團(tuán)隊簡介

常州科研試制中心有限公司（簡稱常州科試）前身是1978年成立的煤炭科學(xué)研究總院常州科研試制中心，是國內(nèi)從事煤礦輔助運(yùn)輸裝備的專業(yè)研究單位，擁有省級防爆車輛工程研究中心和重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，是煤礦專用設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會輔助運(yùn)輸設(shè)備分會所在地和中國煤炭學(xué)會煤礦運(yùn)輸專業(yè)委員會輔助運(yùn)輸學(xué)組掛靠單位，承擔(dān)和主持煤礦輔助運(yùn)輸裝備技術(shù)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化和學(xué)術(shù)交流工作。

煤礦輔助運(yùn)輸機(jī)器人系統(tǒng)研發(fā)團(tuán)隊（簡稱團(tuán)隊）為常州科試創(chuàng)新標(biāo)桿團(tuán)隊，主要承擔(dān)煤礦輔助運(yùn)輸智能裝備及輔助運(yùn)輸機(jī)器人系統(tǒng)的研究與應(yīng)用，團(tuán)隊共有22人，其中正高級職稱1人，副高級職稱15人，團(tuán)隊以“科試，讓煤礦輔助運(yùn)輸更高效、更安全、更環(huán)保、更舒適、更智能”為己任，致力于煤礦輔助運(yùn)輸裝備及其電動化、智能化、充換電等技術(shù)研究，先后獲省部級以上科學(xué)獎勵11項(xiàng)，發(fā)明專利60余項(xiàng)，獲得國家技術(shù)發(fā)明二等獎1項(xiàng)，還研制出一大批代表國際先進(jìn)水平的重大技術(shù)裝備，在軌道運(yùn)輸、無軌運(yùn)輸、架空運(yùn)輸以及充換電等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了創(chuàng)新突破。

文章來源：《智能礦山》2025年第5期“專訪”欄目

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創(chuàng)新模式

突破輔助運(yùn)輸全流程無人化作業(yè)關(guān)鍵技術(shù)

為了解輔助運(yùn)輸智能化建設(shè)現(xiàn)狀，團(tuán)隊走訪調(diào)研了陜西、山西、山東、貴州、東北等地區(qū)共計15個礦井，結(jié)合目前普遍存在的轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)多、運(yùn)輸效率低、轉(zhuǎn)載安全隱患大等問題，創(chuàng)造性提出了基于煤礦井下的標(biāo)準(zhǔn)化智能運(yùn)輸新思路。從輔助運(yùn)輸標(biāo)準(zhǔn)化裝載技術(shù)、自動化轉(zhuǎn)載技術(shù)及輔助運(yùn)輸車輛自主行為決策技術(shù)3個方面開展輔助運(yùn)輸機(jī)器人系統(tǒng)研究；并提出了標(biāo)準(zhǔn)化輔助運(yùn)輸新模式，開發(fā)了標(biāo)準(zhǔn)容器與專用平板車及智能抓取裝置，實(shí)現(xiàn)了輔助運(yùn)輸裝載的標(biāo)準(zhǔn)化；研發(fā)了基于機(jī)器視覺與RFID融合的標(biāo)準(zhǔn)容器識別定位技術(shù)，研制了空軌-地軌之間標(biāo)準(zhǔn)容器的轉(zhuǎn)載裝置，實(shí)現(xiàn)了輔助運(yùn)輸?shù)淖詣踊D(zhuǎn)載；研發(fā)了自適應(yīng)制動與自主驅(qū)動技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了輔助運(yùn)輸車輛自主運(yùn)行決策。團(tuán)隊研發(fā)的重要關(guān)鍵技術(shù)包括以下3個方面。

（1）井下物料標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)輸技術(shù)

針對井下各種物料運(yùn)輸需求歸類梳理，研制了6種標(biāo)準(zhǔn)化容器及配套平板車如圖1所示，滿足不同物料形式的運(yùn)輸。標(biāo)準(zhǔn)化容器參考地面物流集裝箱固定及吊裝原理，不同種類標(biāo)準(zhǔn)容器統(tǒng)一連接型式與吊裝位置，實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)容器與平板車的自動連接和脫離。研制的單軌吊自動轉(zhuǎn)載系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了物料運(yùn)輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)化，為智能化、無人化駕駛系統(tǒng)提供了技術(shù)支撐。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)容器

（2）輔助運(yùn)輸自動化轉(zhuǎn)載技術(shù)

