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智能化建設是礦山安全高質量發(fā)展的核心技術支撐，對實現礦山減人增安提效、促進能源綠色低碳轉型有著重要意義。５月５日，中國科學院自動化研究所、國際先進技術應用推進中心、中國礦業(yè)大學（北京）內蒙古研究院、中科慧拓公司聯合孵化的礦山智能運載機器人“載山CarMo”在內蒙古鄂爾多斯正式發(fā)布。
據了解，這是我國首臺套具備產業(yè)化標準要求的、具備完全自主知識產權的新能源運載裝備。“載山”的誕生，完成了礦山無人駕駛從“常態(tài)化安全員下車”到“平行智能安全員上車”的轉變，標志著我國邁向礦山本質安全的進程又取得了重要突破。同時，作為世界首個“機器人礦工”，我國在世界露天智能裝備制造上以“先人一招”實現科技自立自強。

擁有完全自主產權 “載山”攻克
礦山無人駕駛車輛三大難題

智能礦山無人化一直是中國無人駕駛技術應用的重要場景之一。隨著技術不斷成熟，智能礦山建設持續(xù)落地。國家能源局數據顯示，當前，全國有近400處煤礦正在開展智能化建設，總投資規(guī)模超過1000億元，投資完成率近50%。但在實際工作中，由于當前礦山無人化方案是對有人駕駛車輛進行后裝改造，因此，載體本身面臨一系列亟待解決的本質矛盾，制約了智慧礦山前進步伐，具體體現為3大難題：一是礦用車輛底盤與后裝無人駕駛系統松散耦合，物理架構與信息架構不統一；二是有人駕駛室無法滿足無人駕駛主控設備箱的防塵散熱問題，可靠性差；三是為有人駕駛設計的線控安全策略無法滿足無人駕駛安全需求。
針對這些痛點，中科慧拓公司CEO陳龍介紹，從前期設計、技術調整到產品試驗，經過近2年時間打磨，智能礦山機器人“載山CarMo”成功下線，并在內蒙古鄂爾多斯一處露天礦進行無人編組試運行。“無人駕駛系統和線控底盤，完全為礦山無人運輸而正向設計，從根本上解決了問題。”陳龍表示，“載山CarMo”開創(chuàng)性地取消了傳統設計、實現無人駕駛系統前裝，是一款真正意義上從正向設計出發(fā)的無人駕駛礦山運輸機器人。
此外，從性能上來看，“載山CarMo”還具備了3大特點：其一，電池電量相較同等核載純電寬體車增加50%，達到525kWh，以精準控制策略發(fā)揮最大效能同時延長動力單元使用壽命；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)，可實現0.3°以內轉向的精準控制，靈活穩(wěn)定應對各種路況，保障車輛安全穩(wěn)定運行。
“載山CarMo”通過整合行業(yè)資源，集中攻關多項技術難點，在底盤功能整合、核心控制算法、感知定位融合方面實現了多項技術突破，擁有完全自主知識產權，關鍵部件國產化率在95%以上，可用于露天礦山、散貨碼頭等多場景的重載物料運輸。
“智慧礦山之路的方向是智能裝備，而智能裝備將來要走機器人化道路。”中國工程院院士、中國礦業(yè)大學（北京）校長葛世榮指出，“載山”的發(fā)布不僅是一項成果的孵化，更是在科技創(chuàng)新引領下，向清潔、低碳、智能、安全的礦山生產邁進的新高度。葛世榮高度認可“載山”在自主性、控制性、智能性等技術上的國際先進性體現，并期待鄂爾多斯成為智能露天礦山運載機器人的制造基地，通過彎道超車甚至換道超車，超越小松、卡特彼勒，使我國露天礦智能裝備制造上先人一招，取得豐碩的成果。
中科院自動化所黨委書記牟克雄在致辭中指出，中科慧拓是中科院自動化所堅持“四個面向”，依托研究所在自動化控制和平行理論方面長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，研發(fā)了自主可控的平行礦山操作系統“愚公”，填補了世界極寒氣候礦山操作系統領域的空白，在降本增效的同時，切實守護了礦山的生命和財產安全。“載山”的發(fā)布將是礦山智能化發(fā)展的標志性成果，為實現礦山安全、智慧、綠色發(fā)展提供了有力支撐，真正實現了人工智能與實體經濟的深度融合。

