來源：中國煤炭報

近日，在山東能源新礦集團(tuán)翟鎮(zhèn)煤礦三采聯(lián)絡(luò)巷掘進(jìn)迎頭，一臺無人駕駛掘進(jìn)機(jī)正有條不紊地截割煤巖。在迎頭300米之外的集控室里，僅有1人通過顯示屏監(jiān)控作業(yè)過程。

經(jīng)過在翟鎮(zhèn)煤礦持續(xù)進(jìn)行性能測試和程序優(yōu)化，由新礦集團(tuán)自主研發(fā)的國內(nèi)首臺懸臂式自主決策智能控制掘進(jìn)機(jī)器人完成工業(yè)試驗，實現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)。

實時精準(zhǔn)定位，掘進(jìn)機(jī)有了“神經(jīng)元”和“智慧腦”

長10米、重約60噸的龐然大物，如何在井下實現(xiàn)智能控制？關(guān)鍵就是研發(fā)團(tuán)隊為掘進(jìn)機(jī)裝上了“神經(jīng)元”和“智慧腦”。

新礦集團(tuán)副總工程師、新礦信息技術(shù)公司經(jīng)理孫常軍介紹，懸臂式自主決策智能控制掘進(jìn)機(jī)器人由懸臂式掘進(jìn)機(jī)和主動式光學(xué)定位測量裝置組成。

“在前兩臺樣機(jī)現(xiàn)場試驗、驗證算法正確性的基礎(chǔ)上，我們向廠家定制了一臺掘進(jìn)機(jī)，搭載壓力、位移、溫度、轉(zhuǎn)速、電壓、電流、姿態(tài)等10余種60多個傳感器?！睂O常軍說，“自主研制的主動式光學(xué)定位測量裝置，可對掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行實時精準(zhǔn)定位，模擬掘進(jìn)機(jī)工作過程、巷道斷面變化，自動控制掘進(jìn)機(jī)截割作業(yè)?！?/span>

據(jù)了解，依托2019年度山東省重大科技創(chuàng)新工程項目“深地資源智能化掘進(jìn)重大關(guān)鍵技術(shù)和成套裝備研發(fā)與示范應(yīng)用”相關(guān)課題，新礦集團(tuán)對掘進(jìn)機(jī)器人展開系統(tǒng)研究，從提出“智能掘進(jìn)”構(gòu)想到成功應(yīng)用，取得多項核心技術(shù)突破。

新礦集團(tuán)掘進(jìn)機(jī)器人研發(fā)團(tuán)隊發(fā)明了一種適用于掘進(jìn)機(jī)的精確測量和定位方法，能夠?qū)崟r追蹤并精準(zhǔn)測量掘進(jìn)機(jī)及其部件的三維空間坐標(biāo)，攻克了掘進(jìn)機(jī)機(jī)器人化的關(guān)鍵核心技術(shù)。2023年7月，經(jīng)過第三方公司檢測，該掘進(jìn)機(jī)器人定位誤差小于44毫米、截割誤差小于66毫米，達(dá)到業(yè)內(nèi)領(lǐng)先水平。

新礦集團(tuán)研發(fā)出一套掘進(jìn)機(jī)器人數(shù)字孿生交互系統(tǒng)，可實時模擬掘進(jìn)工作面現(xiàn)場情況，包括掘進(jìn)機(jī)、截割頭空間位置變化等，解決了掘進(jìn)機(jī)遠(yuǎn)程控制時工作面不可見等難題。

通過自主決策智能控制系統(tǒng)，該掘進(jìn)機(jī)器人既能按規(guī)劃路徑行走到巷道斷面前、按規(guī)劃路徑進(jìn)行截割，又能根據(jù)空間位置、巖壁硬度變化自動調(diào)整截割頭運動路徑、截割臂擺動速度。

6月17日，山東省科技廳組織專家通過視頻連線方式對掘進(jìn)機(jī)器人示范工程進(jìn)行考察，認(rèn)定該掘進(jìn)機(jī)器人具備一鍵啟動、自主定位、智能截割功能。

改變生產(chǎn)方式，工作效率提高30%以上

“以前，人工現(xiàn)場操作掘進(jìn)機(jī)，截割1米，用時約30分鐘。一般需要2人，1人操作、1人監(jiān)護(hù)。截割時，迎頭粉塵大、視線差，經(jīng)常要降低速度，等待降塵。”翟鎮(zhèn)煤礦掘進(jìn)機(jī)司機(jī)袁強(qiáng)說，“現(xiàn)在，只需要1人在集控室操作。常態(tài)下，一鍵發(fā)出啟動指令，即可控制掘進(jìn)機(jī)自動進(jìn)行全斷面截割作業(yè)。出現(xiàn)異常情況時，才需要人工接管、處理故障?！?/span>

翟鎮(zhèn)煤礦礦長白長江介紹，應(yīng)用掘進(jìn)機(jī)器人后，不但減少了降塵間歇時間，還能智能規(guī)劃截割路徑、智能控制截割速度，截割1米一般用時不到20分鐘，工作效率提高30%以上。

“2023年2月，中國煤炭工業(yè)協(xié)會鑒定該成果達(dá)到國際先進(jìn)水平。2023年11月，該成果入選2023能源企業(yè)信息化創(chuàng)新成果與實踐案例。2024年7月，該成果獲評第六屆全國設(shè)備管理與技術(shù)創(chuàng)新成果一等獎……”說起獲得的榮譽，新礦集團(tuán)總經(jīng)理助理馬勇難掩激動之情，“這套全新的系統(tǒng)方案，將以其出色的效率和安全性，賦予新時代煤礦工人新的形象和尊嚴(yán)?！?/span>

截至目前，懸臂式自主決策智能控制掘進(jìn)機(jī)器人獲發(fā)明專利授權(quán)5件、軟件著作權(quán)5項。

“我們將不斷跟進(jìn)配套、完善功能，推進(jìn)掘進(jìn)機(jī)器人在全煤及半煤巖巷道的常態(tài)化應(yīng)用?！毙碌V集團(tuán)黨委書記、董事長王乃國表示。