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煤礦機器人進入2.0時代,瓦斯巡檢及輔助作業機器人實用化是抓手

作者:機器人大講堂

6月20日,中國煤科機器人公司在深圳舉辦“粵港澳具身智能機器人中試基地”啟用與産業生态建設大會--暨第二屆“特種機器人産業鍊”榜單榜主工作推進會--暨《煤礦安全規程》修訂專題“基于巡檢機器人條件的瓦斯檢查工優化配備總體技術方案”論證會圓滿成功。上午日程安排主要是揭牌儀式及機器人、榜單榜主工作推進等主題報告環節,下午是“基于巡檢機器人條件的瓦斯檢查工優化配備總體技術方案”論證會。

煤礦機器人進入2.0時代,瓦斯巡檢及輔助作業機器人實用化是抓手

參會上司有國家礦山安全監察局黨組成員、副局長周德昶,中國煤炭科工集團黨委副書記、總經理趙永峰,原中國礦業大學(北京)校長、中國工程院院士葛世榮,深圳市工業和資訊化局副局長林毅,中國煤炭工業協會副會長劉峰,國家礦山安全監察局廣東局黨組書記、局長馮國祥,國家礦山安全監察局政策法規和科技裝備司(正司局長級)監察專員張文傑,國家礦山安全監察局廣東局黨組成員、副局長唐際華,重慶大學教授胡千庭,深圳市福田區副區長餘楓,深圳市河套深港科技創新合作區深圳園區發展署副署長餘傑,深圳市工業和資訊化局裝備工業處處長王文華,華為技術有限公司礦山軍團副總裁陳文豐,國家安标中心原副主任楊大明等。會上,周德昶、趙永峰、林毅分别緻辭。

會議同時進行了“粵港澳具身智能機器人中試基地”、河套具身智能機器人中試平台,清華大學共建研究所學生專業實踐基地,國家機器人檢測與評定中心(重慶)共建礦山機器人标準及檢測技術聯合研究中心,中電海康集團小微特機器人聯盟-特種機器人聯合實驗室,深圳市人工智能産業協會共建礦山人工智能産業基地等揭牌儀式。

▍主題報告環節

煤礦機器人進入2.0時代,瓦斯巡檢及輔助作業機器人實用化是抓手

王雷研究員做《煤礦機器人2.0路徑思考》分享。王雷提出了應将煤礦機器人發展過程分階段探讨,首次提出煤礦機器人進入到2.0階段的概念,并對煤礦機器人1.0階段進行了解析,對2.0階段的發展路徑思考做詳細闡述,同時介紹了機器人公司在2.0階段具體研究進展,在行業發展、央地協同共建等方面提出了規劃與展望。

煤礦機器人進入2.0時代,瓦斯巡檢及輔助作業機器人實用化是抓手

王雷指出,煤礦機器人1.0階段,産品、技術、重點單元以及産業鍊方面都已經有所進展,具體表現為:巡檢類機器人具備了自主移動、自主感覺、部分自主決策;輔助作業類機器人從無到有,部分井下應用,但實用性不高;救援類機器人:關鍵技術及整機并未攻克;技術體系還不成熟,開發混亂,沒有形成通用産品平台;機器人底盤、固定場所導航等技術較成熟,AI視覺識别、運控、長距離導航等技術還尚未攻克;管控平台僅能實作少量同構、異構機器人任務排程、運維管理等叢集管控;梳理出上下遊産業鍊,形成産業鍊圖譜、供應鍊圖譜,以及核心技術清單;缺少已經釋出的國家标準和行業标準,檢測檢驗能力缺失;已經吸收部分高水準科研人員進入煤炭行業,煤礦機器人從業機關約115家。自此,煤礦機器人完成1.0階段,行業初步誕生,絕大部分産品實作從無到有,生産廠家逐漸增加。

煤礦機器人進入2.0時代,瓦斯巡檢及輔助作業機器人實用化是抓手

1.0階段基本特征總結

機器人公司在1.0階段也針對“煤礦機器人是什麼?煤礦機器人有什麼問題?煤礦機器人路徑怎麼走?”等問題進行了深度思考,成立第一個“機器人+”行業組織,第一個釋出煤礦機器人分級體系,形成了多項煤礦機器人引領性認知,在技術、産品、人才等方面迅速積累了大量豐富成果。針對本體可靠性及環境适應性提出煤礦機器人十大共性技術;在核心零部件、軟體技術機器人化的應用工藝等方面進行了共性堵點卡點分析;研制出了7種、22款巡檢類機器人,6種、12款輔助作業機器人,已在百餘家煤礦現場取得應用。

