中國煤科沈陽研究院：攜手華為礦鴻，打造全球首批智能化煤礦機器人群
中國煤科沈陽研究院：攜手華為礦鴻，打造全球首批智能化煤礦機器人群
中國煤科沈陽研究院院特種機器人事業(yè)部
總經(jīng)理 王雷
在我國，煤炭占據(jù)了一次能源消費總量的70%左右，正是星羅棋布于全國的數(shù)千個煤礦的作業(yè)不息，才托舉起了我們的高效生產和美好生活!
當前，煤礦發(fā)展的核心命題是煤礦智能化，煤礦機器人則是煤礦智能化的重要技術支撐和設備保障。借助煤礦機器人，真正實現(xiàn)了煤礦安全控制由事后監(jiān)測向事前預警的飛躍。
國家發(fā)布的《煤礦機器人重點研發(fā)目錄》，明確了重點研發(fā)應用掘進、采煤、運輸、安控和救援5類、38種煤礦機器人，并對每種機器人的功能提出了具體要求。這意味著煤礦機器人的智能化發(fā)展也已經(jīng)提高到了國家層面。
然而，機器人技術的使用也面臨諸多的挑戰(zhàn)和亟待解決的問題：
首先是行業(yè)適配：任何一項新的技術的使用都需要有行業(yè)適配的場景，以及能夠相互支持、配合、協(xié)同加持的行業(yè)生態(tài)。
產業(yè)安全問題也非常重要，特別是智能化設備所搭載的操作系統(tǒng)等底層根技術的保障和可靠性。
更加本質和關鍵的則是智能化水平的提升：機器人的使用，以及機器人的智能化水平是衡量煤礦智能化的重要標準。決定機器人的智能化水平的關鍵，取決于機器人的感知能力、協(xié)同水平。單系統(tǒng)的應用只是“遠程化控制”。
作為中國煤礦領域智能化設備以及機器人研發(fā)的領軍企業(yè)，中國煤科沈陽研究院一直致力于高質量的煤礦機器人系統(tǒng)的創(chuàng)新研發(fā)和應用推廣。
華為礦鴻的問世，從ICT領域為這些挑戰(zhàn)和問題帶來了新的解決方案。
9月14日，國家能源集團和華為技術有限公司聯(lián)合發(fā)布了面向礦山領域的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)--礦鴻。國家能源供應的排頭兵--國能神東煤炭集團率先宣布商用發(fā)布，礦鴻作為一個全新的操作系統(tǒng)，自誕生之初就自帶商業(yè)應用場景，為行業(yè)的發(fā)展和建設奠定了堅實可靠的前提和基礎。作為國家能源集團煤礦機器人重要合作伙伴，中國煤科沈陽研究院推出了全球首批搭載礦鴻系統(tǒng)的智能化煤礦機器人群。
此次鴻蒙系統(tǒng)首次在工業(yè)領域取得應用，無論是對其自身發(fā)展，還是對我國工業(yè)生產領域擺脫對國外操作系統(tǒng)的依賴，規(guī)避基礎軟件的產業(yè)安全風險都有著重要意義。華為礦鴻操作系統(tǒng)的發(fā)布及推廣應用，為我國煤礦智能化建設提供堅實的軟件基礎和系統(tǒng)保障。
礦鴻為萬物互聯(lián)而生，為煤礦機器人的智能化帶來了諸多獨特價值：
1：機器人高級智能的實現(xiàn)，也需要整個系統(tǒng)升級和智能化的實現(xiàn)來協(xié)同配合煤礦智能化的高質量發(fā)展，其本質就是實現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)化，而要在煤礦領域實現(xiàn)這樣的升級，其必由之路就是首先構建起“統(tǒng)一標準、統(tǒng)一架構”萬物互聯(lián)的設備接入層基礎。所以，中國煤科集團等為代表的煤炭科技型企業(yè)與華為公司強強聯(lián)手，致力于將礦鴻操作系統(tǒng)應用于煤礦機器人和其他諸多礦山設備，就可以為所有礦山智能設備統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口和格式，并集成于一個互聯(lián)互通的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺之下。而在統(tǒng)一的平臺支撐下，隨著各種礦山設備運行產生的海量數(shù)據(jù)的收集、入湖并打造數(shù)據(jù)孿生，最后通過機器學習形成人工智能，才可以在智能礦山的實際運行過程中對大數(shù)據(jù)進行處理和輸出，進而實現(xiàn)報警和作業(yè)控制的自動化和智能化。2：機器人之間還要實現(xiàn)協(xié)同，智能化升級利用礦鴻系統(tǒng)分布式軟總線技術實現(xiàn)集群控制管理，升級了機器人自主運動規(guī)劃，升級機器人的協(xié)同水平。為智能機器人群的實現(xiàn)，提供了關鍵技術路徑。
3：提升機器人的感知水平
