智能化建設(shè)是礦山安全高質(zhì)量發(fā)展的核心技術(shù)支撐，對(duì)實(shí)現(xiàn)礦山減人增安提效、促進(jìn)能源綠色低碳轉(zhuǎn)型有著重要意義。５月５日，中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所、國(guó)際先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用推進(jìn)中心、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）內(nèi)蒙古研究院、中科慧拓公司聯(lián)合孵化的礦山智能運(yùn)載機(jī)器人“載山CarMo”在內(nèi)蒙古鄂爾多斯正式發(fā)布。

據(jù)了解，這是我國(guó)首臺(tái)套具備產(chǎn)業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)要求的、具備完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新能源運(yùn)載裝備。“載山”的誕生，完成了礦山無(wú)人駕駛從“常態(tài)化安全員下車”到“平行智能安全員上車”的轉(zhuǎn)變，標(biāo)志著我國(guó)邁向礦山本質(zhì)安全的進(jìn)程又取得了重要突破。同時(shí)，作為世界首個(gè)“機(jī)器人礦工”，我國(guó)在世界露天智能裝備制造上以“先人一招”實(shí)現(xiàn)科技自立自強(qiáng)。

擁有完全自主產(chǎn)權(quán)

“載山”攻克礦山無(wú)人駕駛車輛三大難題

智能礦山無(wú)人化一直是中國(guó)無(wú)人駕駛技術(shù)應(yīng)用的重要場(chǎng)景之一。隨著技術(shù)不斷成熟，智能礦山建設(shè)持續(xù)落地。國(guó)家能源局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，當(dāng)前全國(guó)有近400處煤礦正在開(kāi)展智能化建設(shè)，總投資規(guī)模超過(guò)1000億元，投資完成率近50%。實(shí)際工作中，由于當(dāng)前礦山無(wú)人化方案是對(duì)有人駕駛車輛進(jìn)行后裝改造，因此載體本身面臨一系列亟待解決的本質(zhì)矛盾，制約了智慧礦山前進(jìn)步伐。

具體體現(xiàn)為三大難題：首先，礦用車輛底盤與后裝無(wú)人駕駛系統(tǒng)松散耦合，物理架構(gòu)與信息架構(gòu)不統(tǒng)一；其次，有人駕駛室無(wú)法滿足無(wú)人駕駛主控設(shè)備箱的防塵散熱問(wèn)題，可靠性差；最后也是最重要的，為有人駕駛設(shè)計(jì)的線控安全策略無(wú)法滿足無(wú)人駕駛安全需求。

針對(duì)這些痛點(diǎn)，中科慧拓公司CEO陳龍介紹，從前期設(shè)計(jì)、技術(shù)調(diào)整到產(chǎn)品試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)近兩年時(shí)間打磨，智能礦山機(jī)器人“載山CarMo”成功下線，并在內(nèi)蒙古鄂爾多斯一處露天礦進(jìn)行無(wú)人編組試運(yùn)行。“天生長(zhǎng)在身上的無(wú)人駕駛系統(tǒng)和線控底盤，完全為礦山無(wú)人運(yùn)輸而正向設(shè)計(jì)，從根本上解決了問(wèn)題。”陳龍表示，“載山CarMo”開(kāi)創(chuàng)性地取消了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛系統(tǒng)前裝，是一款真正意義上正向設(shè)計(jì)出發(fā)的駕駛礦山運(yùn)輸機(jī)器人。

此外，從性能上來(lái)看，“載山CarMo”還具備了三大特點(diǎn)：其一，電池電量相較同等核載純電寬體車增加50%，達(dá)到525kwh，以精準(zhǔn)控制策略發(fā)揮最大效能同時(shí)延長(zhǎng)動(dòng)力單元使用壽命；其二，支持斜坡、高速等各類情況下不停車順滑換擋，提高行車作業(yè)效率；其三，與同載重車型相比，車體更小底盤更穩(wěn)，可實(shí)現(xiàn)0.3°以內(nèi)轉(zhuǎn)向的精準(zhǔn)控制，靈活穩(wěn)定應(yīng)對(duì)各種路況，保障車輛安全穩(wěn)定運(yùn)行。

“載山CarMo”通過(guò)整合行業(yè)資源，集中攻關(guān)多項(xiàng)技術(shù)難點(diǎn)，在底盤功能整合、核心控制算法、感知定位融合方面實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)技術(shù)突破，擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，關(guān)鍵部件國(guó)產(chǎn)化率在95%以上，可用于露天礦山、散貨碼頭等多場(chǎng)景的重載物料運(yùn)輸。

