综述：从地质学到机器人技术：下一代自主钻探技术在关键矿产勘探中的应用综述 尼古拉奥斯·阿夫兰蒂尼斯（Nikolaos Avrantinis）、 帕纳吉奥蒂斯·库卡基斯（Panagiotis Koukakis）和 帕夫洛斯·阿夫拉米迪斯（Pavlos Avramidis）

《Geosciences》：From Geology to Robotics: A Review of Next-Generation Autonomous Drilling Technologies for Critical Mineral Exploration Nikolaos Avrantinis, Panagiotis Koukakis and Pavlos Avramidis

　　

摘要

随着全球对关键原材料（CRMs）需求的不断增长，这些原材料对于可再生能源、电动汽车和数字技术至关重要，因此迫切需要能够适应日益复杂地质环境的高级勘探方法。传统的钻探系统主要设计用于浅层矿产和碳氢化合物勘探，在岩石性质不均匀、力学强度变化大以及钻孔不稳定的情况下，其作业效率受到限制。本文通过分析集成传感器系统、人工智能（AI）和实时地质技术反馈的下一代自主钻探技术的发展，架起了地质科学与机器人工程之间的桥梁。当前的研究探讨了机器人钻探系统如何能够自主适应不同的岩性、优化钻进速度，并通过智能感知和控制确保钻孔稳定性。文章回顾了关键原材料的地质、地质力学和矿床特征，讨论了先进的钻探优化策略，并重点介绍了钻井过程中的测量（MWD）、随钻测井（LWD）和地球化学分析技术的进展。同时，本文还提出了一系列可用于未来自主地下机器人系统的传感器技术。最后，文章强调了将地下地质建模与智能钻探机器人技术相结合的必要性，认为这是实现可持续和高效关键原材料勘探的重要途径。