通過礦鴻，統(tǒng)一了數(shù)據(jù)接口，使能多種傳感器環(huán)境信息采集，實現(xiàn)底層設備兼容互聯(lián)控制和本體狀態(tài)信息獲取，通過傳感器等設備萬物互聯(lián)，將多信息的采集、分析、挖掘與處理進行有效梳理和深度融合，“礦鴻獨特的設備近場發(fā)現(xiàn)功能”，讓設備通過相互靠近，就能完成信息的讀取和交互，實現(xiàn)了不同系統(tǒng)間的智能協(xié)作。
4：改變作業(yè)方式，簡化操作、提升效率。
“礦鴻”的手機“一碰連”功能更是改變了傳統(tǒng)的設備數(shù)據(jù)顯示和維護的方式，使“無屏設備變有屏”、“小屏變大屏”。將手機靠近機器人，就可以通過手機屏讀取并對機器人進行操作和維護。面對多臺機器人，這樣的“一碰讀取信息”的全新操作，改變了井下作業(yè)人員的作業(yè)方式，極大提升了效率。
搭載礦鴻系統(tǒng)，煤礦智能機器人的發(fā)展和應用開啟了新的篇章。
2021年10月26日，搭載了礦鴻的三款智能機器人，分別是礦用仿生四足巡檢機器人、礦用變電所/水泵房巡檢機器人和礦用危險氣體巡檢機器人，它們又被命名為指揮者號、探險者號和探索者號，這三款機器人也亮相中國國際采礦展神東集團展區(qū)。
“探索者號”礦用仿生四足巡檢機器人利用礦鴻系統(tǒng)架構，實現(xiàn)了基于層次化體系的運動層控制、智能感知及自主導航。該機器人將礦鴻系統(tǒng)與機器人運動、決策以及交互系統(tǒng)有效結合，通過軟總線技術實現(xiàn)機器控制程序數(shù)據(jù)和巡檢數(shù)據(jù)的實時采集和分布式管理，保證了其作業(yè)能力與感知能力的無縫銜接，為煤礦復雜環(huán)境下的安控巡檢，提供了決策支撐。探索者號采用仿生四足驅動方式，最高可搭載25公斤負載，其視覺云臺具備可升降功能，并通過視覺和激光雷達復合導航方式實現(xiàn)了全自主導航。探索者號可搭載測溫型雙光譜紅外攝像儀，可對設備運行狀態(tài)監(jiān)測和儀表數(shù)據(jù)識別。
“指揮者號”礦用變電所\水泵房巡檢機器人使用了搭載礦鴻的控制器，并利用開放式接口，實現(xiàn)了激光雷達、攝像頭、紅外熱像儀及各種礦用傳感器設備有效融合，實現(xiàn)變電所\水泵房內設備的溫度識別、視頻監(jiān)控、儀表狀態(tài)識別、環(huán)境氣體濃度監(jiān)測、溫濕度監(jiān)測、粉塵濃度監(jiān)測等功能，并具備掃拖一體化功能，真正意義的實現(xiàn)井下自主巡檢，環(huán)境清潔，有效降低了煤礦人員負擔。
“探險者號”輪式礦用危險氣體巡檢機器人搭載激光雷達、甲烷傳感器、雙光譜攝像儀以及多種礦用傳感器設備，實現(xiàn)了井下巷道內甲烷聚集區(qū)域的濃度監(jiān)測、巷道壁及線纜的溫度監(jiān)測、巷道視頻監(jiān)控、溫濕度監(jiān)測、粉塵濃度監(jiān)測等功能，有效替代瓦斯檢查員，實現(xiàn)了對巷道的巡檢;“探險者號”通過搭載的激光雷達、IMU以及里程計，可實現(xiàn)巡檢環(huán)境地圖的創(chuàng)建，實現(xiàn)自主導航和自主巡檢;此外，探險者號搭載自主升降裝置，具備三維空間甲烷檢測能力，實現(xiàn)巡檢區(qū)域的全覆蓋。
作為此次推出礦鴻煤礦機器人的中國煤科沈陽研究院，其在煤礦機器人方面，已研發(fā)出面向不同場景、基于不同行走軌道及運控方式的巡檢機器人、變電所水泵房等固定場所輪式巡檢及輔助作業(yè)型機器人、自主噴漿機器人等巡檢作業(yè)類機器人20余種;中國煤科沈陽研究院還正在進行全自主式水倉清淤機器人、井下無人機、抓管機器人等前沿產品研發(fā);在關鍵技術方面，突破了復雜場景下機器人導航定位技術、液壓及電氣防爆機械臂技術、軌道機器人自發(fā)電技術、低溫區(qū)機器人可靠供電技術等十余項關鍵技術，在長續(xù)航高能量密度機器人動力技術、煤礦機器人高可靠、抗干擾通訊技術以及井下機器人群協(xié)同控制技術等方面也正進行專項研究。中國煤科沈陽研究院擁有國內領先的機器人學科研發(fā)團隊，打造了多場景煤礦機器人整體解決方案，同時在生產制造，應用服務方面實現(xiàn)了煤礦特質與機器人學科的深度融合，對推動煤礦領域機器人的應用起到了重要促進作用。攜手華為礦鴻，共贏未來智能礦山，相信通過礦鴻的加持，將成千上萬的智能設備和機器人，連接到工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，以實現(xiàn)煤礦智能化高質量發(fā)展會成為一種業(yè)界的常態(tài)和普遍選擇。