“智慧礦山之路的方向是智能裝備，而智能裝備將來(lái)要走機(jī)器人化道路。”中國(guó)工程院院士、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）校長(zhǎng)葛世榮指出，“載山”的發(fā)布不僅是一項(xiàng)成果的孵化，更是科技創(chuàng)新引領(lǐng)下，向清潔、低碳、智能、安全的礦山生產(chǎn)邁進(jìn)的新高度。葛世榮高度認(rèn)可“載山”在自主性、控制性、智能性等技術(shù)上的國(guó)際先進(jìn)性體現(xiàn)，并期待鄂爾多斯成為智能露天礦山運(yùn)載機(jī)器人的制造基地，通過(guò)彎道超車甚至換道超車，超越小松、卡特彼勒，使我國(guó)露天礦智能裝備制造上先人一招，取得豐碩的成果。

中科院自動(dòng)化所黨委書(shū)記牟克雄在致辭中指出，中科慧拓是中科院自動(dòng)化所堅(jiān)持“四個(gè)面向”，依托研究所在自動(dòng)化控制和平行理論方面長(zhǎng)期深厚積累孵化出的高科技企業(yè)代表，中科慧拓以自主研發(fā)的平行駕駛技術(shù)，研發(fā)了自主可控的平行礦山操作系統(tǒng)愚公，填補(bǔ)了世界極寒氣候相關(guān)領(lǐng)域的空白，在降本增效的同時(shí)，切實(shí)守護(hù)了礦山的生命和財(cái)產(chǎn)安全。“載山”的發(fā)布將是礦山智能化發(fā)展的標(biāo)志性成果，為實(shí)現(xiàn)礦山安全、智慧、綠色發(fā)展提供有力支撐，真正實(shí)現(xiàn)人工智能與實(shí)體經(jīng)濟(jì)的深度融合。

重新定義礦山安全

平行智能安全員上車實(shí)現(xiàn)300%可靠

對(duì)于礦山生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)來(lái)說(shuō)，安全永遠(yuǎn)是第一要義。應(yīng)急管理部部長(zhǎng)王祥喜此前表示，要把防止重特大事故作為重中之重，要大力推進(jìn)科技興安，推廣使用先進(jìn)技術(shù)、先進(jìn)裝備，在某些高危行業(yè)，通過(guò)機(jī)械化減人，自動(dòng)化、智能化來(lái)?yè)Q人。

對(duì)于露天礦山開(kāi)采運(yùn)輸來(lái)說(shuō)，“少人則安 無(wú)人則安”是根本理念和目標(biāo)。中科慧拓公司聯(lián)合創(chuàng)始人、技術(shù)中心總經(jīng)理田濱介紹，此次發(fā)布“載山CarMo”首要任務(wù)就是面向礦山安全保障。取消傳統(tǒng)駕駛室的全新設(shè)計(jì)，徹底將駕駛?cè)藛T從危險(xiǎn)作業(yè)場(chǎng)景解放出來(lái)，真正意義上推動(dòng)實(shí)現(xiàn)礦山本質(zhì)安全高質(zhì)量發(fā)展。

同時(shí)，“載山CarMo”具備無(wú)人駕駛、近程遙控、遠(yuǎn)程駕駛?cè)N控制模式，可以滿足多場(chǎng)景多工況下運(yùn)行需求，具備實(shí)時(shí)精準(zhǔn)的環(huán)境感知能力，遇障礙物可自主選擇等障或避障繞行；多傳感器融合定位提供厘米級(jí)的精準(zhǔn)定位。同時(shí)，基于精準(zhǔn)控制和智能決策，可自動(dòng)適應(yīng)復(fù)雜路況，與挖機(jī)終端協(xié)同作業(yè)，自動(dòng)完成裝載作業(yè)。

“載山CarMo”高度智能化、無(wú)人化的背后，是一套安全閉環(huán)的平行礦山操作系統(tǒng)支持。中科慧拓公司有著近30年的技術(shù)沉淀，核心技術(shù)歷經(jīng)了智能平行駕駛系統(tǒng)、平行工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的完善,到如今完美適配系統(tǒng)平臺(tái)的新能源運(yùn)載裝備（OS+P+V）的發(fā)布。

