中国煤科沈阳研究院：携手华为矿鸿，打造全球首批智能化煤矿机器人群
中国煤科沈阳研究院：携手华为矿鸿，打造全球首批智能化煤矿机器人群
中国煤科沈阳研究院院特种机器人事业部
总经理 王雷
在我国，煤炭占据了一次能源消费总量的70%左右，正是星罗棋布于全国的数千个煤矿的作业不息，才托举起了我们的高效生产和美好生活!
当前，煤矿发展的核心命题是煤矿智能化，煤矿机器人则是煤矿智能化的重要技术支撑和设备保障。借助煤矿机器人，真正实现了煤矿安全控制由事后监测向事前预警的飞跃。
国家发布的《煤矿机器人重点研发目录》，明确了重点研发应用掘进、采煤、运输、安控和救援5类、38种煤矿机器人，并对每种机器人的功能提出了具体要求。这意味着煤矿机器人的智能化发展也已经提高到了国家层面。
然而，机器人技术的使用也面临诸多的挑战和亟待解决的问题：
首先是行业适配：任何一项新的技术的使用都需要有行业适配的场景，以及能够相互支持、配合、协同加持的行业生态。
产业安全问题也非常重要，特别是智能化设备所搭载的操作系统等底层根技术的保障和可靠性。
更加本质和关键的则是智能化水平的提升：机器人的使用，以及机器人的智能化水平是衡量煤矿智能化的重要标准。决定机器人的智能化水平的关键，取决于机器人的感知能力、协同水平。单系统的应用只是“远程化控制”。
作为中国煤矿领域智能化设备以及机器人研发的领军企业，中国煤科沈阳研究院一直致力于高质量的煤矿机器人系统的创新研发和应用推广。
华为矿鸿的问世，从ICT领域为这些挑战和问题带来了新的解决方案。
9月14日，国家能源集团和华为技术有限公司联合发布了面向矿山领域的工业物联网操作系统--矿鸿。国家能源供应的排头兵--国能神东煤炭集团率先宣布商用发布，矿鸿作为一个全新的操作系统，自诞生之初就自带商业应用场景，为行业的发展和建设奠定了坚实可靠的前提和基础。作为国家能源集团煤矿机器人重要合作伙伴，中国煤科沈阳研究院推出了全球首批搭载矿鸿系统的智能化煤矿机器人群。
此次鸿蒙系统首次在工业领域取得应用，无论是对其自身发展，还是对我国工业生产领域摆脱对国外操作系统的依赖，规避基础软件的产业安全风险都有着重要意义。华为矿鸿操作系统的发布及推广应用，为我国煤矿智能化建设提供坚实的软件基础和系统保障。
矿鸿为万物互联而生，为煤矿机器人的智能化带来了诸多独特价值：
1：机器人高级智能的实现，也需要整个系统升级和智能化的实现来协同配合煤矿智能化的高质量发展，其本质就是实现工业互联网化，而要在煤矿领域实现这样的升级，其必由之路就是首先构建起“统一标准、统一架构”万物互联的设备接入层基础。所以，中国煤科集团等为代表的煤炭科技型企业与华为公司强强联手，致力于将矿鸿操作系统应用于煤矿机器人和其他诸多矿山设备，就可以为所有矿山智能设备统一数据接口和格式，并集成于一个互联互通的工业互联网平台之下。而在统一的平台支撑下，随着各种矿山设备运行产生的海量数据的收集、入湖并打造数据孪生，最后通过机器学习形成人工智能，才可以在智能矿山的实际运行过程中对大数据进行处理和输出，进而实现报警和作业控制的自动化和智能化。2：机器人之间还要实现协同，智能化升级利用矿鸿系统分布式软总线技术实现集群控制管理，升级了机器人自主运动规划，升级机器人的协同水平。为智能机器人群的实现，提供了关键技术路径。
3：提升机器人的感知水平
通过矿鸿，统一了数据接口，使能多种传感器环境信息采集，实现底层设备兼容互联控制和本体状态信息获取，通过传感器等设备万物互联，将多信息的采集、分析、挖掘与处理进行有效梳理和深度融合，“矿鸿独特的设备近场发现功能”，让设备通过相互靠近，就能完成信息的读取和交互，实现了不同系统间的智能协作。
