1月9日，國(guó)家煤礦安監(jiān)局制定公布了《煤礦機(jī)器人重點(diǎn)研發(fā)目錄》，對(duì)掘進(jìn)、采煤、運(yùn)煤、安控和救援5類、38種煤礦機(jī)器人，分別提出了具體的研發(fā)應(yīng)用要求，希望通過“機(jī)器換人”來實(shí)現(xiàn)煤礦作業(yè)的“少人則安”和“無人則安”。

當(dāng)前，國(guó)家正在進(jìn)一步完善扶持政策、制定標(biāo)準(zhǔn)，支持企業(yè)間的合作與交流，為煤礦機(jī)器人的研發(fā)應(yīng)用打造良好環(huán)境。未來以煤礦機(jī)器人的廣泛應(yīng)用為標(biāo)志，我國(guó)煤炭開采技術(shù)將迎來全面升級(jí)更新，并最終實(shí)現(xiàn)煤炭工業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展，以及國(guó)家能源的安全供應(yīng)。

智能煤礦加速崛起

近年來，各國(guó)對(duì)于煤礦資源的重視和開采，絲毫沒有因?yàn)樾履茉吹某霈F(xiàn)而下降，美國(guó)一直在強(qiáng)調(diào)要重返煤炭時(shí)期的榮光，我國(guó)每年的煤炭開采量也穩(wěn)居世界前列。煤炭作為需求旺盛的發(fā)電能源、工業(yè)動(dòng)力能源、民用商品能源和化工原料，依然是推動(dòng)各國(guó)經(jīng)濟(jì)、軍事發(fā)展的重要基礎(chǔ)。

不過，雖然需求和熱度沒有改變，但發(fā)展的成熟度卻已有所不同。一直以來，由于煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)的龐大復(fù)雜，作業(yè)環(huán)境又極度惡劣，水、火、煤塵、瓦斯、頂板等自然災(zāi)害多，嚴(yán)重威脅煤炭工人的生命。在我國(guó)，煤炭生產(chǎn)百萬噸所造成的死亡率就高居世界首位，煤炭安全問題引發(fā)關(guān)注。

同時(shí)，隨著人口紅利的消失，人力成本的上升，煤炭生產(chǎn)的勞動(dòng)力優(yōu)勢(shì)日漸式微，行業(yè)招工難、用工難、留工難問題日漸凸顯。在這樣的背景下，一方面勞動(dòng)力成本壓力增加，另一方面安全生產(chǎn)問題多發(fā)，企業(yè)要想獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益，只能將發(fā)展的重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到全新的生產(chǎn)方式之上，“智能煤礦”應(yīng)運(yùn)而生。

智能煤礦是利用快速崛起的人工智能、機(jī)器人、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，推動(dòng)煤炭工業(yè)技術(shù)革命和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，從人工化、機(jī)械化向自動(dòng)化、信息化、數(shù)字化、安全化方向穩(wěn)步前進(jìn)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)采礦業(yè)短板的有效突破。

機(jī)器人成布局重點(diǎn)

在智能煤礦的建設(shè)過程中，機(jī)器人被擺在了至關(guān)重要的位置。機(jī)器人不僅是人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)的重要載體和集成，同時(shí)，其在“機(jī)器換人”和技術(shù)革新升級(jí)方面的價(jià)值也十分顯著。

上世紀(jì)80年代，美國(guó)方面率先開啟了煤礦機(jī)器人的研發(fā)工作，并成功研制出了支護(hù)、鑿巖、裝載、采煤、煤礦救援等多種機(jī)器人產(chǎn)品。之后，澳大利亞等國(guó)家也從煤礦機(jī)器人的傳感器系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等入手，推動(dòng)了挖掘機(jī)等設(shè)備的機(jī)器人化升級(jí)。

截至目前，早期涉足煤礦機(jī)器人研發(fā)的國(guó)家基本都已實(shí)現(xiàn)了普及應(yīng)用，而它們對(duì)于煤礦機(jī)器人的應(yīng)用主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：生產(chǎn)作業(yè)、礦難事故處理救援和煤礦日常監(jiān)測(cè)與維護(hù)。

生產(chǎn)作業(yè)。應(yīng)用于該方面的煤礦機(jī)器人包括鑿巖、掘進(jìn)、噴漿、采煤、運(yùn)輸?shù)葯C(jī)器人，主要用于煤礦巷道掘進(jìn)、巷道知乎、采煤運(yùn)煤等工作；礦難處理與救援。機(jī)器人主要負(fù)責(zé)礦難發(fā)生后，進(jìn)入事故現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行緩解探測(cè)、人員搜救、事故善后等工作；日常監(jiān)測(cè)與維護(hù)。利用機(jī)器人對(duì)井下環(huán)境、設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)，協(xié)助處理管道清淤等工作，保障開采工程的正常運(yùn)維。

幾大問題亟待解決

面對(duì)煤礦災(zāi)害重、風(fēng)險(xiǎn)大、下井人員多、危險(xiǎn)崗位多等情況，我國(guó)也在積極研發(fā)應(yīng)用煤礦機(jī)器人，來相應(yīng)減少井下作業(yè)人數(shù)、降低安全風(fēng)險(xiǎn)、提高生產(chǎn)效率、減輕礦工勞動(dòng)強(qiáng)度。但由于研發(fā)起步晚、限制多、人才匱乏，當(dāng)前我國(guó)煤礦機(jī)器人在技術(shù)上還有系列問題亟待解決。

首先是能源動(dòng)力問題。我國(guó)煤礦機(jī)器人能源供應(yīng)主要為三種，小功率用有限供電，但容易受到井下電網(wǎng)設(shè)備干擾，作業(yè)距離也有限；大功率用井下供電，但供電品質(zhì)和穩(wěn)定性還不足；剩下的電池供應(yīng)也存在續(xù)航能力和作業(yè)時(shí)間的限制。未來尋找新的動(dòng)力能源和方式至關(guān)重要。

其次是導(dǎo)航通信問題。井下礦中環(huán)境黑暗而復(fù)雜，對(duì)煤礦機(jī)器人的適應(yīng)性、移動(dòng)性要求頗高，我國(guó)在檢測(cè)、定位、導(dǎo)航、路徑規(guī)劃上，雖然形成了理論與技術(shù)，但還有待進(jìn)一步實(shí)踐。同時(shí)，對(duì)于通信容易受到屏蔽與干擾，通信距離有限等問題，也還有待進(jìn)一步解決。

最后是可靠性問題。由于井下作業(yè)具有復(fù)雜性和不可預(yù)測(cè)性，一旦機(jī)器人出現(xiàn)故障，不僅會(huì)造成巨大損失，還可能引發(fā)事故，因此機(jī)器人的穩(wěn)定性和可靠性十分重要。但在當(dāng)前，不管是結(jié)構(gòu)的可靠性還是系統(tǒng)控制的可靠性，我國(guó)的研究成果還較少，還需通過更多的實(shí)踐來反饋。