中科慧拓領(lǐng)先行業(yè)走過(guò)常態(tài)化安全員下車無(wú)人駕駛階段，智能礦山迎來(lái)了“平行智能安全員上車”的下一個(gè)時(shí)代。愚公YUGONG平行礦山操作系統(tǒng)的技術(shù)支持下，車輛運(yùn)行狀態(tài)和數(shù)據(jù)變化實(shí)時(shí)同步上傳，實(shí)現(xiàn)駕駛員遠(yuǎn)程監(jiān)控和操作。同時(shí)，平行仿真系統(tǒng)中，礦山礦車1:1還原模擬會(huì)車、跟車、繞障、邊坡卸載等危險(xiǎn)工況，進(jìn)行全天候、全時(shí)段、全過(guò)程測(cè)試，深入驗(yàn)證礦卡的安全運(yùn)載方案大幅降低實(shí)地測(cè)試的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)，實(shí)現(xiàn)人車安全保障升級(jí)。

中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所復(fù)雜系統(tǒng)管理與控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任、中科慧拓公司首席科學(xué)家王飛躍提出“平行礦業(yè)框架”，建設(shè)物理世界安全(Safety)、信息空間保障(Security)、可持續(xù)(Sustainability)、能感知(Sensitivity)、服務(wù)于人(Service) 且智能(Smartness) 的6S礦山。他表示，通過(guò)讓參與生產(chǎn)的人、物、系統(tǒng)在虛擬世界“吃多塹”，在現(xiàn)實(shí)世界“長(zhǎng)多智”，人工系統(tǒng)、計(jì)算實(shí)驗(yàn)和平行執(zhí)行三套系統(tǒng)各司其職，相當(dāng)于實(shí)現(xiàn)了300%的可靠性，保障了300%的安全。

布局新能源創(chuàng)新應(yīng)用

計(jì)劃打造新時(shí)代礦山安全運(yùn)行樣板工程

此次新發(fā)布的首臺(tái)套新能源無(wú)人運(yùn)載裝備，相比于傳統(tǒng)燃油車，具有人工、能耗、綠色、智能、安全等多方面優(yōu)勢(shì)。

以電動(dòng)CarMo舉例，在鄂爾多斯某露天煤礦上，載重60噸，重載上坡運(yùn)距3km工況，一回合耗電52kwh，電價(jià)0.6元，單趟成本31.2元。油車礦卡重載上坡3km，一回合耗油13L，油價(jià)7.46元/L，單趟成本96.98元。綜合節(jié)省燃油成本約67.8%。

多年來(lái)，中科慧拓公司積極推動(dòng)智能化發(fā)展，以科技創(chuàng)新助力礦山智能化、無(wú)人化建設(shè)，積累了豐富的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。陳龍介紹，未來(lái)礦山智能機(jī)器人將會(huì)是新能源化、無(wú)人化、智能化系列產(chǎn)品，將具體解決運(yùn)載噸位提升、充換電一體、氫能的使用、適配更豐富的場(chǎng)景等問(wèn)題。

首臺(tái)套成果發(fā)布后，中科慧拓現(xiàn)場(chǎng)與各方達(dá)成一系列合作意向。中科慧拓與國(guó)先中心達(dá)成戰(zhàn)略合作合作協(xié)議，聚焦前沿科技創(chuàng)新突破、成果轉(zhuǎn)化、實(shí)驗(yàn)室體系創(chuàng)新等領(lǐng)域展開(kāi)合作事宜；與中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）內(nèi)蒙古研究院達(dá)成戰(zhàn)略合作協(xié)議，在礦山無(wú)人駕駛技術(shù)平臺(tái)載體建設(shè)、技術(shù)研發(fā)、成果轉(zhuǎn)化等方面進(jìn)行深度合作；與7家能源礦業(yè)企業(yè)達(dá)成意向訂單簽約，已收到累計(jì)200臺(tái)意向訂單；與25家生態(tài)伙伴企業(yè)達(dá)成戰(zhàn)略合作協(xié)議；與華測(cè)導(dǎo)航、速騰聚創(chuàng)、睿創(chuàng)微納達(dá)成供應(yīng)鏈伙伴戰(zhàn)略合作協(xié)議。

基于新載體推出的閉環(huán)系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)，中科慧拓計(jì)劃打造至少多個(gè)礦山智能機(jī)器人新時(shí)代的礦山安全運(yùn)行樣板工程。陳龍介紹，“中科慧拓的企業(yè)使命，是要通過(guò)與能源礦山企業(yè)合作，助力共建國(guó)家能源數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，為國(guó)家能源提供數(shù)據(jù)和技術(shù)支撐。”朝著在礦業(yè)中實(shí)現(xiàn)倫理、社會(huì)責(zé)任和可持續(xù)發(fā)展（ERS）的方向，進(jìn)一步探索為礦業(yè)改善工作條件、提高礦工幸福感、對(duì)環(huán)境更加友好的技術(shù)研發(fā)，以及產(chǎn)業(yè)集群和人才培養(yǎng)。