Robots create hands-on feeling for remote mine operators

In the old days, miners would take a canary down to work with them in the mine shaft. If the canary died, the miners knew that they’d soon be next if they didn’t make a run for it. Canaries were a good indicator of pending disaster.

But canaries can’t do algorithms

In the mine shafts of the future, it will be robots not canaries that act as sentinels for safety. They’ll also be programmed to support or carry out other aspects of mining operations, while human operators stay safely positioned in remote stations above ground. But in the absence of any warm blooded beings below, how will remote operators be able to get a hands-on feeling of what’s going on? In order for mining operations to remain robust, efficient and safe, these remote operators can’t just be observers. They must partake in the operations, and with different senses in play.

A sense of sight can be achieved with various types of remote camera visualizations, although it’s still not easy for operators in the absence of 3D or stereoscopic view. But what about the other senses? Robots need to give feedback to the extent that remote operators feel just like being there on the spot with the remote machine.

Putting all the senses in play

An operator using a subterranean robot to drill holes in rock face may be able to experience a sense of touch, for example, through haptic feedback on the remote controllers. That means being able to feel how solid the rock is and adjust speed or strength accordingly. If the rock were to get too hard for the drilling equipment, it could create all kinds of unwanted safety repercussions and the need for expensive repairs.

shutterstock_132947174A sense of hearing as well as a sense of smell would also be useful, for example, to analyze machine motor sounds and underground explosions or events where gas leaks or burning are indicators of pending disaster. In the former case, auditory feedback is rather easy to implement with microphones, speakers and deliberate sound design. But in the latter case, instead of direct olfactory, or sense of smell, feedback, applicable sensors need to be able to detect suspicious alterations in air quality and alarm operators in other ways.

We recently visited a mining and technology conference in Toronto where many of the presenters and participants were using buzzwords like IoT, Industry 4.0, augmented and virtual reality (AR/VR), user experience and autonomous systems. However, during the breaks, most conceded that the mining industry still has some way to go before these tech trends could be applied to deliver value.

How can VTT help?

In a rather different kind of environment to mines, VTT, together with Tampere University, has developed a Remote Operation and Virtual Reality Center (ROViR) in Tampere, Finland to support remote operation and maintenance simulations for one of the world’s most challenging energy projects, based in the South of France, called ITER – in Latin, meaning ‘the way’.

As with mineshafts, no warm-blooded beings will be able to enter the ITER facility once it’s up and running. That means all maintenance will have to be carried out by smart robots, equipped with sensors for dealing with every possible scenario.

Finding the way with ITER

So far at ROViR, VTT has achieved high success in simulating ITER remote maintenance operations, many of which can be applied to other sectors. For example, VTT has honed the use of a transport robot to move a ten-tonne reactor cassette along a desired route with an accuracy of plus or minus 1 mm.

As well as supporting ITER, one of the aims of our design work with ROViR has been to find new ways for remote operators to achieve a sense of control. And many of these solutions can be directly applied to mining. For example, using VR/AR to help operators better understand spatial dimensions, such as distances among elements; applying ecological interface design for safety-critical control room monitoring user interfaces; or using AR video feeds to highlight crucial objects in remote work areas.

Our InnoLeap concept design approach has been developed to push radical new concepts into the industrial workplace. Backed by the experience gained from this concept design work with ROViR center, we’re now well positioned to provide numerous applications for other industries, especially the mining sector. That means collaborating with mining companies to go deep into the remote operators’ user experience. Using our task-analysis methods, we can explore what remote mining operators will need to do and know in order to be successful in their work tasks, both in abnormal and normal situations.

Canary or no canary, remote operators in the mines of the future won’t succeed by just winging it.

For more information, please visit: www.vtt.fi/innoleap/

hannu_karvonen_kuva
Hannu Karvonen
Research Scientist, VTT
hannu.karvonen(a)vtt.fi

 

 

OLYMPUS DIGITAL CAMERA
Mikael Wahlström
Senior Scientist, VTT
mikael.wahlstrom(a)vtt.fi

 

 

Tulevaisuuden rakentaminen: Hyvin eristetty rakenne toimii moitteettomasti pitkäaikaisesti – Case: passiivipäiväkoti

Tulevaisuudessa rakennusten tulee olla entistä resurssitehokkaampia ja samalla toimia erittäin vaihtelevissa ulkoisissa olosuhteissa. Tämä asettaa haasteita rakennusten ja rakenteiden toimivuudelle

Pääsimme mukaan tekemään pitkäaikaista kenttämittausta päiväkotikohteeseen. Rakenteita tarkastellaan usein simuloimalla, koska erityisesti pitkäaikaisiin kenttämittauksiin on harvoin mahdollisuutta. Tampereelle rakennettiin erittäin hyvin lämpöeristetty passiivipäiväkoti, jossa saimme mahdollisuuden tarkastella pitkäaikaisesti, yli viisi vuotta, rakenteiden toimivuutta.

