首页 国内 机器人技术已经很成熟了,为何不做代替煤矿等繁重及危险工种的机器人?

机器人技术已经很成熟了,为何不做代替煤矿等繁重及危险工种的机器人?

应用于煤矿的工业机器人,目前还没有研发出来。

为什么没有研发出来,其实主要原因在于几点:

行业属性:

本身煤工业并不是一个高度集成的离散工业。在采煤领域属于离散工业。在煤化工领域属于过程工业。

并且,机器人技术最发达的领域,汽车领域同煤炭的交集太少。更为主要的是煤炭工业一直是一个寡头垄断市场。供应量并不是其营收的主要的影响因数,煤炭价格,以及储量是其竞争的主要因数。

说白了,一个大部分的煤矿企业是国企,对于外资企业而言,煤矿领域属于一个可以宏观调控市场能源及化工的手段。所以没人愿意尽快的把一个煤矿采完。采完了就什么多没有了。

能源供给的可预测性——很难有超大规模增幅煤炭主要供应两个市场:(1)能源市场,作为发电,炼钢等等的能源供应。(2)化工市场:作为化工原料。我们知道这两个领域都属于原材料的生产领域。尽管我们常说煤炭是工业革命的血液。但增长幅度最大的是肉,不是血量。用通俗的语言来说,煤炭不可获取,但有每年必须消耗的量。所以,采煤领域一直进行工业化,更集中于机械式发展。例如采煤机,采煤矿道支架等等。

采煤领域机器人的研发的技术难点

采煤领域的机器人,率先的保证仍然是生产安全。只有生产安全,才能保证这个煤矿可以顺利的开采。不是使用机器人了,就不怕出现人伤亡就可以蛮干。机器人开采,不伤人,但伤煤矿。煤矿除问题,煤矿就无法开采了。

当下所有的工业区机器人,基本都是电驱动。必须保证防护等级大奥IP67,特殊防护实现绝缘能力。

此外,矿道比较坑洼,对于当前的机器人而言,需要保证通讯畅通,实现远程操控。对通讯要求较高,且更为主要的原因在于,对成本要求较高。

大负载机器人结构,能够推动或者操控矿山机械进行开采,必然要做大负重大,并且各类传感器优良。

一个最为简单的3D视觉,少说也要以10来万。这还是比较便宜,更为复杂的能够识别动态环境的3D视觉价格更是可想而知。

所以这也是为什么这些年矿山机器人,为什么一直发展的不快的原因。

国内政策,2019年1月9日,国家立项《煤矿机器人重点研发目录》已经国家煤矿安全监察局2018年第41次局长办公会议审议通过,现予公告。

涉及到:掘进类,采煤类,运输类,安控类四大类38种机器人。

一、名称:掘进工作面机器人群

基本要求:研发基于信息化、网络化和智能化技术的矿井掘进工作面机器人群,具备井巷掘进作业设备机群自主决策控制功能,实现工作面掘进、临时支护、钻锚、运输等多机器人高效协同,一键启动、自动掘进。

二、名称:掘进机器人

基本要求:研发能够自主决策、智能控制的掘进机器人,具备定位导航、纠偏、多参数感知、状态监测与故障预判、远程干预等功能,实现掘进机高精度定向、位姿调整、自适应截割及掘进环境可视化。

三、名称:全断面立井盾构机器人

基本要求:研发面向煤矿建井工程的全断面立井盾构机器人,具备自主掘砌与迈步、矿井围岩与环境感知、模板与撑靴等设备状态监测及自动调控等功能,实现立井全断面机器人化掘进。

四、名称:临时支护机器人

基本要求:研发掘进巷道围岩状态智能感知、自主移动定位临时支护机器人,具备支撑力自适应控制、支护姿态自适应调控、多架协同及远程干预等功能,确保掘进巷道临时支护及时可靠,提高掘进效率及安全性。

五、名称:钻锚机器人

基本要求:研发由锚杆机、锚杆仓及智能控制系统组成的钻锚机器人,实现锚杆间排距自动定位、机单元自动或遥控行走、钻孔、填装锚固剂、锚杆装卸、锁紧锚杆等功能,满足井下巷道的快速支护要求。

六、名称:喷浆机器人

基本要求:研发集成行走、扫描、泵送、配料、搅拌及喷射等工序的喷浆机器人,具备巷道复杂作业区域的快速扫描、空间建模、网架识别、喷射区域智能划分、臂架运动智能控制及喷射路径智能规划等功能,实现井下巷道喷浆支护自动作业。

七、名称:探水钻孔机器人

基本要求:研发自主或遥控移机、精确定位及自动装卸钻杆的探水钻孔机器人,具备自动调整钻姿、智能钻孔规划、钻孔定位、自动纠偏钻进、孔口防喷、钻屑参数与钻孔水情实时监测及遥控作业功能,提高探水钻孔施工的精度。

