机械人与煤矿如何深度融合？
目前，全国已有370余处矿井应用了巡检、喷浆、钻锚、灭火、救援等共计31种煤矿机械人�；等肆煊虻木伎刂啤⒍ㄎ坏己健⒒凳泳酢⒆灾骶霾叩刃录际踉诳笊叫幸低乒�，助力煤机装备企业实现了智能化和机械人化升级。智能化建设减人增安效果不绝显现，自2016年以来，全国煤矿井下危险沉重岗位作业人员减少37万人。
从后面看，只是一辆行驶缓慢的普通方形小车；到前面才发明，这辆小车没有驾驶室，也没有司机。当记者乘坐的车故意停在这辆小车前面，小车没有“发怒”直接撞上来，而是“脾气很好”地绕道行驶。
这是记者日前在陕煤集团小保当矿业公司厂区看到的场景。这个小车就是小保当矿业公司应用的智慧配送机械人。它可以凭据提前计划的路线，帮职工“跑腿”，配送零部件。
不可是地面，如今，在煤矿，越来越多的机械人“忙碌”起来。
智能仓储机械人
全国已有370余处矿井应用31种煤矿机械人
谈到煤矿机械人，大大都专家都会提到2019年1月由原国家煤矿宁静监察局宣布的《煤矿机械人重点研发目录》。《目录》列出了5类38种重点研发煤矿机械人。
2020年2月，国家发改委、国家能源局、应急治理部等八部分印发的《关于加速煤矿智能化生长的指导意见》，提出将机械人等与现代煤炭开发利用深度融合。
今年1月，工信部、应急治理部、国家矿山安监局等17部分联合印发的《“机械人+”应用行动实施计划》提出，聚焦十大应用重点领域，突破100种以上机械人立异应用技术及解决计划，推广200个以上具有较高技术水平、立异应用模式和显著应用效果的机械人典范应用场景。包括煤炭在内的能源是十大应用重点领域之一。
系列政策文件的出台，推动煤矿机械人研发应用快速生长。
国家矿山宁静监察局宁静基础司二级巡视员陆南介绍，目前，全国已有370余处矿井应用了巡检、喷浆、钻锚、灭火、救援等共计31种煤矿机械人，智能化建设减人增安效果不绝显现。
重点煤炭企业因企制宜，加大资金投入力度，推进智能化建设，探索应用煤矿机械人的无限可能。
山东能源集团总经理助理王立才介绍，2021年以来，山东能源集团累计投入100多亿元，推进煤矿智能化建设，加速煤矿机械人在运输、供电、排水、选矸等场景应用，在用种种煤矿机械人72台（套）。2020年全国煤矿智能化建设现场推进会召开以来，该集团累计减少井下作业人员1.2万人。目前，山东能源集团6处矿井单班入井人数控制在100人以内，20处矿井单班入井人数控制在200人以内。
国家能源集团神东煤炭公司智能技术中心主任崔亚仲介绍，目前，神东煤炭公司已应用30种195台（套）机械人，其中79台（套）辅助作业类机械人取代人工进行掘进辅助搬运、水仓清淤、电缆收放和单位支架搬运等重体力作业。
神东煤炭公司在锦界、布尔台、补连塔和哈拉沟选煤厂主厂房各装置应用1台挂轨式巡检机械人，上湾选煤厂应用四足仿生巡检机械人，实现区域自动巡检和智能识别。大柳塔选煤厂应用捡矸机械人，取代捡矸工2人。
陕煤集团神木柠条塔矿业公司副总经理谭震介绍，该公司推进机械人集群应用，构建了面向矿区生产、宁静、生活的采煤、掘进、辅助作业等八大机械人群；提出“群间任务调理、群内任务编排、突发任务触发”的机械人群分级管控战略，开端建成机械人集群管控体系；构建井上井下和空中立体式机械人集群效劳花样，应用40余台（套）机械人。
瓦斯抽采钻孔机械人
巡检机械人生长最成熟，隔爆外壳轻量化、续航等亟需突破
“整体来看，矿山机械人的生长正处于爬坡过坎的要害时期，机械人技术的新场景应用有待突破，机械人企业的产品力有待增强，矿山机械人标准体系有待完善，产品的适用性、稳定性、可靠性有待提高。”陆南说。
即便煤矿机械人已在许多矿井获得应用，但整体而言仍处于初级生长阶段。
