一輛形似面包車的黃色機器，吊在軌道上懸空漫步，身材比電腦機箱“矮胖”，身下還拖著一只黑色“腳丫”，既可實時采集圖像、聲音，也能快速識別溫度、氣體濃度等周邊環(huán)境參數(shù)——這是近日在2019世界機器人大會上，記者看到的一款特種機器人。

小身型藏大智慧。據(jù)中信重工開誠智能裝備有限公司負(fù)責(zé)人介紹，這是煤礦“新寵”，這種礦用防爆軌道式巡檢機器人，通過搭載多種傳感器，配合智能感知關(guān)鍵技術(shù)算法，可對煤礦設(shè)備故障進行超前預(yù)判、預(yù)警，已應(yīng)用于山東、河南、陜西等地多處礦井。

除了現(xiàn)場展示，本屆大會還專門設(shè)立了煤礦機器人專題論壇，這也是自2015年大會舉辦以來首次聚焦煤炭行業(yè)。“新一輪科技革命已經(jīng)來臨，物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展加快，機器人應(yīng)用范圍不斷拓展，煤礦工業(yè)作為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，也將迎來技術(shù)革命的新時代。”國家應(yīng)急管理部副部長、國家煤礦安全監(jiān)察局局長黃玉治告訴記者。

超六成煤礦人員從事危險繁重工作，為避免人與災(zāi)害“短兵相接”，發(fā)展機器人已成剛需

統(tǒng)計顯示，全國煤礦現(xiàn)有近300萬從業(yè)人員，60%以上從事采煤、掘進、運輸、安控等危險繁重工作。由于井下作業(yè)戰(zhàn)線長、環(huán)節(jié)多、作業(yè)地點人員密集，平均單班入井人員超過600人，安全風(fēng)險“點多面廣”，管控難度大。此外，30萬噸/年以下小煤礦仍占全國煤礦總數(shù)的38%，用人多、效率低、管理粗放、安全風(fēng)險高的局面沒有根本改變。

“最大愿望就是把煤礦工人從危險崗位上替換下來，從繁重的體力勞動中解放出來，從高溫、潮濕、粉塵等惡劣的作業(yè)環(huán)境中解脫出來。”黃玉治如是說。

那么，如何有效降低礦工勞動強度，避免人與災(zāi)害“短兵相接”，提高勞動效率？

黃玉治指出，煤礦機器人的研發(fā)應(yīng)用，可讓廣大煤礦工人安全工作、體面勞動、健康生活，同時有利于降低生產(chǎn)成本，解決日漸突出的“招工難”問題。“智能化代表著煤炭工業(yè)發(fā)展的未來，煤礦機器人應(yīng)用則是煤礦開采技術(shù)革命的重要標(biāo)志。”

今年一系列政策的密集出臺，也讓上述方向更加明晰。1月召開的全國煤礦安全生產(chǎn)工作會議明確指出，以機器人研發(fā)應(yīng)用引領(lǐng)“四化”建設(shè)。隨后，應(yīng)急管理部成立煤礦機器人協(xié)同推進中心；國家煤監(jiān)局發(fā)布《煤礦機器人重點研發(fā)目錄》，涉及5大類、38個具體品種，這是在全世界率先構(gòu)建煤礦機器人技術(shù)體系；國家發(fā)改委出臺《2019年煤礦安全改造中央預(yù)算內(nèi)投資計劃》，將煤礦智能裝備和機器人研發(fā)納入其中。

中國礦業(yè)大學(xué)（北京）校長葛世榮在接受記者采訪時表示，煤礦機器人對安全高效開采極為重要，是人工智能、現(xiàn)代制造在煤礦技術(shù)發(fā)展中的具體應(yīng)用，可替代一些重要崗位的工人作業(yè)，使他們遠離礦難危險。山東大學(xué)教授李貽斌也稱，“煤礦對機器人的需求是實實在在的剛需”。

煤礦機器人初露鋒芒，可輕松應(yīng)對苛刻的作業(yè)環(huán)境，催生大量跨界合作

中國工程院院士、中煤科工集團首席科學(xué)家王國法告訴記者，煤礦機器人的定義是依靠自身動力和控制能力來完成煤礦生產(chǎn)運營過程中的各種作業(yè)、安控巡檢及救援任務(wù)的機器。

由于井下環(huán)境惡劣、復(fù)雜，相比一般特種機器人，煤礦機器人研發(fā)難度更大。“既要滿足煤礦井下防塵、防潮、抗腐蝕等特殊要求，也要適應(yīng)井下空間苛刻的作業(yè)需求，實現(xiàn)自主路徑規(guī)劃、自動避障、自動平衡、自主行走、自主復(fù)位等控制要求，具備精準(zhǔn)感知、自學(xué)習(xí)、自決策和自適應(yīng)等能力。”王國法稱。

