《煤矿机器人重点研发目录》公布 智能煤矿指日可待

1月9日，国家煤矿安监局制定公布了《煤矿机器人重点研发目录》，对掘进、采煤、运煤、安控和救援5类、38种煤矿机器人，分别提出了具体的研发应用要求，希望通过“机器换人”来实现煤矿作业的“少人则安”和“无人则安”。

当前，国家正在进一步完善扶持政策、制定标准，支持企业间的合作与交流，为煤矿机器人的研发应用打造良好环境。未来以煤矿机器人的广泛应用为标志，我国煤炭开采技术将迎来全面升级更新，并最终实现煤炭工业的高质量发展，以及国家能源的安全供应。

智能煤矿加速崛起

近年来，各国对于煤矿资源的重视和开采，丝毫没有因为新能源的出现而下降，美国一直在强调要重返煤炭时期的荣光，我国每年的煤炭开采量也稳居世界前列。煤炭作为需求旺盛的发电能源、工业动力能源、民用商品能源和化工原料，依然是推动各国经济、军事发展的重要基础。

不过，虽然需求和热度没有改变，但发展的成熟度却已有所不同。一直以来，由于煤矿生产系统的庞大复杂，作业环境又极度恶劣，水、火、煤尘、瓦斯、顶板等自然灾害多，严重威胁煤炭工人的生命。在我国，煤炭生产百万吨所造成的死亡率就高居世界首位，煤炭安全问题引发关注。

同时，随着人口红利的消失，人力成本的上升，煤炭生产的劳动力优势日渐式微，行业招工难、用工难、留工难问题日渐凸显。在这样的背景下，一方面劳动力成本压力增加，另一方面安全生产问题多发，企业要想获得更高的经济效益，只能将发展的重点转移到全新的生产方式之上，“智能煤矿”应运而生。

智能煤矿是利用快速崛起的人工智能、机器人、物联网、大数据等技术，推动煤炭工业技术革命和产业转型升级，从人工化、机械化向自动化、信息化、数字化、安全化方向稳步前进，以实现对传统采矿业短板的有效突破。

机器人成布局重点

在智能煤矿的建设过程中，机器人被摆在了至关重要的位置。机器人不仅是人工智能、大数据、物联网等技术实现的重要载体和集成，同时，其在“机器换人”和技术革新升级方面的价值也十分显著。

上世纪80年代，美国方面率先开启了煤矿机器人的研发工作，并成功研制出了支护、凿岩、装载、采煤、煤矿救援等多种机器人产品。之后，澳大利亚等国家也从煤矿机器人的传感器系统、导航系统、通信系统等入手，推动了挖掘机等设备的机器人化升级。

截至目前，早期涉足煤矿机器人研发的国家基本都已实现了普及应用，而它们对于煤矿机器人的应用主要体现在三个方面：生产作业、矿难事故处理救援和煤矿日常监测与维护。

生产作业。应用于该方面的煤矿机器人包括凿岩、掘进、喷浆、采煤、运输等机器人，主要用于煤矿巷道掘进、巷道知乎、采煤运煤等工作；矿难处理与救援。机器人主要负责矿难发生后，进入事故现场进行缓解探测、人员搜救、事故善后等工作；日常监测与维护。利用机器人对井下环境、设备进行监测，协助处理管道清淤等工作，保障开采工程的正常运维。

几大问题亟待解决

面对煤矿灾害重、风险大、下井人员多、危险岗位多等情况，我国也在积极研发应用煤矿机器人，来相应减少井下作业人数、降低安全风险、提高生产效率、减轻矿工劳动强度。但由于研发起步晚、限制多、人才匮乏，当前我国煤矿机器人在技术上还有系列问题亟待解决。

首先是能源动力问题。我国煤矿机器人能源供应主要为三种，小功率用有限供电，但容易受到井下电网设备干扰，作业距离也有限；大功率用井下供电，但供电品质和稳定性还不足；剩下的电池供应也存在续航能力和作业时间的限制。未来寻找新的动力能源和方式至关重要。

其次是导航通信问题。井下矿中环境黑暗而复杂，对煤矿机器人的适应性、移动性要求颇高，我国在检测、定位、导航、路径规划上，虽然形成了理论与技术，但还有待进一步实践。同时，对于通信容易受到屏蔽与干扰，通信距离有限等问题，也还有待进一步解决。

最后是可靠性问题。由于井下作业具有复杂性和不可预测性，一旦机器人出现故障，不仅会造成巨大损失，还可能引发事故，因此机器人的稳定性和可靠性十分重要。但在当前，不管是结构的可靠性还是系统控制的可靠性，我国的研究成果还较少，还需通过更多的实践来反馈。