王雷：未来3-5年是煤矿机器人爆发式增长的窗口期

煤炭是我国重要的一次能源，全国每天有近两百余万矿工在高危、高温、高湿、高粉尘环境下进行高强度作业，我国煤矿产业在少人化、无人化方面还有提升空间。在2023“机器人+”大会上，中煤科工机器人科技有限公司副总经理王雷介绍了我国煤矿机器人的现状及发展趋势，点出煤矿机器人需求旺盛，其技术支撑、产品实现和产业建设需同步推进，以迎接发展机遇期。

▲中煤科工机器人科技有限公司副总经理 王雷

为落实《“十四五”机器人产业发展规划》重点任务，加快拓展我国机器人产业应用落地，工业和信息化部等十七部门印发《“机器人+”应用行动实施方案》，将机器人和各行业深度融合作为机器人市场实现高质量发展的重要着力点。“机器人+场景”的深度应用，是各行业智能化发展的重要方向。

煤矿机器人是煤矿智能化的重要支撑

据统计，煤矿井下从业人员新发尘肺病占煤矿新发职业病比例超过70%。以煤矿机器人为代表的特种机器人走入行业应用，是提升从业人员安全、实现能源供给稳定的重要保障。

早期，煤矿机器人指辅助煤矿事故后救援工作的煤矿救援探测机器人，此类机器人缺少理论支撑，仅搭载了简单的防爆技术，还需要人为控制与决策。2020年起，智能检测、采、掘、运等作业机器人开始受到重视，随着多种煤矿智能传感器、控制器的涌现，科研人员对煤矿机器人的理解更为深入，部分产品已经进入“深水区”。2022年，《科技部关于支持建设新一代人工智能示范应用场景的通知》正式出台，工信部等4部门发布《关于公布农业、建筑、医疗、矿山领域机器人典型应用场景名单的通知》，煤矿机器人迎来高速发展期。随着机器人成熟度提升，“机器替人”效果逐步显现。未来，单体智能化及集群发展必将进一步助推煤矿智能化建设。

煤矿机器人技术不断成熟、产品逐步丰富、产业前景光明，但仍然任重道远。煤矿机器人的核心是嵌入场景的工艺机器人化，限制其实用化程度的主要原因在于煤矿场景环境特征和煤矿作业工艺任务特征，二者使机器人在边界条件约束、结构设计、运动控制等方面迎来极大挑战。环境特征主要表现为高粉尘、低照度、GPS拒止、狭小空间、非结构化地形等，为作业、通信和感知带来技术难题；煤矿作业工艺任务特征主要为巡检对象复杂多样、巡检作业标准化程度低、作业环境及场景多变、连续作业时间长。另外，煤矿机器人在共性架构上，存在共性技术供给能力不足、产品研发支撑能力不足、品质持续提升能力不足、产品应用及保障能力不足的四大问题，同时在核心零部件、核心软件、应用工艺机器人化等三个层面存在大量无替代方案、依赖进口、仍需攻关等情况。由于煤矿井下环境的特殊性和复杂性，以及当前技术架构、标准规范缺失等问题，煤矿机器人发展仍处于起步阶段。

煤矿机器人发展存在八个问题

目前煤矿机器人的发展存在以下八个需要重点思考和解决的核心问题。

分类标准：分类标准仍需进一步细化，打通场景与技术路线的衔接。现有分类标准主要依据场景划分类别，未考虑技术路线影响，对于全矿井生产工艺体系下对应的作业工艺机器人化梳理不清晰。

巡检机器人：面向采空区、回风立井等极端复杂受限场景，机器人研发进展缓慢。技术脉络需进一步完善，如AI技术不能支持井下特殊环境下仿人化决策等。

辅助作业机器人：危重场合辅助作业机器人落地应用难。缺乏通用技术架构，小型化防爆、作业目标识别、机械臂控制、车臂协同控制等关键技术尚未突破。

救援机器人：救援机器人以样机为主，环境变化大、实际应用少，实用化程度低。针对狭小空间、恶劣工况下的机器人整机系统设计难，与救援实际环境结合不紧密；空间狭小、地形复杂，感知、探测、作业等关键技术尚未突破。

产业链：供应链体系不完善，短板及“卡脖子”问题尚未解决。小型化感知单元缺失、传统算力平台功耗高，制约其在煤矿场景下实际应用；缺少推动供应链体系完善的组织；ROS控制系统、控制器等核心单元依赖进口。

标准测试规范、体系：缺少测试平台及规范，缺少标准体系，缺少满足井下条件的测试环境及实验室。

行业人才：“机器人+煤矿”解决方案弱，难以真实模拟井下场景，且机器人开发人员对煤矿环境不理解，现场机器人交付、调试人才缺失，“机器人+煤矿”创新应用复合型高端人才缺失。

煤矿与机器人融合：煤矿领域与机器人领域的交流组织与沟通机制尚未建立，使用户及厂家对机器人定义与需求不匹配。机器人技术研发人员不了解煤矿场景，煤矿领域技术人员的机器人思维不强，两方专家缺少沟通交流的平台，导致行业人才、供应链厂家难以支撑行业落地应用，产业发展进程缓慢。

当前，我国煤矿机器人市场需求旺盛。随着相关政策的落地和共性关键技术的持续攻关，人工智能、大数据、5G通信等新技术与煤矿机器人将持续融合，使机器人与煤矿场景的结合更为深入，同时应用工艺机器人化能力逐步增强。未来3-5年，以煤矿机器人为代表的特种机器人产业，将处于技术急剧变革、市场爆发式增长的风口期。煤矿机器人是煤矿智能化的重要研究方向与核心装备支撑，未来将成为国内机器人发展的重中之重。

本文根据中煤科工机器人科技有限公司副总经理王雷，在2023“机器人+”大会上的演讲整理而成，经编辑。