時下，煤礦機器人有多受關(guān)注？記者粗略估算，原本可容納約150人的會場，滿滿當(dāng)當(dāng)擠了300多人。除業(yè)內(nèi)人士，來自中國航天科技集團、中國鐵建重工集團等工業(yè)企業(yè)，及聯(lián)想、華為等“業(yè)外”代表也紛紛到場，不少人甚至站著聽完3個多小時的論壇。黃玉治表示，煤礦機器人產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)“百花齊放”的新態(tài)勢，正在吸引社會各界積極參與，通過產(chǎn)學(xué)研用跨界合作、協(xié)同發(fā)展。

▲同煤集團同忻煤礦膠帶智能巡檢機器人

作為“探路者”，部分企業(yè)嘗到了甜頭。在山東能源新汶礦業(yè)集團，裝備升級讓18個采煤工作面實現(xiàn)電液控或智能化，部分礦井單班人數(shù)已由20左右減至4人。“我們還在試驗應(yīng)用一鍵啟動掘進機器人，解決井下巷道三維空間的精確定位問題，截割頭定位可精準(zhǔn)至5厘米，實現(xiàn)掘進遠程遙控。”該集團總經(jīng)理辛恒奇稱。

同煤集團塔山煤礦公司董事長馬占元也深有體會：“以煤礦機器人為主的新技術(shù)、新裝備，可以引領(lǐng)煤礦實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。”以主運輸環(huán)節(jié)巡檢機器人為例，通過實時監(jiān)測，可實時反饋井下環(huán)境變化，對比設(shè)定值發(fā)出警報，并利用里程和圖像準(zhǔn)確定位故障位置，便于及時處理故障。目前，智能爬壁巡檢機器人、煤矸石智能分揀機器人等新裝備也進入研發(fā)階段。

沒有關(guān)鍵技術(shù)支持，產(chǎn)品就不可能真正滿足煤礦生產(chǎn)要求，要盡快走出低水平重復(fù)

近年來，煤礦技術(shù)裝備水平明顯提升，企業(yè)應(yīng)用熱情也空前高漲。但多位業(yè)內(nèi)人士指出，目前煤礦機器人產(chǎn)業(yè)共性關(guān)鍵技術(shù)短板較多，同時缺乏健全的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)、充足的人才隊伍等支撐，整體尚處于初級發(fā)展階段。

國家發(fā)改委經(jīng)濟運行調(diào)節(jié)局巡視員魏貴軍也指出，多數(shù)企業(yè)缺乏對機器人產(chǎn)業(yè)的整體認(rèn)識，企業(yè)之間簡單模仿，產(chǎn)品存在同質(zhì)化、低質(zhì)量競爭，進步空間被壓縮。“關(guān)鍵核心技術(shù)有待進一步提高，要盡快走出低水平的重復(fù)。”

結(jié)合煤炭行業(yè)特殊性，李貽斌認(rèn)為，如何解決作業(yè)多樣性與設(shè)備復(fù)雜性之間的矛盾，尤為重要。

“井下作業(yè)流程復(fù)雜、環(huán)環(huán)相扣。以掘進工作面為例，既有掘進、運輸?shù)热蝿?wù)，也有臨時支護等作業(yè)。若使用一個全能型機器人來完成這些工作，設(shè)計難度非常大，還存在可靠性等其他問題。如果設(shè)計多臺機器人分別作業(yè)，又面臨設(shè)備之間的協(xié)同效率、相互干擾等情況。”李貽斌指出。

王國法也強調(diào)：“沒有關(guān)鍵技術(shù)的支持，產(chǎn)品就不可能真正滿足煤礦生產(chǎn)要求。”據(jù)介紹，由于研發(fā)進度滯后于企業(yè)發(fā)展需求、智能化建設(shè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范缺失、技術(shù)裝備保障不足、研發(fā)平臺不健全等制約，煤礦機器人共性技術(shù)短板還很多，主要集中于供電、行走、通信、環(huán)境感知等方面。

除技術(shù)本身，煤礦機器人作為井下新型裝備，尚無完整的標(biāo)準(zhǔn)體系和煤礦安全認(rèn)證系統(tǒng)。“產(chǎn)業(yè)配套能力有限，無疑會提高開發(fā)難度、增大開發(fā)工作量。”李貽斌稱。

中國煤炭工業(yè)協(xié)會黨委書記梁嘉琨還指出，產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要有智慧、有技術(shù)的人才， “沒有專門人才，一切都無從談起”。

為此，黃玉治建議，要加強部際協(xié)調(diào)溝通，將煤礦機器人研發(fā)列入煤炭工業(yè)發(fā)展“十四五”規(guī)劃重點工程，并加大政策扶持力度，推動煤礦機器人納入《安全生產(chǎn)專用設(shè)備所得稅優(yōu)惠目錄》，盡快完善相關(guān)法規(guī)支撐機器人廣泛應(yīng)用。