Tarkastelimme vuosien 2011 – 2017 ajan ulkoseinärakenteiden kosteusteknistä toimintaa jatkuvatoimisin mittauksin. Tarkasteluissa oli sekä puurakenteinen ulkoseinä että maanvastainen betonirakenteinen pohjakerroksen seinä.

Seinärakenteet toimivat kosteusteknisesti hyvin

Mittausten perusteella päiväkodin rakenteet toimivat hyvin. Pohjakerroksen seinän lämpötilat olivat tasaisia lukuun ottamatta eristetilan ulointa mittauspistettä, joka oli lähellä ulkoilmaa ja täten luonnollisesti seurasi ulko-ilman olosuhteita. Seinän suhteellinen kosteus oli alussa korkea mutta laski betonin sisällä tasaisesti koko mittausjakson ajan. Mittausjakson päättyessä vuoden 2017 alussa suhteellinen kosteus oli betonikerroksen mittauspisteessä selvästi alle 70 %. Lähellä ulkopintaa olevissa mittauspisteissä sekä lämpötilan että suhteellisen kosteuden vaihtelut seurasivat ulkoilman muutoksia. Suhteelliset kosteudet olivat mittausten päättyessä noin 65 – 80 % välillä mittaussyvyydestä riippuen.

Mitattu päiväkoti

Mitattu päiväkoti

Päiväkodin ensimmäisen kerroksen puurakenteisen seinän mittauspisteiden
lämpötilat ja suhteelliset kosteudet seurasivat vuodenaikojen vaihtelua. Vaihtelut puurakenteisessa seinässä olivat selvästi suurempia kuin betonirakenteisessa osittain maata vasten olevassa rakenteessa. Suhteelliset kosteudet olivat mittausten päättyessä (vuoden 2017 alussa) 30 – 65 % mittaussyvyyden mukaan.

Tutkimuksen perusteella voidaan sanoa, että hyvin eristetty rakenne toimii moitteettomasti myös pitkäaikaisesti. Tutkimustuloksesta tekee arvokkaan myös se, että kohde oli normaali rakennuskohde eikä koerakentamiskohde. Normaali rakennusprosessi siis toimii myös erittäin hyvin eristetylle rakenteelle.

Lue lisää tutkimuksesta Sisäilmaseminaari 2017 -esityksestämme:
http://www.sisailmayhdistys.fi/Tapahtumat/Sisailmastoseminaarit/Sisailmastoseminaari-2017

VTT palvelee: www.vtt.fi/palvelut/kestävät-ja-älykkäät-yhdyskunnat
miimuairaksinen

Miimu Airaksinen
Tutkimusprofessori, VTT
@MiimuAiraksinen

 

 

jarmolaamanen

 

Jarmo Laamanen
Senior Research Techinician, VTT
jarmo.laamanen(a)vtt.fi

 

Tekeekö robotti meistä parempia ihmisiä?

Miten yhteiskuntamme tulee muuttumaan tekoälyn ja robotiikan kehittyessä? Millaiseen uuteen ihmisyyteen robotiikka meidät vapauttaa? Toteutuuko robottien tuoma lisäarvo vain hyväosaisille? Keskustelu teknologian etiikasta on aloitettava ennen kuin teknologia arkipäiväistyy. Oleellista on kysymysten esittäminen, vaikkei vastauksia aina heti löytyisikään.

Usein on oleellisempaa kysyä kysymyksiä kuin löytää vastauksia. Tämä on totta ainakin silloin, kun ollaan eettisten kysymysten äärellä. Teknologian käyttöön ja juurruttamiseen liittyvät eettiset kysymykset vaativat kysymistä, pohdintaa ja keskustelua monipuolisesti ja monella eri tasolla. Varsinkin silloin, kun teknologian käyttäjiksi ollaan istuttamassa heitä, joiden ääni ei kovin selvästi aina yhteiskunnassamme kuulu: yhteiskuntamme marginaaleissa eläviä. He tarvitsevat meitä muita, jotka voisimme antaa heille äänen kenties oman pohdintamme kautta.

