煤矿机器人技术体系框架

        煤矿机器人是特种机器人领域的重要分支，是煤矿智能化的重要技术和装备创新，也是传统煤机装备与现代机器人技术交叉融合的发展新方向。近年来，随着广泛的政策推动、科技牵引和工程应用，煤矿机器人的发展取得了巨大进步，其概念定义逐渐清晰，覆盖范围不断拓展，基于学科交叉突破了若干共性关键技术，通过高新技术赋能和技术标准逐步规范，研发了煤矿机器人通用系统平台，应用场景遍布煤矿生产各环节，逐渐形成了国内外首个完整的煤矿机器人技术体系。

　　从广义来看，煤矿机器人涵盖单体机器人、机器人化装备、机器人集群和无人化系统。例如煤矿带式输送机巡检机器人即为典型的单体机器人，而通过智能化改造的自主运行采煤机可定义为机器人化装备，采煤或掘进工作面成套机器人化装备组成的复杂系统可理解为采煤或掘进机器人集群。另外，除了上述具有实际本体物理构型的机器人和机器人化装备外，煤矿机器人还应包括诸如无人驾驶等软件定义的无人化系统。

　　煤矿机器人继承了机器人学的成套理论和技术，又兼具传统煤机装备的大载荷、高可靠性、工况适应性强等技术特点，同时融入自动控制和信息技术等，具备典型的跨行业发展、多学科交叉、新技术融合特征。在各类煤矿机器人的研发过程中面临诸多共性关键技术需要突破，主要包括：机器人防爆设计、行走和作业机构创新、高效动力驱动单元研发、多传感器融合智能感知技术、井下GPS拒止环境下的定位导航技术、狭长巷道空间内的长距离无线通信技术以及多机器人系统的协同控制技术等。在此基础上，煤矿机器人的发展又契合了当前第四次工业革命的高新技术井喷发展周期，由于5G、工业互联网、大数据、云计算、人工智能、数字孪生、元宇宙等新技术在煤矿智能化建设中已得到了广泛的应用，通过高新技术赋能，可大幅提高煤矿机器人的自主化和智能化应用水平。

　　随着煤矿机器人领域技术攻关和产品研发的不断演进，相关技术标准规范也正在逐步建立和完善起来，安全监管部门制定下发了《煤矿井下机器人基本安全要求（试行）》，另外在煤矿井下钻孔机器人、搬运机器人、水仓清淤机器人、带式输送机巡检机器人等具体作业类机器人方面，也正在制定和完善相关技术标准规范，同时国家矿山安监局还在组织编制《矿山安控类机器人数据共享规范》。

　　在单项机器人的技术突破和单体机器人装备及系统的成功研发基础上，逐步提出了构建煤矿机器人可靠性测试平台和机器人远程智能化运维平台，通过在研发过程中的可靠性测试和应用环节的健康状况在线评估，实现对各类型煤矿机器人的优化设计和迭代升级，同时部分煤矿智能化系统集成服务企业也研发了煤矿机器人通用操作系统和全矿井机器人综合管控平台，从而推动实现煤矿机器人标准化、模块化、产业化研发和应用。

来源：《煤矿机器人技术新进展及新方向》