然而，在給我國提供能源安全有利支撐的同時，全國每天有近兩百余萬礦工在高危、高溫、高濕、高粉塵環(huán)境下進(jìn)行高強(qiáng)度作業(yè)。

 

 

　　受限于礦井下惡劣及復(fù)雜的作業(yè)環(huán)境，煤礦機(jī)器人的研發(fā)應(yīng)用一直是是機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域的難題之一。

 

　　據(jù)統(tǒng)計，煤礦井下從業(yè)人員新發(fā)塵肺病占煤礦新發(fā)職業(yè)病比例超過70%。以煤礦機(jī)器人為代表的特種機(jī)器人走入行業(yè)應(yīng)用，是提升從業(yè)人員安全、實(shí)現(xiàn)能源供給穩(wěn)定的重要保障。

 

　　早期，煤礦機(jī)器人指輔助煤礦事故后救援工作的煤礦救援探測機(jī)器人，此類機(jī)器人缺少理論支撐，僅搭載了簡單的防爆技術(shù)，還需要人為控制與決策。

 

　　2020年起，智能檢測、采、掘、運(yùn)等作業(yè)機(jī)器人開始受到重視，隨著多種煤礦智能傳感器、控制器的涌現(xiàn)，科研人員對煤礦機(jī)器人的理解更為深入，部分產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入“深水區(qū)”。

 

　　煤礦機(jī)器人特指完成掘進(jìn)、采礦、通風(fēng)、運(yùn)輸、選煤等工作任務(wù)的機(jī)器人。

 

　　在煤礦智能化建設(shè)進(jìn)程中，由事故頻發(fā)、勞動密集、自動化程度低的傳統(tǒng)礦井轉(zhuǎn)變?yōu)榘踩咝?、技術(shù)密集、無人化的智能礦井，煤礦機(jī)器人無疑是推進(jìn)智能化煤礦建設(shè)的基礎(chǔ)，機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用可有目的性地解決特殊崗位的困難，減少煤礦事故的發(fā)生率，提高煤炭的開采效率。

 

　　市場熱點(diǎn) 早期發(fā)展階段銷售額已近10億

 

　　當(dāng)前，對煤礦機(jī)器人的研究已成為熱點(diǎn)問題。

 

　　據(jù)中國煤炭工業(yè)協(xié)會發(fā)布的《2022煤炭行業(yè)發(fā)展年度報告》數(shù)據(jù)，煤炭行業(yè)發(fā)展新動能新優(yōu)勢持續(xù)增強(qiáng)。這10年，全國煤礦數(shù)量由1.3萬處減少到4400處以內(nèi)，年產(chǎn)千萬噸級的生產(chǎn)煤礦由33處發(fā)展到79處，產(chǎn)能由4.5億噸/年提高到12.8億噸/年。智能化煤礦建設(shè)從無到有，截至2022年底，全國建成智能化煤礦572處、智能化采掘工作面1019處，31種煤礦機(jī)器人在煤礦現(xiàn)場應(yīng)用。

 

 

　　近日，中國社會科學(xué)文獻(xiàn)出版社在線發(fā)布了《中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告（2022~2023）》。該報告的專題報告之一《中國煤礦機(jī)器人發(fā)展報告》顯示，煤礦機(jī)器人市場仍處于早期發(fā)展階段，市場競爭格局較為分散，但目前銷售額已近10億元，其中安控類和掘進(jìn)類煤礦機(jī)器人發(fā)展較為迅速。

 

　　2021年，我國煤礦機(jī)器人企業(yè)有368家,較上年增加25.17%。以美國為代表的發(fā)達(dá)國家煤礦機(jī)器人整體發(fā)展水平相對較高，煤炭開采成本低。未來，煤炭開采勞動力密集的發(fā)展中國家在機(jī)器人等技術(shù)帶動下，將有更多煤礦機(jī)器人市場需求，促進(jìn)全球煤礦機(jī)器人市場的擴(kuò)展。