4：改变作业方式，简化操作、提升效率。
“矿鸿”的手机“一碰连”功能更是改变了传统的设备数据显示和维护的方式，使“无屏设备变有屏”、“小屏变大屏”。将手机靠近机器人，就可以通过手机屏读取并对机器人进行操作和维护。面对多台机器人，这样的“一碰读取信息”的全新操作，改变了井下作业人员的作业方式，极大提升了效率。
搭载矿鸿系统，煤矿智能机器人的发展和应用开启了新的篇章。
2021年10月26日，搭载了矿鸿的三款智能机器人，分别是矿用仿生四足巡检机器人、矿用变电所/水泵房巡检机器人和矿用危险气体巡检机器人，它们又被命名为指挥者号、探险者号和探索者号，这三款机器人也亮相中国国际采矿展神东集团展区。
“探索者号”矿用仿生四足巡检机器人利用矿鸿系统架构，实现了基于层次化体系的运动层控制、智能感知及自主导航。该机器人将矿鸿系统与机器人运动、决策以及交互系统有效结合，通过软总线技术实现机器控制程序数据和巡检数据的实时采集和分布式管理，保证了其作业能力与感知能力的无缝衔接，为煤矿复杂环境下的安控巡检，提供了决策支撑。探索者号采用仿生四足驱动方式，最高可搭载25公斤负载，其视觉云台具备可升降功能，并通过视觉和激光雷达复合导航方式实现了全自主导航。探索者号可搭载测温型双光谱红外摄像仪，可对设备运行状态监测和仪表数据识别。
“指挥者号”矿用变电所\水泵房巡检机器人使用了搭载矿鸿的控制器，并利用开放式接口，实现了激光雷达、摄像头、红外热像仪及各种矿用传感器设备有效融合，实现变电所\水泵房内设备的温度识别、视频监控、仪表状态识别、环境气体浓度监测、温湿度监测、粉尘浓度监测等功能，并具备扫拖一体化功能，真正意义的实现井下自主巡检，环境清洁，有效降低了煤矿人员负担。
“探险者号”轮式矿用危险气体巡检机器人搭载激光雷达、甲烷传感器、双光谱摄像仪以及多种矿用传感器设备，实现了井下巷道内甲烷聚集区域的浓度监测、巷道壁及线缆的温度监测、巷道视频监控、温湿度监测、粉尘浓度监测等功能，有效替代瓦斯检查员，实现了对巷道的巡检;“探险者号”通过搭载的激光雷达、IMU以及里程计，可实现巡检环境地图的创建，实现自主导航和自主巡检;此外，探险者号搭载自主升降装置，具备三维空间甲烷检测能力，实现巡检区域的全覆盖。
作为此次推出矿鸿煤矿机器人的中国煤科沈阳研究院，其在煤矿机器人方面，已研发出面向不同场景、基于不同行走轨道及运控方式的巡检机器人、变电所水泵房等固定场所轮式巡检及辅助作业型机器人、自主喷浆机器人等巡检作业类机器人20余种;中国煤科沈阳研究院还正在进行全自主式水仓清淤机器人、井下无人机、抓管机器人等前沿产品研发;在关键技术方面，突破了复杂场景下机器人导航定位技术、液压及电气防爆机械臂技术、轨道机器人自发电技术、低温区机器人可靠供电技术等十余项关键技术，在长续航高能量密度机器人动力技术、煤矿机器人高可靠、抗干扰通讯技术以及井下机器人群协同控制技术等方面也正进行专项研究。中国煤科沈阳研究院拥有国内领先的机器人学科研发团队，打造了多场景煤矿机器人整体解决方案，同时在生产制造，应用服务方面实现了煤矿特质与机器人学科的深度融合，对推动煤矿领域机器人的应用起到了重要促进作用。携手华为矿鸿，共赢未来智能矿山，相信通过矿鸿的加持，将成千上万的智能设备和机器人，连接到工业物联网系统，以实现煤矿智能化高质量发展会成为一种业界的常态和普遍选择。
