理AI用于多机器人模拟中的自主行为设计和模拟采矿场景随挖掘、装载和车队行为创建用户界面和基于Unity HDRP可视化层整合合成遥测和传感器带有WARA-PS控制和可视化的数据框架图6：技术贡献。在模拟驱动自主采矿中划分角色。软 Serve 与 Algoryx 的合作，为矿业公司提供了一条经济高效、低风险的自动化路径。这意味着更好的安全性、燃油效率和更快的部署。这是自主采矿的未来。我们的方法使用物理AI、逼真的物理模拟和可扩展的数字孪生环境。物理AI系统基于真实世界的物理与真实世界和高保真数字孪生进行交互，从而实现更稳健和值得信赖的自主性。 查看我们互动模拟演示的实时操作！DEMO阿尔戈里克斯提供 AGX Dynamics 物理引擎真实模拟开发、维护和提供AGXUnity插件用于高保真仿真Unity提供地形变形、材质交互作用和摩擦模型为测试启用物理AI功能数字孪生自主行为仿真支持可扩展的实时仿真自主机器人与数字孪生应用 采矿活动产生全球二氧化碳排放的4-7%。提高效率并降低成本传统自动化需要数月或数年才能建立。快速且可扩展白皮书自主采矿中的高级仿真可持续和合规一种仿真驱动的自动化方法直接应对采矿最紧迫的财务问题。我们的仿真模型模拟节能挖掘和燃料最优路线。这有助于公司满足ISO 14001环境标准并降低成本。数字孪生在实地部署前测试新的可持续性举措。以模拟为先的方法带来可衡量的影响使用预制模拟环境和ROS2兼容框架，我们将解决方案模拟部署的初始阶段从数月缩短至数周。我们确保其能快速采用，同时仍能与现有系统无缝协作。优化车队管理和实时分析可提高资产利用率。它们可以将设备寿命延长15%，并将燃油使用量减少10-15%。预测建模通过早期发现问题可降低维护成本。采用模拟优先的方法，矿业公司可以更快、更准确地设计和测试、验证自动化作业。这降低了风险，减少了成本，缩短了部署时间。下方的结果展示了我们的解决方案如何提升安全性、效率和可持续性。 9 下一步：立即转型您的运营白皮书自主采矿中的高级仿真减轻风险通过多机器人协同、实时物理、物理AI和预测分析，企业可以提高生产力并削减成本。这个可扩展的环境支持各种车辆和条件，推动可持续运营。ISO 17757安全协议有助于避免碰撞、提高车队协调能力，并实现基于传感器的导航。这些进步最大限度地降低了矿区的风险。它们在引入后使安全事件减少了35-40%。采矿是危险的，每年都有数千人受伤。自动化在降低这些风险中发挥着关键作用。SoftServe和Algoryx展示了协作如何推动创新。Algoryx的物理引擎与Unity的视觉集成，为物料搬运、挖掘力和轮胎-土壤相互作用创建精确模型。Unity的HDRP渲染管线通过先进的 terrain 渲染、照明和环境效果增强了真实感。WARA-PS平台支持实时监控和监督，进一步优化了流程。自动化和仿真正在改变矿业。它们减少了停机时间、燃料消耗和安全风险。由Algoryx的物理引擎、ROS2集成和Unity的视觉效果驱动，我们的仿真驱动方法帮助矿业公司快速测试、完善和部署自主解决方案。 让我们谈谈将您的采矿作业与模拟优先方法相结合。联系我们提供定制解决方案。 10 作者 城市维克曼软思韦尔XR实践总监HUGO BÖRJESSONTARAS KOVALCHUKAlgoryx Simulation AB高级业务开发专家Algoryx Simulation AB 销售及业务发展总监 LYUBOMYR DEMKIVSoftServe 的 XR 架构师罗曼·阿布拉莫维奇PAWEL MARKIEWICZBLAZEJ FIDEREK软银高级机器人工程师软思韦尔机器人解决方案架构师软思韦尔机器人与先进自动化总监 关于我们北美总部欧洲总部访问我们的网站、博客、领英、脸书和X（推特）页面获取更多信息。30 枪炮巷 伦敦 EC46XH 英国 +44 333 006 4341软思为顶级IT咨询和数字服务提供商。我们拓展新技术的视野，以解决当今复杂的商业挑战，为客户实现有意义的成果。无穷的好奇心驱动我们去探索和重塑可能的艺术。客户们自信地依赖软思来架构和执行成熟的创新功能，如数字工程、数据和 analytics、云以及 AI/ML。info@softserveinc.com www.softserveinc.com201 西五街 1505室 奥斯汀, 德克萨斯州 78701 +1 866 687 3588 (美国) +1 647 948 7638 (加拿大)我们的全球声誉来自于顶尖工程技术人才在30多年的时间里，以卓越的速度为高科技、金融服务、医疗保健、生命科学、零售、能源和制造业等企业产业提供卓越的数字解决方案所获得。