“巡检类机械人生长最为成熟，辅助作业类机械人成为生长的重要偏向。”中国工程院院士、中国煤炭科工集团首席科学家王王法说，巡检机械人现已广泛替代人工进行事情面、带式输送机、巷道、变电所和水泵房等场合巡检，助力矿井实现多岗位无人值守。
巡检机械人生长最为成熟，一方面是应用场景相对简单，技术相对成熟，另一方面也与需求相关。
北京天玛智控科技股份有限公司主任工程师任伟介绍，他们通过调研发明，巡检机械人功效需求占比达55%，其中移动视频监控35%，三维激光扫描3%，声音检测5%，惯性导航直线度6%，机头大块煤拥堵监测6%。
王王法体现，目前，煤矿机械人研发应用还保存7项共性要害技术需要突破，划分是隔爆外壳轻量化技术、煤矿机械人电磁兼容、煤矿机械人动力可靠要害技术、射频电磁能防爆宁静研究、煤矿机械人功效宁静、运移与越障、重载执行机构。
“煤矿机械人最特殊的要求就是防爆。”王王法说，巡检机械人隔爆外壳占整体重量的40%左右，严重影响机械人使用效能。差别类型纤维增强复合质料作为隔爆外壳、轻型隔爆外壳要害部件防爆设计、批量化生产与质量控制等相关课题都需要深入研究。
机械人不怕危险、任劳任怨，但事实上，机械人也“知疲倦”。
任伟介绍，他们在榆家梁矿薄煤层事情面开展的工业性试验显示，研发的视频机械人事情面感知（声音、温度、图像）正常，可以替代人进行事情面快速巡检和跟机巡检。但目前视频机械人的最大续航时间今晚3.5小时，与现场普遍要求的8小时续航有不小差别。
据了解，现有井下防爆机械人大部分接纳锂电池。锂电池有泄压、着火，甚至爆炸的可能。大大都锂电池宁静事故爆发在充电环节�；等孙绯氐缭淳鲁涞缛狈σ谰�。
“机械人井下充电应为无人操作，应具备更高宁静品级。”王王法说，防爆结构经常翻开，难以包管隔爆的有效性。煤矿机械人动力可靠要害技术需要深入研究。
“中国工业机械人自主品牌市场占有率恒久彷徨在30%左右。高端领域中，弧焊机械人自主品牌占比19.4%，点焊机械人自主品牌占比2.6%。”中国机械人工业联盟执行理事长宋晓刚介绍，近年来，我国机械人工业连续生长，工业机械人市场占全球市场的56%，但自主品牌市场占比低且无明显进展，高端产品供应缺乏等问题仍保存。
煤矿机械人领域亦如此。中煤科工机械人科技有限公司副总经理王雷介绍，现阶段煤矿机械人依然面临着国产感知单位低能力、古板算力平台功耗高、焦点控制系统依赖进口等诸多问题，整体国产化率仅为70%左右。
3月下旬，中国煤科所属机械人公司、沈阳研究院、常州研究院联合华为、科大讯飞、�？低有己Ｄ谑滋兹嚎蠡等私饩黾苹旌秸�3巡检机械人。
迈向高端化，实现从“有”到“优”
巷道修复机械人
煤矿机械人未来生长趋势如何？机械人如何与煤矿实现深度融合？
宋晓刚体现，要发挥我国政治体制和市场优势，供需协同发力，以应用增进工业链之间、新兴技术协同立异，补齐短板，强化弱项，向高端化、智能化生长，提高市场占有率和高端产品供应能力，实现从“有”到“优”，赋能制造业、效劳业智能化转型。
“型号谱系化、功效专用化、装备智能化、作业自主化、任务协同化将是今后煤矿机械人的生长趋势。”山东大学控制科学与工程学院机械人研究中心主任李贻斌说，型号谱系化就是要生长适用于种种庞大地质条件的煤矿机械人，可以先让机械人干好一种活儿，制止系统过于庞大，影响可靠性。
深圳市智能机械人研究院院长席宁体现，煤矿的非结构性情况是其应用的难点之一，会对机械人的感知、控制、计划等爆发影响。
在感知方面，惯性导航技术是克服井下粉尘多、照度低等困难的有效手段。惯性导航技术应用一段时间后会漂移，可结合激光等现有感知技术进行矫正。在控制方面，可将基于时间的控制，变为基于事件的控制。
