机器人群协同作业，减人降耗有了最优解

国家能源集团神东煤炭公司锦界煤矿加快探索矿井数字化建设步伐，实现了采煤机自动化割煤、支架自动跟机、设备远程集中控制等关键技术点的突破，为矿井建设向智能化转型，打造采煤工作面机器人群智能开采新模式奠定了坚实基础。

智能协同是新常态

“智能化，不单单指采煤机的智能化，同时还要实现支架、三机智能联动，各环节之间有效联动联控，故障诊断、修复等。”有多个智能综采工作面开采经验的综采一队队长李军说。如今，在综采一队应用的采煤工作面机器人群智能开采新模式、采煤全链条联动联控，让工作了快20年的李军，对未来充满希望。

综采一队所在的综采工作面采用了由采煤机器人，支架机器人，供电、供液、照明等辅助系统组成的机器人群协同作业，通过集中控制协同作业平台实现了各个子系统的数据采集、信息交互和协同控制。工作面一端的协同控制平台是实现工作面智能开采的中枢环节，在开采工作中，采煤机器人可自主自适应预测割煤，液压支架机器人协同采煤机器人实现全工作面自动跟机作业，采煤机与三机双闭环协同控制，智能化水平明显提升。

“我们主要采用的是综采采煤机自主预测割煤、支架跟机拉架、采煤机与三机联动控制技术，井下综采所有设备可以在协调控制台集中控制。”锦界煤矿智能运维组副组长于在川介绍。

目前，采煤工作面机器人群已经在锦界煤矿综采一队、综采三队两支综采队伍常态化运行。

核心技术再升级

锦界煤矿从自动化割煤到智能化割煤，基础建设升级与先进技术的结合，为采煤机器人智能AI算法预测割煤提供了可能。

该矿在采煤机机身上安装了摇臂角度传感器、机身俯仰角传感器、D齿轮传感器等，为割煤提供了数据感知。智能AI算法结合定位、采高、姿态等数据与人工操作经验，实时分析煤层地质数据及断面数据，建立工作面顶底板及煤层的三维模型，计算出最优截割轮廓线，并以数据形式反馈到煤机自动化割煤程序中，实现采煤机器人自主自适应预测割煤。

新技术的使用，让采煤机司机从2人变为1人，作业内容也从人工操作变为人工干预。不仅如此，于在川介绍：“人工干预的数据会实时传回控制系统，为下一刀提供数据依据。在运行中，采煤机器人具有自主行走、自适应预测截割、连续运行等特点，在降低职工劳动强度的同时，工程质量较人工操作更优。”

智能联动降能耗

“以前两个支架一起作业，1个班单人得操作近千次，下班后胳膊发麻，手指发木，自从实现跟机联动后，不仅减少了1名支架工，而且工作量也降了下来。”综采一队支架工刘鹏飞感受到了智能化带来的变化。

而他所说的跟机联动，指的就是液压支架机器人协同采煤机器人实现全工作面自动跟机作业。他们在液压支架中应用了支架采高、推移行程、红外监测、油缸压力等传感器，实现工作面支架群的有序动作。通过协同控制工艺，支架机器人群自主完成自动收打互帮板、自动推溜、自动拉架等动作，与泵站联动实现恒压供液等控制，最终实现液压支架机器人群基于自主检测、自动控制、故障诊断的智能化协同作业。

与刘鹏飞一样，队里的技术员刘俊杰也感触颇多。他说：“三机实现自动调速以后，三机电量节约很明显，节约量能达到10%至20%，对三机链条、刮板、机头机尾的链轮磨损也减少了，检修工的日常维护量显著降低。”

据了解，采煤机与三机双闭环协同控制，则是基于采煤机位置、牵引速度、截割电流、割煤工步等数据基础，通过AI算法，自动识别并调整刮板、运输机和转载机速度，同时三机的速度、功率、温度等数据，也可以闭环控制采煤机速度，实现采掘、运输环节高效协同作业。

“液压支架机器人群协同控制技术的应用，把我们支架工从繁重、反复的劳动中解放了出来。”刘鹏飞在尝到智能化带来甜头的同时，也深刻地感受到了压力，“一专多能才是生存发展的硬道理，智能化的成果应用也激发了我乐于尝试的热情。”

如今，在综采一队，井下用工人数已经减了下来。目前，该队共有53人，其中有4人掌握了4种岗位技能，12人掌握了3种岗位技能。

文章转自：中国煤炭报 作者： 徐清 李德春