科学智库 机器人化采矿不再遥远
时代的发展，社会的进步，让人们有理由相信，未来机器人化煤炭开采将应运而生，采煤机、运输机、液压支架等采矿装备都具有智能性甚至是智慧的机器人，煤炭开采进入智能开采的新时代。
机器人化开采是机器拟人化生产，由多机器人协同作业，具有自主定位、自动感知、自适运行的功能，实现整个采矿过程的数字化和物联化，装备运行的无人化和可视化。机器人化开采技术体系，包括了采煤作业机器人、无人操作刮板输送机、无人值守提升机以及无人驾驶车辆等。机器人化开采关键技术系统，包括可视化与建模系统、智能感知与大数据系统、井下定位导航技术、虚拟采矿与仿真控制技术、生产工况动态监控技术、机器人化采矿设备、等
今年1月，国家煤监局发布了煤矿机器人机器技术体系，分为5类38种，标志着中国已经率先站在煤矿机器人的前列。今年4月1日，中国矿业大学（北京）智慧矿山与机器人研究院揭牌，就是要把无人化采矿、机器人化采煤的目标落实推进，付诸于生产实践。
采煤机是把煤炭从地下挖出来的最前端、最核心的机器。采煤机要实现机器人化，“五调控”是核心，即调控截割速度、调控截割高度、调控截割轨迹、刮板输送机调直和液压支架调直。5个方面缺一不可，其中任何一个步骤不实现智能或者机器人化，整个采煤工作面的机器人化就无从谈起。为此，井下精准定位导航技术研发是重中之重。试验表明，采煤机可以通过惯性导航的方式实现定位和定向，采煤轨迹误差小于10厘米，甚至更小。
机器人化开采是多机器人协同，需要联动控制、机群协同、远程感知，构建一个物联网系统，实现无人操作和机器人化群组之间的自动化运行。有了物联网，就可以在距离采煤工作面500米左右的地下手持遥控，在采煤工作面1千米范围内的硐室内实现远程监控，甚至可以到距离采煤工作面10千米以上的地面监控中心进行远程监控，进而实现煤矿机器人化开采的无人值守、远程操控。
目前，山西一煤矿已经进行了机器人化开采试验。这个矿年产量1000万吨，采煤工作面只需6个人远程监控和巡检，初步实现了机器人化开采。
在科学家与企业协同努力下，目前我国已经研发永磁电动机直联驱动的刮板输送机，可以柔性启停，大大降低了刮板输送机的负载；可以重载牵引，动载平衡，多点驱动；节能效率要比传统的刮板输送机高30%以上。同时还研制出一种自硬化耐磨金属材料。这种材料在与煤摩擦过程中，越摩擦表层越硬，磨的次数越多硬度增加越高。用这项技术轧制出一种钢板制作刮板输送机溜槽，无维修运煤量可达1500万吨，创国内外最高水平。
不久的未来，我国就可实现露天矿区钻、铲、装、运的全程无人操作，使矿区生产的安全性、开采效、资源利用率得到大幅提升，极大地降低矿区的生产成本。
（葛世荣）
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