總結1.0階段行業核心問題發現,雖已部分應用,但産品淩亂、技術離散,産業鍊不健全,檢測檢驗能力急需提升,人才匮乏。巡檢類機器人智能化水準、長期可靠性及品質亟待提升,AI、大模型等技術未能充分在煤礦場景下應用;輔助作業類機器人設計理念和技術脈絡尚未清晰,基礎理論與工藝性關鍵技術尚未突破;煤機機器人智能化路徑不清晰,受限于傳統思維進展緩慢,沒有有效和人工智能企業及機器人企業相結合;供應鍊薄弱,産業鍊不完善,标準及檢驗檢測規範等缺失,測試基地、中試基地缺失,既懂煤礦、又懂機器人的中高端研發人才嚴重供給不足。

王雷指出,煤礦機器人的移動機構(腳)、執行機構(手)、感覺系統(眼耳口鼻)的機構和功能方面已經在1.0階段完成,2.0階段重點要解決的是運動控制、手腳協同、自主作業、感覺精度、資訊調用和智能決策的問題,是以,提出具身智能煤礦機器人。

煤礦機器人進入2.0時代,瓦斯巡檢及輔助作業機器人實用化是抓手

2.0階段的煤礦機器人應參考法規、環境、工藝等要素,加快決策系統(大腦)和任務政策(小腦)的開發,在感覺、決策、作業、移動等多元度實作智能化。“離線自主、線上智能、資料融入、行為管理”是2.0階段煤礦機器人系統的重要特征,機器人實作自主感覺決策與作業後,嵌入礦上生産系統、安全管理系統、及資訊管理系統,并能夠與其他智能裝置及其他廠家機器人形成關聯,真正實作打通全礦井資料資訊,精準化管理。

王雷總結了2.0階段完成時應具備的特征:具身智能礦山機器人基本成型,更高的穩定性和智能化水準,更強的操作性能和融入系統的能力;産業鍊供應鍊初具規模,産品被大多數客戶接受;使用者量增長迅速。其中,重點分析了巡檢機器人和輔助作業機器人進入2.0階段應具備的特征。巡檢類特征主要展現在覆寫場景更多、感覺要素更全,續航裡程和可靠性大幅提升,AI技術機器人化實作場景應用,具備推理決策能力,任務部署更加便捷,任務可配置,不斷融合傳統煤礦法規條例,人機互動性更強。輔助作業類特征主要展現在本體能力和可靠性更強,具身智能體系完成,多臂協同、車臂協同、人機互動能力更強,具備作業效果評價與自學習訓練能力,工藝上下遊任務配置能力提升。

煤礦機器人進入2.0時代,瓦斯巡檢及輔助作業機器人實用化是抓手

2.0階段完成時特征

機器人公司2.0階段具體的研究進展主要展現在巡檢和輔助作業兩類機器人的産品、技術、元器件方面。巡檢類機器人方面,主要解決了“為什麼都覺得巡檢機器人沒用”的問題,重點成果包括瓦斯巡檢機器人重定義、高精準實時動态巷道三維模組化技術、機器人化巡檢大模型研究、機器人自診斷與任務可編輯技術研究、輕量化非金屬軌道、巡檢消防機器人研發等方面。王雷指出,随着煤礦智能化程序加速,井下必然會有越來越多裝置智能化,需要大量人員進行巡檢,也就需要大量巡檢機器人替人;機器人可實作靈活抵近觀察,檢測精度、認知了解、分析決策能力更智能,巡檢類機器人未來應該蓬勃發展!輔助作業機器人方面,主要解決了“大家都認為有用,但為什麼現在不好用的問題”,通過将工藝解耦為機器人技術,逐漸攻克了噴漿機器人、水倉清淤機器人等現場使用過程中的問題,提出了對應解決方案;基于國家重點研發計劃“智能機器人”重點專項——大型煤礦井下巷道輔助作業機器人關鍵技術與應用示範項目,建構完成了打鑽、抓管、沖塵、清理4種機器人6種參數化工藝模型。