八、名称:防突钻孔机器人

基本要求:研发自主或遥控移机、精确定位及自动装卸钻杆的防突钻孔机器人,具备自动调整钻姿、智能钻孔规划、钻孔定位、钻进速度与瓦斯压力自适应、钻孔轨迹与孔口环境瓦斯浓度实时监测、自动防喷孔及遥控作业功能,提高防突钻孔施工安全性。

九、名称:防冲钻孔机器人

基本要求:研发自动上下钻杆、遥控操作的防冲钻孔机器人,具备自主或遥控移机、精确定位、自动调整钻姿、智能钻孔规划、钻孔定位、自适应钻进、钻屑参数与地压实时监测及遥控作业功能,实现高地应力环境下大孔径防冲钻孔施工自动化。

十、名称:采煤工作面机器人群

基本要求:研发适合煤矿复杂地质与环境条件的采煤工作面机器人群,具备回采工作面设备机群自主决策控制、煤岩界面的自主识别等功能,实现工作面采煤机、刮板输送机、液压支架、转载机及超前支架等设备自主运行、多机协同联动作业。

十一、名称:采煤机机器人

基本要求:研发能够自主决策、智能控制的采煤机机器人,具备精准定位、采高检测、姿态监测、远程通信控制、煤岩识别、状态监测与故障预判、可视化远程干预等功能,实现采煤机自主行走、自适应截割及高效连续运行。

十二、名称:超前支护机器人

基本要求:研发巷道围岩智能感知、自主移动超前支护机器人,具备支撑力自适应调整、支护姿态控制、多机协同及远程干预等功能,确保采煤工作面推采过程中巷道稳定,提高开采效率及安全性。

十三、名称:充填支护机器人

基本要求:研发用于工作面充填区支护与充填一体化的机器人,具备输料和充填过程实时监控、充填率自动判别及充填体形态自动识别等功能,实现可靠支护条件下的自主充填作业,确保充填率和质量符合要求。

十四、名称:露天矿穿孔爆破机器人

基本要求:研发适用于露天开采的穿孔爆破机器人,具备爆破系统三维模拟、孔位自动定位、孔深自动检测、穿孔过程远程控制与监测等功能,实现露天矿爆破作业无人化。

十五、名称:搬运机器人

基本要求:研发矿用物料自动识别、抓取、搬运和码放机器人,具备物料识别定位、路径规划、自主移动、安全避障及远程干预等功能,实现生产物料的按时、按需搬运,提高搬运效率。

十六、名称:破碎机器人

基本要求:研发工作面大块煤岩体破碎或人工构筑物破除机器人,具备机动能力、破碎目标自动辨识、定位、闭锁、破碎及效果评判等功能,实现精准、高效破碎作业。

十七、名称:车场推车机器人

基本要求:研发车场推车作业机器人,具备矿车位置及数量识别、运行方向判断、自主规划摘挂钩及推车动作、安全闭锁确认等功能,实现车辆的摘挂钩分离及推车作业机器人化。

十八、名称:巷道清理机器人

基本要求:研发具有刷帮、起底、破碎、铲装功能的巷道清理机器人,实现自主或遥控移机、巷道变形快速检测、精确定位作业位置、变形巷道修复及评测等功能,提升巷道清理工作效率。

十九、名称:煤仓清理机器人

基本要求:研发储煤筒仓自动化清理、疏通机器人,具备蓬煤、粘壁、冻煤趋势预判、目标识别、清理、等功能,安全有效地替代人工解决落煤不畅和煤仓阻塞难题。

二十、名称:水仓清理机器人

基本要求:研发水仓煤泥自动挖掘、脱水、运输机器人,具备煤泥自动清挖、自动输送、固液分离、煤泥块装运等功能,实现水仓煤泥及时、高效清理。

二十一、名称:选矸机器人

基本要求:研发运输过程中矸石及其他非煤杂物智能分拣机器人,具备目标破碎、自动识别、精确定位、快速选拣、分类投放等功能,实现煤矸高效分离。

二十二、名称:巷道冲尘机器人

基本要求:研发巷道冲洗降尘机器人,具备自主行进、巷道煤尘量自动检测、自主规划冲洗作业流程、自适应设定冲尘参数及环境监测等功能,替代人工对巷道进行自动冲洗。

二十三、名称:井下无人驾驶运输车

基本要求:研发煤矿井下无人驾驶运输车,具备精确定位、安全探测、自主感知、主动避障、自动错车、风门联动等功能,实现井下运输车无人化驾驶。

二十四、名称:露天矿电铲智能远程控制自动装载系统

基本要求:研发露天矿电铲智能远程控制自动装载系统,具备矿区环境感知与三维重现、无线通讯与远程监控、自动装车对位、移动铲位、故障智能识别与报警等功能,实现露天电铲作业智能化与无人化。