煤礦井下環(huán)境復(fù)雜，濕度大、粉塵大、光線暗、電磁干擾等，如何實(shí)現(xiàn)礦井環(huán)境下的物料自主識別是技術(shù)難點(diǎn)。針對吊裝標(biāo)準(zhǔn)容器時人工對位偏差大、效率低的問題，研制的標(biāo)準(zhǔn)容器視覺識別定位系統(tǒng)成功實(shí)現(xiàn)全流程物料自動化轉(zhuǎn)載（圖2），為消除巷道內(nèi)低光照、高粉塵的環(huán)境對識別定位的不利影響，團(tuán)隊在實(shí)驗(yàn)室模擬多場景復(fù)雜環(huán)境下，用1年半的時間對智能識別模型進(jìn)行測試優(yōu)化訓(xùn)練，構(gòu)建的自學(xué)習(xí)模糊算法視覺技術(shù)實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)容器和平板車的高準(zhǔn)確率識別和定位。

圖2 輔助運(yùn)輸機(jī)器人自動轉(zhuǎn)載流程

團(tuán)隊研發(fā)的單軌吊轉(zhuǎn)載機(jī)器人如圖3所示，由輔助運(yùn)輸機(jī)器人系統(tǒng)、若干組驅(qū)動單元（圖4）、標(biāo)準(zhǔn)容器智能識別定位系統(tǒng)組成。轉(zhuǎn)載機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了對標(biāo)準(zhǔn)容器的自主識別定位、自動抓取、自動起吊、自動轉(zhuǎn)載、自動回航全流程自動轉(zhuǎn)載。解決了巷道內(nèi)人工捆掛勞動強(qiáng)度大、手動起吊物料效率低、用工多、事故率高等突出問題，實(shí)現(xiàn)了井下物料裝運(yùn)作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化和智能化。

圖3 單軌吊轉(zhuǎn)載機(jī)器人

圖4 驅(qū)動單元

（3）輔助運(yùn)輸車輛自主行為決策技術(shù)

針對巷道內(nèi)變坡、轉(zhuǎn)彎、道岔、風(fēng)門、路障等復(fù)雜路況下人工駕駛的安全隱患，研制了井下防爆單軌吊智能駕駛系統(tǒng)（圖5、圖6），由AI攝像儀、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、超聲波雷達(dá)、車載域控制 器、車載智能終端等防爆設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了煤礦井下單軌吊的環(huán)境感知與自主決策，基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的速度自適應(yīng)控制策略，實(shí)現(xiàn)了采區(qū)輔助運(yùn)輸車輛的智能駕駛等。

圖5 有駕駛室的智能駕駛系統(tǒng)

圖6 無駕駛室的智能駕駛系統(tǒng)

單軌吊井下自主運(yùn)行試驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)容器自主抓取試驗(yàn)分別如圖7—圖8所示，實(shí)現(xiàn)了以下4個方面的功能。

（a）智能駕駛：單軌吊在運(yùn)行過程中，通過多源融合技術(shù)和車載智能終端實(shí)時交互技術(shù)等，可實(shí)時與遠(yuǎn)程調(diào)度平臺（智能座艙）實(shí)時交互，實(shí)現(xiàn)單軌吊智能駕駛。

（b）精準(zhǔn)停車：具備精確的車輛速度與運(yùn)行里程數(shù)據(jù)的檢測裝置，可對沿途關(guān)鍵RFID標(biāo)識位置進(jìn)行識別，運(yùn)行中不斷重復(fù)修正車輛運(yùn)行位置，彌補(bǔ) UWB 動態(tài)定位誤差，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)±5cm 的停車精度。

（c）探障及通過性檢測：基于激光雷達(dá)的 AEB 探障減速停車系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)防碰撞預(yù)警，基于超聲波雷達(dá)進(jìn)行車輛通過性預(yù)警。

（d）關(guān)鍵道路節(jié)點(diǎn)辨識：在運(yùn)輸途中可對風(fēng)門、道岔、RFID 標(biāo)識卡等關(guān)鍵道路節(jié)點(diǎn)進(jìn)行辨識。

圖7 單軌吊井下自主運(yùn)行試驗(yàn)

圖8 標(biāo)準(zhǔn)容器自主抓取試驗(yàn)

示范應(yīng)用

實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化裝載、自動化轉(zhuǎn)載及自主行為決策

團(tuán)隊根據(jù)貴州盤江精煤股份有限公司煤礦山腳樹煤礦（國家首批智能化示范建設(shè)煤礦）的復(fù)雜地質(zhì)條件及其輔助運(yùn)輸?shù)膶?shí)際情況，先后完成了包括單軌吊轉(zhuǎn)載機(jī)器人、單軌吊運(yùn)輸機(jī)器人在內(nèi)的全部設(shè)備的研制，開展了地面聯(lián)合實(shí)驗(yàn)和井下工業(yè)性試驗(yàn)，并通過國家礦用產(chǎn)品檢測中心對輔助運(yùn)輸機(jī)器人系統(tǒng)的性能測試，各項(xiàng)考核指標(biāo)均達(dá)標(biāo)。

