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我國煤礦機器人研發需解決穩定性和精準度等難題

作者:深圳銘之光 發布時間:2019-01-16 11:33:16
  據中國之聲《新聞縱橫》報道,多年以來,我國一直保持著世界第一大煤炭生產國和世界第一大煤炭消費國的地位,煤炭資源在我國一次能源消費中的比重維持在60%到70%,對我國經濟發展發揮著舉足輕重的作用。但與此同時,煤礦事故時有發生。
 


礦用搶險機器人應用現場
 
  在我國煤礦從業人員中,從事采煤、掘進、運輸、安控等危險繁重崗位人員占比在60%以上,是目前最迫切需要開展“機器換人”的高危行業。為此,近日,國家煤礦安監局制定公布了《煤礦機器人重點研發目錄》(下稱《目錄》),重點研發應用掘進、采煤、運輸、安控和救援5類、38種煤礦機器人,對每種機器人的功能提出了具體要求。
 
  煤礦機器換人預期效益驚人
 
  據國家煤礦安監局煤礦機器人協同推進中心主任孔晉華介紹,《目錄》指明了煤礦機器人重點研發方向和戰略目標,以需求為導向,推進煤礦企業與科研、院校、機器人生產研發企業開展跨界合作,促進產學研用各個主體共創共享發展格局。
 
  煤礦機器人預期效益驚人。中國礦業大學校長葛世榮所說,目前煤礦井下機器人大致分為四類,分別是掘進、采煤、運輸和安控機器人。機器人化開采大約可減人80%、降低成本40%。500萬噸的傳統綜采礦井,井下生產人員約500人,實現機器人化開采,井下人員可以少于80人。
 


圖為國內公司研發的無人操作智能采煤機工作示意圖
 
  煤礦機器人研發難題需解決
 
  面對煤礦災害重、風險大、下井人員多、危險崗位多等情況,我國也在積極研發應用煤礦機器人,來相應減少井下作業人數、降低安全風險、提高生產效率、減輕礦工勞動強度。但由于研發起步晚、限制多、人才匱乏,當前我國煤礦機器人在技術上還有一系列問題亟待解決。孔晉華表示,尤其是煤礦機器人的穩定性和精準度問題。
 
  有分析指出,由于井下作業具有復雜性和不可預測性,一旦機器人出現故障,不僅會造成巨大損失,還可能引發事故。例如,煤礦開采、掘進等設備的推進路徑,必須要依靠精準定位和導航。然而,煤礦井下為封閉空間和復雜電磁環境,定位和導航的難度很大。
 
  除此之外,地下復雜極端環境信息感知及穩定傳輸、大規模復雜系統數據分析、工作面設備故障自動化處理、復雜煤層自動割煤智能決策與控制等都是要攻關的難點。比如,智能自動控制采煤機截割高度,是智能化無人開采的核心技術之一。但由于井下煤層厚度、走向復雜多變,斷層、陷落柱等地質結構也時常出現,給自動截割帶來極大困難。
 
  因此,機器人的穩定性和可靠性十分重要。但在當前,不管是結構的可靠性還是系統控制的可靠性,我國的研究成果還較少,需要通過更多的實踐來反饋。
 
  為煤礦機器人研發應用營造良好環境
 
  2018年9月3日,國家發改委辦公廳印發《國家發展改革委辦公廳關于組織申報2019年煤礦安全改造中央預算內投資計劃的通知》,將煤礦智能裝備推廣應用納入30億國債資金支持范圍,支持煤礦推廣應用智能裝備,推進機械化換人、自動化減人和智能裝備替代高危崗位作業。
 
  孔晉華說,“我們其中最大的一個在于幫他們爭取扶持的政策,把智能裝備和煤礦機器人的相關內容納入到這30億國債資金,這就是其中的我們做的一項工作。我們可能不是直接給企業研發經費,我們鼓勵他們遵循市場導向,企業亟須要解決這個問題,或者亟須要這款機器人的研發,可以和煤礦機器人的生產企業,還有和科研單位聯合開發,我們從一些政策上的扶持或者爭取來支持他們,包括一些后續的申請,包括一些立項,我們是從旁邊可以多做一些扶持的工作。”
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