二十五、名称:露天矿卡车无人驾驶系统

基本要求:研发适用于露天煤矿的运输卡车无人驾驶系统,具备远程无线通讯、GPS定位、自主行走、导航避障、装载自动识别等功能,实现矿用卡车的无人驾驶和卡车车队的智能调度。

二十六、名称:工作面巡检机器人

基本要求:研发适用于井下回采工作面作业环境巡检机器人,具备自主移动、定位、图像采集、智能感知、预警、人机交互等功能,实现煤壁、片帮、大块煤、有害气体、温度、粉尘、设备状态等监测。

二十七、名称:管道巡检机器人

基本要求:研发瓦斯、风、水等管道巡检机器人,具备气体测定、管壁检测、缺陷定位、清淤、除垢及封堵等功能,为管道维护、检修及更换提供依据。

二十八、名称:通风监测机器人

基本要求:研发基于巷道断面变化观测的回风巷通风状况监测机器人,具备围岩断面变形判识、积水探测、通风参数采集、智能分析及危险预警等功能,对巷道维护和通风系统调整提供依据。

二十九、名称:危险气体巡检机器人

基本要求:研发井下环境中危险气体巡检机器人,具备复杂巷道自主行走,定位、危险气体浓度与浓度分布、环境温度感知、数据处理与预警及人机交互等功能,替代人工巡回检测。

三十、名称:自动排水机器人

基本要求:研发井下巷道排水机器人,具备复杂地形泵体自主或遥控行走、精准对接、快速接管、自动排水与追水、远程干预等功能,实现巷道涌水的快速排水。

三十一、名称:密闭砌筑机器人

基本要求:研发井下巷道密闭砌筑机器人,具备自动或遥控行走、精确定位、快速掏槽、自动砌筑、填充与抹面、作业环境监测等功能,替代人工实现井下掏槽及砌筑施工。

三十二、名称:管道安装机器人

基本要求:研发井下风、水管路安装机器人,具备管路抓取、精确调位、快速连接、遥控操作等功能,替代人工实现井下风、水管路的自动安装。

三十三、名称:皮带机巡检机器人

基本要求:研发皮带自动巡检机器人,具备自动行走、自主定位、皮带运行参数检测、温度与烟雾感知、煤流监测、环境参数监测及预警等功能,替代人工实现皮带运输的智能化监测。

三十四、名称:井筒安全智能巡检机器人

基本要求:研发井筒安全智能巡检机器人,具备自主井壁爬行、环境参数检测、支护缺陷与危险源识别、井壁裂纹等状态评估和预警,提升建设期及服役期井筒的安全保障能力。

三十五、名称:巷道巡检机器人

基本要求:研发具有设备设施巡检、环境探测等功能的巷道巡检机器人,实现自主移动、精确定位、设备运行工况检测、设施状况诊断、巷道变形检测、有害气体检测等功能,替代人工对巷道进行巡检。

救援类

三十六、名称:井下抢险作业机器人

基本要求:研发巷道塌方、堵塞等狭小空间快速抢险救援作业机器人,具备自主行走、精确定位、井下环境识别、挖掘、钻扩、运送、远程遥控等功能,实现抢险作业无人化。

三十七、名称:矿井救援机器人

基本要求:研发适用于煤矿井下水、火及瓦斯灾后救援机器人,具备自主行走、导航定位、被困人员生命探测、音视频交互、紧急救护物资输送等功能,实现害后的恶劣环境被困人员自主搜寻。

三十八、名称:灾后搜救水陆两栖机器人

基本要求:研发灾后搜救水陆两栖机器人,具备GPS拒止环境下导航定位、陆基自主或遥控巡检、透水事故后水下航行器自动分离、被困人员搜索等功能,实现透水事故后井下快速搜救。

可以预期,在2022年前后,煤矿将逐渐出现机器人身影。

参考文献:

(科技部关于发布国家重点研发计划“智能机器人”等重点专项2019年度项目申报指南的通知)

在某种程度上机器人代替不了人类,工厂级的机器人只是在一个固定的岗位上不停的重复着同样的一个动作,没有思考能力,没有判断能力,简单的说就是一个机械工具,不像电影里的机器人会开车、会做饭会炒菜、会接生小孩等等和人类一样。假如煤矿里一个机器人做一个动作,整个产煤流程就需要无数个机器人组成一条生产线,那投入的资金也就相当大,而且在那样条件下的生产线很容易坏,总的来说不如精明的煤老板花几百块请一人干一天的开销来的实在,喜欢就请关注明哥吧,谢谢!

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作者: Anita

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