此外，相關(guān)成果順利通過由國家科技部組織的專家組對復(fù)雜地質(zhì)條件煤礦輔助運(yùn)輸機(jī)器人綜合績效評價驗(yàn)收，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到項(xiàng)目指標(biāo)考核要求。通過在山腳樹煤礦開展工業(yè)性試驗(yàn)和應(yīng)用示范，全面驗(yàn)證了單軌吊轉(zhuǎn)載機(jī)器人和單軌吊運(yùn)輸機(jī)器人的各項(xiàng)功能，具有地面調(diào)度室遠(yuǎn)程遙控駕駛、井下無人駕駛、井下自主避障、井下視頻及數(shù)據(jù)實(shí)時回傳等功能，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜地質(zhì)條件下輔助運(yùn)輸機(jī)器人系統(tǒng)在煤礦井下的標(biāo)準(zhǔn)化裝載、自動化轉(zhuǎn)載及自主行為決策。共計完成國內(nèi)發(fā)明專利申報7項(xiàng)、國際PCT專利1項(xiàng)、國外發(fā)明專利5項(xiàng)，發(fā)布煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)3項(xiàng)，報批能源行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)，立項(xiàng)能源行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)，獲得軟件著作權(quán)6項(xiàng)。

成果轉(zhuǎn)化

科學(xué)價值和經(jīng)濟(jì)效益同在

（1）科學(xué)價值

在煤層地質(zhì)條件復(fù)雜的礦區(qū)，輔助運(yùn)輸裝備面臨大坡度、多彎道、小斷面、易變形等惡劣運(yùn)輸工況，輔助運(yùn)輸轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)多，運(yùn)輸效率低下，事故發(fā)生率較高，團(tuán)隊通過提煉煤礦輔助運(yùn)輸機(jī)器人系統(tǒng)涉及的關(guān)鍵科學(xué)問題，研究輔助運(yùn)輸標(biāo)準(zhǔn)化裝載技術(shù)、自動化轉(zhuǎn)載技術(shù)及輔助運(yùn)輸車輛自主行為決策技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了煤礦物料標(biāo)準(zhǔn)化裝載、自動化轉(zhuǎn)運(yùn)與無人化運(yùn)輸，填補(bǔ)了國內(nèi)在煤礦井下智能輔助運(yùn)輸方面的空白，為煤炭高效、安全生產(chǎn)提供可靠的技術(shù)支撐。

（2）經(jīng)濟(jì)效益

團(tuán)隊通過研究煤礦輔助運(yùn)輸機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)與裝備，結(jié)合國內(nèi)復(fù)雜地質(zhì)條件智能化實(shí)際需求，通過標(biāo)準(zhǔn)化裝載、自動化轉(zhuǎn)載和自主運(yùn)行減少用工，減輕工人的勞動強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了煤礦安全、高效、智能、環(huán)保的輔助運(yùn)輸，為煤礦安全高效、綠色化開采提供技術(shù)支撐和裝置保障，基于上述智能化研發(fā)成果完成內(nèi)蒙古平莊煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司“平莊煤業(yè)軟巖礦井大傾角重載智能鋰電單軌吊機(jī)車”、唐山礦“煤礦井下大牽引力鋰電單軌吊無人駕駛系統(tǒng)”、青龍寺礦“標(biāo)準(zhǔn)集裝箱運(yùn)輸車”、陜西陜煤曹家灘礦業(yè)有限公司“側(cè)面吊集裝箱運(yùn)輸車”等智能化項(xiàng)目推廣應(yīng)用，累計合同金額超過1億元。

我國80%以上的煤炭資源為井工開采，單軌吊因其靈活性和直達(dá)運(yùn)輸?shù)葍?yōu)勢在市場上需求旺盛，未來，隨著煤礦智能化建設(shè)的推進(jìn)，無人駕駛單軌吊潛力巨大。該團(tuán)隊研發(fā)的輔助運(yùn)輸智能化技術(shù)裝備可拓展至非煤礦山、隧道工程等復(fù)雜環(huán)境運(yùn)輸場景，并且可通過“一帶一路”進(jìn)行國際化推廣。

編輯丨李莎

審核丨趙瑞

煤炭科學(xué)研究總院期刊出版公司擁有科技期刊21種。其中，SCI收錄1種，Ei收錄5種、CSCD收錄6種、Scopus收錄7種、中文核心期刊9種、中國科技核心期刊11種、中國科技期刊卓越行動計劃入選期刊4種，是煤炭行業(yè)最重要的科技窗口與學(xué)術(shù)交流陣地，也是行業(yè)最大最權(quán)威的期刊集群。

《智能礦山》

Journal of Intelligent Mine

月刊CN 10-1709/TN，ISSN 2096-9139，聚焦礦山智能化領(lǐng)域產(chǎn)學(xué)研用新進(jìn)展的綜合性技術(shù)刊物。

主編：王國法院士

投稿網(wǎng)址：www.chinamai.org.cn（期刊中心-作者投稿）

聯(lián)系人：李編輯 010-87986441

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