編者按：

2022世界機(jī)器人大會(huì)主論壇群星璀璨，產(chǎn)、學(xué)、研各領(lǐng)域大咖齊聚首，共話巔峰，為機(jī)器人未來(lái)發(fā)展領(lǐng)航。

峰會(huì)現(xiàn)場(chǎng)，中信重工開(kāi)誠(chéng)智能裝備有限公司董事長(zhǎng)陸文濤發(fā)表了題為《煤礦機(jī)器人的應(yīng)用實(shí)踐》的演講。以下為陸文濤演講內(nèi)容的整理。

災(zāi)事故探測(cè)，以及采空區(qū)封閉工作面起風(fēng)、井巷修復(fù)等危險(xiǎn)作業(yè)區(qū)域環(huán)境探測(cè)。

同時(shí)，隨著機(jī)器人種類越來(lái)越多，為了便于機(jī)器人的管理和維護(hù)，我們還提供機(jī)器人云平臺(tái)。機(jī)器人云平臺(tái)是結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)、數(shù)據(jù)采集和數(shù)字孿生技術(shù)，用數(shù)字化的手段結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際建設(shè)各類監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)虛擬場(chǎng)景關(guān)鍵指標(biāo)、生產(chǎn)狀態(tài)和真實(shí)場(chǎng)景孿生映射，達(dá)到信息管理集控化、監(jiān)控內(nèi)容可視化和信息獲取及時(shí)化的目的。上面向大家展示是基于GES和數(shù)字孿生實(shí)現(xiàn)機(jī)器人云平臺(tái)的展示，可以對(duì)煤礦多品種多款機(jī)器人進(jìn)行管理。

剛才向大家報(bào)告的是煤礦機(jī)器人應(yīng)用簡(jiǎn)單的實(shí)踐，煤礦機(jī)器人在實(shí)際應(yīng)用中還要通過(guò)人工智能進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。如何讓機(jī)器人像人一樣感知和理解，我們?cè)跈C(jī)器人中使用人工智能相關(guān)技術(shù)，通過(guò)視覺(jué)、觸覺(jué)、嗅覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)等方式感知環(huán)境，然后提取相應(yīng)特征多模態(tài)融合，完成對(duì)場(chǎng)景理解，模仿人去完成工作。我們識(shí)別目標(biāo)主要涵蓋人員安全、設(shè)備安全、生產(chǎn)過(guò)程安全和環(huán)境安全相關(guān)因素。人工智能在煤礦機(jī)器人領(lǐng)域解決主要關(guān)鍵問(wèn)題，包括檢測(cè)人員穿戴是否安全、危險(xiǎn)行為等，生產(chǎn)過(guò)程中皮帶跑偏、堆煤、泄漏、噴射等檢測(cè)，閥門、電機(jī)、線路儀表、異常聲音等設(shè)備狀態(tài)的安全檢測(cè)。

在實(shí)現(xiàn)機(jī)器人智能化過(guò)程，我們使用了以下相關(guān)技術(shù)，包括圖像處理技術(shù)、音頻處理技術(shù)、機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)，圖像領(lǐng)域技術(shù)主要是邊緣檢測(cè)、圖像分割、形象學(xué)處理、特征匹配；音頻處理主要是時(shí)域分析、頻域分析；機(jī)器學(xué)習(xí)和深度協(xié)定主要基于決策樹(shù)、循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)對(duì)煤礦井下數(shù)據(jù)分析和挖掘，建立數(shù)據(jù)庫(kù)并逐步完善數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)大數(shù)據(jù)分析實(shí)現(xiàn)智能控制。

這是三個(gè)煤礦井下機(jī)器人應(yīng)用主要技術(shù)，一是環(huán)境感知技術(shù)，機(jī)器人視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、嗅覺(jué)、觸覺(jué)以及空間檢測(cè)分析和多模態(tài)感知融合分析。導(dǎo)航技術(shù)主要是利用激光、視覺(jué)、管道傳感器進(jìn)行自主導(dǎo)航和避障，智能交互包括AR和VR。