席宁解释道，基于时间的控制就是提前计划好机械人什么时间做什么事情，但现实中可能遇到障碍，机械人不可开展下一步事情，导致误差越来越大，必须关闭机械人�；谑录目刂�，则是以传感器数据为依据，将位置、距离作为参照系。这样，当遇到障碍时，误差是定值，障碍移除后，机械人还可以继续执行任务。
在计划方面，席宁体现，应增强人与机械人的协调控制。“机械人再自主也需要人，要解决的问题不是取代人，而是找到一种更合适的方法，让人与机械人更好地协同事情。”席宁说。
中国科学院深圳先进技术研究院机械人与智能装备中心主任王卫军也体现，人机协同技术在煤机研发中大有可为。
“将外骨骼技术应用到矿山，机械人可以由衣着外骨骼的人远程操作。”王卫军说，动力外骨骼将在很洪流平上减少职业伤害，同时显著提升生产力，在应抢救援、设备抢修、人员康复等方面具有辽阔的应用前景。
据了解，神东煤炭公司高端设备研发中心就与联合团队一起开发了3款机械外骨骼产品，划分是上肢外骨骼机械人、腰部外骨骼机械人以及下肢外骨骼机械人，主要用于井下装置、生产、搬运和地面单位制造、生产、维修等场景。
“智能化体现在两方面，一个是‘大脑’智能，好比算法、人工智能；另一个是机械智能，就是机械人的结构智能。”英国皇家工程院院士、南方科技大学机械人研究院院长戴建生说，目前，机械智能是限制智能化生长的瓶颈。例如，巡检机械人虽然可适应种种差别情况，接纳差别算法，但结构大同小异。
“我国重大工程领域亟需高适应、可重构机械人。”戴建生说，结构可变的矿山变胞机械人可以收集气体、温度、湿度等数据，可收集矿石样本，在巷道巡检与维修、紧抢救援等场景发挥作用。
各煤炭相关单位也积极行动起来，推动煤矿机械人研发应用迈上新台阶。
在政策支撑层面，据了解，今年，国家矿山宁静监察局将在原5类38种《煤矿机械人重点研发目录》的基础上，出台矿山机械人重点研发目录，组织体例矿山安控类机械人数据共享规范，引导制造企业实现机械人数据互联互通。
科研单位增强煤矿机械人研发。目前，中国煤科机械人科技有限公司正在开展煤仓巡检机械人、回风立井巡检机械人、采空区航行巡检机械人等特殊场景巡检机械人研发；开展煤仓清理机械人、洗煤厂崎岖压带电作业机械人、水仓水沟施工机械人等5种辅助机械人研发，解决井下危重场合替人难题，提高作业效率；计划仿生蛇形救援机械人等3种救援机械人研发，应用于煤矿水灾等人员无法进入的场景，完成灾情精准探测。
在企业应用层面，崔亚仲介绍，到2025年，神东煤炭公司要推广应用100台（套）作业类机械人。
柠条塔矿业公司则提出了机械人集群三期建设计划。他们将富厚机械人集群数量和种类，做好“大型煤矿井下巷道辅助作业机械人要害技术与应用示范”项目机械人集成示范事情，探索实用化无人驾驶技术，基于一体化管控平台打造“智能化生产决策控股+井下机械人（智能装备）操作”模式，支撑煤矿柔性生产体系。
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相关政策
2019年1月，原国家煤矿宁静监察局宣布《煤矿机械人重点研发目录》。
2020年2月，国家发改委、国家能源局、应急治理部等8部分印发《关于加速煤矿智能化生长的指导意见》。
2021年12月，工业和信息化部、应急治理部、国家矿山宁静监察局等15部分印发《“十四五”机械人工业生长计划》。
2022年8月，工业和信息化部办公厅、农业农村部办公厅、国家卫生健康委员会办公厅、国家矿山宁静监察局综合司宣布农业、建筑、医疗、矿山领域机械人典范应用场景名单，宣布20个矿山领域机械人典范应用场景。
2023年1月，工业和信息化部、应急治理部、国家矿山安监局等17部分联合印发《“机械人+”应用行动实施计划》。
行业数据
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