 

　　《報告》預(yù)計，到2027年，中國煤礦巡檢機(jī)器人需求量為902臺，對應(yīng)煤礦巡檢機(jī)器人市場規(guī)模為7.59億元，煤礦掘進(jìn)機(jī)器人需求量為692臺，對應(yīng)銷售額為27.6億元。

 

　　爬坡過坎 關(guān)鍵技術(shù)亟待解決

 

　　整體來看，礦山機(jī)器人的發(fā)展正處于爬坡過坎的關(guān)鍵時期。

 

　　從“十二五”提出煤礦智能化至今，雖然取得了很大的成就，但仍屬于培育成熟階段，由于煤炭生產(chǎn)環(huán)境的特殊性，煤礦機(jī)器人的發(fā)展仍有許多關(guān)鍵技術(shù)亟待解決。

 

 

　　首先，煤礦機(jī)器人在復(fù)雜的煤礦井下環(huán)境工作,安全保護(hù)與防爆設(shè)計要求極嚴(yán)，關(guān)鍵模塊為了達(dá)到防爆要求，就需要尺寸、重量等參數(shù)加大，無法做到輕量化，從面影響煤礦機(jī)器人運(yùn)動的機(jī)動性和靈活性，尤其影響井下復(fù)雜地形的適應(yīng)性。

 

　　其次，面對不穩(wěn)定的工作環(huán)境時很容易遇到突發(fā)事故，很可能會造成機(jī)器人短路、傳感器失效或續(xù)航能源動力不足等故障。因此煤礦機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)以及材料、能源結(jié)航能力、遠(yuǎn)程通信與感知、控制系統(tǒng)等重要部分成為研發(fā)所有不同種類煤礦機(jī)器人的技術(shù)核心。

 

　　再次，井下潮濕、光照不足、視線不佳、粉塵大，這些不利因素造成煤礦機(jī)器人在信息精準(zhǔn)感知、實(shí)施目標(biāo)檢測、路徑規(guī)劃與避障智能控制以及其可靠性穩(wěn)定性等方面是研發(fā)應(yīng)用的一大難題。

 

　　除此之外，煤礦井下機(jī)器人的充電技術(shù)、精準(zhǔn)導(dǎo)航技術(shù)、全地形適應(yīng)能力井下機(jī)器人群的協(xié)作性等，也是目前需要攻克的技術(shù)難題。

 

　　結(jié)語與未來

 

　　目前，全國已有370余處礦井應(yīng)用了巡檢、噴漿、鉆錨、滅火、救援等共計31種煤礦機(jī)器人。機(jī)器人領(lǐng)域的精準(zhǔn)控制、定位導(dǎo)航、機(jī)器視覺、自主決策等新技術(shù)在礦山行業(yè)推廣，助力煤機(jī)裝備企業(yè)實(shí)現(xiàn)了智能化和機(jī)器人化升級。

 

　　智能化建設(shè)減人增安效果不斷顯現(xiàn)。自2016年以來，全國煤礦井下危險繁重崗位作業(yè)人員減少37萬人。伴隨著智能化時代的到來，計算機(jī)技術(shù)的成熟與5G網(wǎng)絡(luò)的推廣將會為礦山智能化的發(fā)展奠定堅實(shí)的基礎(chǔ)。

 

　　在全球智能化時代的趨勢下，礦山智能化也只是時間問題，而煤礦機(jī)器人的出現(xiàn)將有力地推動了煤礦智能化的建設(shè)?？紤]到國家對煤炭的穩(wěn)定需求，煤礦生產(chǎn)的惡劣環(huán)境以及智能化時代的到來機(jī)器人人駐煤礦崗位是勢在必行。在這種發(fā)展趨勢下，在不久的將來，煤礦生產(chǎn)將會實(shí)現(xiàn)真正的無人化。