首先是機(jī)器人視覺(jué)檢測(cè)分析，主要基于可見(jiàn)光攝像頭，對(duì)關(guān)鍵過(guò)程、目標(biāo)設(shè)備、人員相關(guān)檢測(cè)和異物相關(guān)檢測(cè)。機(jī)器人觸覺(jué)主要是紅外熱成像技術(shù)，它會(huì)對(duì)煤礦井下旋轉(zhuǎn)部件溫度信息進(jìn)行檢測(cè)和報(bào)警。機(jī)器人聽(tīng)覺(jué)檢測(cè)分析主要是聲文檢測(cè)，也就是音頻檢測(cè)，尤其是音頻異響的檢測(cè)，采用Clear Speech自適應(yīng)動(dòng)態(tài)降噪處理技術(shù)，結(jié)合音頻特征，提取與檢測(cè)算法識(shí)別，判斷是否有異常聲音。嗅覺(jué)技術(shù)是機(jī)器人集成多參數(shù)氣體探測(cè)傳感器和煙霧傳感器，能夠準(zhǔn)確檢測(cè)環(huán)境中的甲烷、硫化氫、一氧化碳、氧氣等氣體濃度和煙霧是否超線，及時(shí)發(fā)現(xiàn)氣體超標(biāo)或者氣體泄漏進(jìn)行預(yù)警。機(jī)器人的空間感知分析主要是通過(guò)激光點(diǎn)云，對(duì)井下構(gòu)建，尤其是井下巷道進(jìn)行檢測(cè)和分析，機(jī)器人集成激光雷達(dá)掃描系統(tǒng)，利用三維激光掃描儀對(duì)井下巷道進(jìn)行探測(cè)，識(shí)別巷道結(jié)構(gòu)面，提取分析傾角、跡長(zhǎng)、間距等，監(jiān)測(cè)巷道形變、片幫、底鼓、地位水平、垂直位移等。機(jī)器人導(dǎo)航與避障，主要是基于激光SLAM、視覺(jué)SLAM和磁導(dǎo)航融合，集成了激光、視覺(jué)、慣性等傳感器，在井下的水泵房、變電所、運(yùn)輸打巷等不同場(chǎng)景下自主導(dǎo)航避障。多傳感器融合技術(shù)，實(shí)際上是把多種傳感器感知到目標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)治理，通過(guò)數(shù)據(jù)治理來(lái)逐漸提取特征，最后提供邏輯決策。右面這張圖是一個(gè)應(yīng)用案例，通過(guò)可見(jiàn)光和多線激光融合，提高識(shí)別準(zhǔn)確率，降低單一傳感器因環(huán)境變化導(dǎo)致的誤檢概率。

智能交互首先是VR技術(shù)，也就是通過(guò)全景攝像裝置展示井下全景圖像。AR控制基于增強(qiáng)技術(shù)AR場(chǎng)景輸出，AR在煤礦中應(yīng)用將真實(shí)煤礦關(guān)鍵場(chǎng)景和虛擬世界信息無(wú)縫集成增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)。AR模擬仿真將真實(shí)信息映射到虛擬世界，直觀映射真實(shí)工作狀態(tài)。

第四部分是向大家匯報(bào)一下煤礦機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)。煤礦機(jī)器人當(dāng)前剛完成了0—1的步驟，雖然經(jīng)歷了很多年，但是到目前剛剛完成0—1的步驟，從1到N我們還有漫長(zhǎng)的路要走，所以我提供幾點(diǎn)煤礦機(jī)器人幾個(gè)發(fā)展方向，并不一定很全。第一是多機(jī)器人協(xié)同作業(yè)技術(shù)；第二是機(jī)器人智能化以及結(jié)構(gòu)上小型化、模塊化；第三可靠通信技術(shù)；第四驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)高適應(yīng)性技術(shù)；第五安全充電及新能源電池應(yīng)用；第六防爆材料輕量化。