Harvoin eettinen pohdinta pääsee riittävän hedelmälliselle tasolle pelkästään oman tiimin tai työtovereiden kanssa. Perspektiivin luomiseen tarvitaan näkökulmia monelta kantilta eri sidosryhmistä.

Eettinen teknologia ja moniäänisyys

Olin ohjaamassa työpajaa, jonka VTT toteutti yhdessä RoboBisnes-toimijoiden eli Pohjois-Karjalan koulutuskuntayhtymän ja Karelia-ammattikorkeakoulun kanssa. Vietimme neljänkymmenen hengen joukolla iltapäivän paneutumalla robotiikan ja tekoälyn tuomiin mahdollisuuksiin ja esiin nostamiin huoliin. Näkökulmaa haimme muun muassa ikäihmisten ja kehitysvammaisten arjesta.

Ari Tarkiainen, Karelia-ammattikorkeakoulun projektipäällikkö nosti esiin tärkeän havainnon tilaisuudessa: ”Etiikka on tavallaan seisäänrakentunut uuteen teknologiaan, koska uudet sovellukset ja mahdollisuudet tuottavat paljon tilanteita, joista ei ole aiempaa kokemusta. Kuvaavaa on myös se, että uusia tilanteita ei ole huomioitu lainsäädännössä eikä niitä varten ole menettelytapojakaan. Tämän vuoksi eettiset kysymykset on syytä pitää esillä vahvasti. VTT on ollut tässä etiikan ja teknologian yhteistyössä keskeinen asiantuntija ja kehittäjä”.

Teknologia ei ole mustavalkoista

Vaikka universaalit eettiset arvot ohjaavat meitä pohtimaan hyvää ja pahaa, oikeaa ja väärää, ei teknologia ole juuri koskaan mustavalkoista. Kun kuuntelemme toisiamme – ja myös oikeasti kuulemme – mustan ja valkoisen raja häilyy ja alammekin nähdä kirkkaita värejä ja harmaita sävyjä. Puheen porinassa (ja sitä Pohjois-Karjalassakin riitti!) yhteisiksi koetut arvot saavat kutakuinkin käsitettävän muotonsa suomalaisessa viitekehyksessä.

Hetken kuluttua tuo selkeys taas katoaa, kun pyörittelemme näitä arvoja monikulttuurisesta näkökulmasta:

  • Millä arvoilla voidaan mennä eteenpäin?
  • Mistä luottamus yhteiskunnassa syntyy?
  • Millaisia notkelmia digitalisaatio synnyttää ja ketkä näissä notkelmissa elävät?
  • Millaiseen uuteen ihmisyyteen ajatteluvoimamme ylittävä teknologia meidät vapauttaisi?
  • Miksi teknologia nostaa joskus esiin turvattomuuden ja haavoittuvuuden kysymyksiä, olkoonkin, että se avaa myös uusia hurmaavia polkuja arkeemme?
  • Mikä on se eettinen lanka, joka kestää loppuun saakka?

Näitä pohtien ja eteenpäin yhdessä soutaen ja huovaten päädymme makustelemaan robotiikan positiivisia visioita. ”Robotti mahdollistaa helpot käyttöliittymät ja lisää digiosallisuutta. Ehkä rumien robottien avulla opimme hyväksymään ihmistenkin erilaisia ulkonäköjä paremmin. Ihanaa, että robotti ei osaa kiukutella! Sille voi huoletta luovuttaa kaikki siivoustehtävät.” Olipa naisihmisillä ajatusta siitäkin, että onneksi robotti on jo aika kehittynyt, toisin kuin mies, jota vielä useassa taloudessa kehitellään oikeaan suuntaan. Silmät kostuivat naurun kyynelistä, ja katto oli aika korkealla siellä Joensuun torin kupeessa.

Yhdessä puhuminen ja nauraminen tekee meille ihmisille hyvää. Yhteisten kokemusten jakaminen. Siihenpä ei taida robotti ihan heti pystyä. Mutta robotti voi vapauttaa meidät monista tylsistä hommista tähän yhdessä olemisen ”laatuaikaan”.

Tällaisia työpajoja tulemme järjestämään jatkossakin. Pohdinta ihmisyyden rajoista ja reunaehdoista on aina tärkeää, ja juuri nyt, keskellä suuria muutoksia, se on erityisen tärkeää.

Lue lisää VTT:n palveluista osoitteessa:
www.vtt.fi/palvelut/terveys-ja-hyvinvointi/digitaalinen-terveys

jaana_leikas
Jaana Leikas
Johtava tutkija, VTT
jaana.leikas(a)vtt.fi
Puh. +358 407 500 211