機器人公司在2.0階段,首次釋出面向行業的煤礦機器人通用技術架構;在本體、AI、感覺技術作業單元、任務政策及仿真4個技術領域,設定導航、視覺、音頻、三維重建等17條技術線;提出人工智能加持下煤礦機器人工藝性技術的十大方向;申報三項國家标準項目,包括地下礦山用機器人通用安全要求、通用技術條件和實驗方法;與國家機器人檢測與評定中心(重慶)合作,成立聯合研究中心;基于承擔的國家重點研發計劃“智能機器人專項”制定輔助作業機器人測試标準,真正推動煤礦機器人行業的煤礦安全标準和機器人行業的正規檢驗标準深度結合。在深圳-沈陽兩地都開展了中試基地建設,打造煤礦機器人産業根基。

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2.0階段體系成果一覽圖

會議同步召開了工信部、國防科工局、國務院國資委、深圳市人民政府聯合舉辦的第二屆特種機器人産業鍊“揭榜”活動——礦山機器人榜主工作推進會,中國煤科機器人公司科創中心主任朱玉芹做主題報告。從活動背景、揭榜情況、榜主工作推進情況及下一步計劃等多方面,講解了機器人公司承擔的榜單榜主工作開展情況,并釋出了礦山機器人産業鍊圖譜。

煤礦機器人進入2.0時代,瓦斯巡檢及輔助作業機器人實用化是抓手

▍《煤礦安全規程》修訂專題“基于巡檢機器人條件的瓦斯檢查工優化配備專題工作方案”論證會

機器人公司前期開展了大量工作,調研了64家煤礦企業,進行了系統性論證,于行業内首次提出了全系瓦斯巡檢機器人替代方案。本次會議邀請相關部委上司及行業頂級專家進行論證,并安排下一步工作,進一步夯實《煤礦安全規程》修訂工作基礎。

煤礦機器人進入2.0時代,瓦斯巡檢及輔助作業機器人實用化是抓手

2023年9月,受國家礦山安全監察局委托,中國煤科機器人公司牽頭論證修訂的《煤礦安全規程》方案中有關巡檢機器人替代瓦檢員部分;2023年10月,中國煤科機器人公司接到國家礦山安全監察局釋出的“關于開展煤礦安全規程修訂工作調研的函”;2024年2月,國家礦山安全監察局發“關于開展巡檢機器人替代瓦檢工部分工作試點的函”,同意中國煤科機器人公司在陝西、山西等3處煤礦開展巡檢機器人替代瓦檢工部分工作的試點。

機器人公司作為官方指定的牽頭機關,高度重視規程修訂工作,制定了詳細的專題工作方案,設立專題工作上司小組,上司小組下設方案編制小組和3個應用試點項目組,確定項目按照既定的目标、戰略和計劃進行。同時,基于踏勘調研進行了全系瓦斯巡檢機器人系統性梳理,提出了從需求解讀到瓦檢機器人重定義,從試點煤礦實施方案到測試與應用評價,最終提出規程修訂意見的總體工作流程。

機器人公司作為最早開始規劃瓦檢員替代工作的機關,從2023年7月起就進行了大量踏勘與調研工作。項目組赴安徽、山東、新疆、山西、陝西、内蒙古等區域共計64家煤礦進行了實地調研和深入的研究,并對陝西榆林、内蒙古鄂爾多斯等地各類巡檢機器人應用較為廣泛的13處煤礦進行了實地重點調研。

機器人公司于行業内首次提出全系瓦斯巡檢機器人解決方案,結合試點煤礦實際場景和管理現狀,按“一礦一策”的具體要求,制定了詳細的試點煤礦現場實施方案。

與此同時,在保障巡檢機器人出廠測試及産品現場應用過程中的測試及評價準确性方面,與國家機器人檢測與評定中心(重慶)合作,成立聯合研究中心,制定瓦斯巡檢機器人測試标準,對機器人功能、性能、穩定性進行驗證,并針對資料時效性、準确性、完成性的傳輸分析和管理進行驗證,以及所有報警機制、風險辨識等進行測試驗證。

上司及專家組聽取了專題彙報後,經過質詢和讨論後,同意通過該工作方案。周德昶局長和趙永峰書記進行了總結講話,對機器人公司所做的工作為《煤礦安全規程》相關條款的修訂提供了強大的資料和技術支撐,對機器人公司的曆史貢獻表示肯定,并對下一步工作做出訓示。

中國煤科機器人公司将加快專題實施進度,盡快提出對規程相關條款的修訂建議,持續引領礦山機器人産業變革,為解放井下百萬礦工生命财産安全做出貢獻。

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