多機(jī)器人協(xié)作技術(shù)看，當(dāng)前煤礦井下應(yīng)用機(jī)器人有些巷道、作業(yè)面環(huán)境非常復(fù)雜，任務(wù)也非常復(fù)雜，通常需要多個(gè)或者多種機(jī)器人協(xié)同作業(yè)，隨著機(jī)器人數(shù)量的增加，機(jī)器人信息有效處理及決策控制會(huì)成為問(wèn)題。多傳感器信息感知、協(xié)同軌跡歸還、作業(yè)碰撞與干涉規(guī)避、多機(jī)器人多位信息協(xié)同和導(dǎo)航算法技術(shù)都是當(dāng)前通用機(jī)器人行業(yè)已經(jīng)逐步解決，但是煤礦機(jī)器人領(lǐng)域面對(duì)這種場(chǎng)景是復(fù)雜難題，組織多個(gè)機(jī)器人完成復(fù)雜任務(wù)，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜地形環(huán)境中多任務(wù)協(xié)同控制、多機(jī)器人協(xié)同控制與高效作業(yè)，是今后煤礦機(jī)器人研究一個(gè)新的課題。智能化、小型化和模塊化，智能化通過(guò)多種智能化技術(shù)融合，進(jìn)一步提升機(jī)器人智能化水平，提升對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性，使煤礦井下機(jī)器人替代人更廣泛，這是當(dāng)前一個(gè)主要的發(fā)展路徑。第二是小型化，在保證機(jī)器人功能的基礎(chǔ)上，盡量使機(jī)器人小型化，增加機(jī)器人的靈活性。第三是模塊化，采用模塊化設(shè)計(jì)，更換不同模塊即可實(shí)現(xiàn)不同功能，增加機(jī)器人的通用性。通訊技術(shù)，煤礦井下當(dāng)前發(fā)展通訊主要是4G、5G、WiFi6，目前這些技術(shù)也在做融合，在不同場(chǎng)景下不同技術(shù)有可靠性的基礎(chǔ)，機(jī)器人隨著通訊技術(shù)可靠性逐漸延伸使用環(huán)境。

第四是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的適應(yīng)性技術(shù)。煤礦井下環(huán)境復(fù)雜惡劣，所以機(jī)器人動(dòng)力學(xué)建模較為困難，運(yùn)動(dòng)適應(yīng)性差，整機(jī)能耗高，所以效率低下，機(jī)器人運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性差，面對(duì)環(huán)境單一驅(qū)動(dòng)方式，很多場(chǎng)景下無(wú)法滿足，因此需要研究適用于煤礦環(huán)境復(fù)合驅(qū)動(dòng)技術(shù)，比如說(shuō)輪腿式、仿生式。安全充電與新能源電池，充電在通用行業(yè)，充電是一個(gè)很簡(jiǎn)單的問(wèn)題，但是煤礦井下充電安全性已經(jīng)被提了嚴(yán)格要求和限制，如何進(jìn)一步提高煤礦機(jī)器人充電安全性，使煤礦井下更廣泛應(yīng)用機(jī)器人，這是當(dāng)前非常重要的課題。第二為了讓機(jī)器人更輕便，如何來(lái)采用新能源的電池，比如說(shuō)納米電池、石墨烯電池，讓機(jī)器人更輕便更小巧。最后一點(diǎn)也是希望機(jī)器人更輕便也就是防爆材料輕量化，目前機(jī)器人基本采用隔爆型，目前材料采用Q235鋼板，它比較笨重，導(dǎo)致整個(gè)機(jī)器人比較笨重。所以要研究新非金屬材料或者是輕制金屬材料，來(lái)把機(jī)器人變的更輕便。

隨著機(jī)器人等智能科技不斷發(fā)展和成熟，煤礦機(jī)器人及智能化裝備必將越來(lái)越多地應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中，實(shí)現(xiàn)各生產(chǎn)管理環(huán)節(jié)的智能化運(yùn)行。未來(lái)，科學(xué)院所、大學(xué)、裝備制造企業(yè)、煤礦使用單位將展開(kāi)更深入的合作，圍繞煤礦生產(chǎn)管理需求發(fā)揮技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)勢(shì)，研制出更多適用于不同場(chǎng)景煤礦智能機(jī)器人，推動(dòng)煤礦行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)和高質(zhì)量發(fā)展。

以上是我匯報(bào)的內(nèi)容，不足之處還請(qǐng)大家指正，謝謝！

—— 陸文濤