重新定義礦山安全 平行智能
安全員上車實現300%可靠

對于礦山生產運營來說，安全永遠是第一要義。應急管理部部長王祥喜此前表示，要把防止重特大事故作為重中之重，要大力推進科技興安，推廣使用先進技術、先進裝備，在某些高危行業(yè)，通過機械化減人，用自動化、智能化來換人。
對于露天礦山開采運輸來說，“少人則安 無人則安”是根本理念和目標。中科慧拓公司聯合創(chuàng)始人、技術中心總經理田濱介紹，此次發(fā)布“載山CarMo”，首要任務就是面向礦山安全保障，取消傳統駕駛室的全新設計，徹底將駕駛人員從危險作業(yè)場景解放出來，真正意義上推動實現礦山本質安全高質量發(fā)展。
同時，“載山CarMo”具備無人駕駛、近程遙控、遠程駕駛3種控制模式，可以滿足多場景多工況下運行需求，具備實時精準的環(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的精準定位，基于精準控制和智能決策，可自動適應復雜路況，與挖機終端協同作業(yè)，自動完成裝載作業(yè)。
“載山CarMo”高度智能化、無人化的背后，是一套安全閉環(huán)的平行礦山操作系統支持。中科慧拓公司有著近30年的技術沉淀，核心技術歷經了智能平行駕駛系統、平行工業(yè)智聯網平臺的完善,到如今完美適配系統平臺的新能源運載裝備（OS+P+V）的發(fā)布。
中科慧拓領先行業(yè)走過常態(tài)化安全員下車無人駕駛階段，智能礦山迎來了“平行智能安全員上車”的下一個時代。在“愚公YUGONG”平行礦山操作系統的技術支持下，車輛運行狀態(tài)和數據變化實時同步上傳，實現駕駛員遠程監(jiān)控和操作。同時，在平行仿真系統中，礦山礦車1∶1還原模擬會車、跟車、繞障、邊坡卸載等危險工況，進行全天候、全時段、全過程測試，深入驗證礦卡的安全運載方案，大幅降低實地測試的風險系數，實現人車安全保障升級。
中國科學院自動化研究所復雜系統管理與控制國家重點實驗室主任、中科慧拓公司首席科學家王飛躍提出“平行礦業(yè)框架”，建設物理世界安全(Safety)、信息空間保障(Security)、可持續(xù)(Sustainability)、能感知(Sensitivity)、服務于人(Service) 且智能(Smartness) 的6S礦山。他表示，通過讓參與生產的人、物、系統在虛擬世界“吃多塹”，在現實世界“長多智”，人工系統、計算實驗和平行執(zhí)行3套系統各司其職，相當于實現了300%的可靠性，保障了300%的安全。

布局新能源創(chuàng)新應用 計劃打造
新時代礦山安全運行樣板工程

此次新發(fā)布的首臺套新能源無人運載裝備，相比于傳統燃油車，具有人工、能耗、綠色、智能、安全等多方面優(yōu)勢。
以電動CarMo舉例，在鄂爾多斯某露天煤礦上，載重60噸，重載上坡運距3km工況，一回合耗電52kWh，電價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，中科慧拓公司積極推動智能化發(fā)展，以科技創(chuàng)新助力礦山智能化、無人化建設，積累了豐富的應用經驗。陳龍介紹，未來礦山智能機器人將會是新能源化、無人化、智能化系列產品，將具體解決運載噸位提升、充換電一體、氫能的使用、適配更豐富的場景等問題。
首臺套成果發(fā)布后，中科慧拓現場與各方達成一系列合作意向。中科慧拓與國先中心達成戰(zhàn)略合作合作協議，聚焦前沿科技創(chuàng)新突破、成果轉化、實驗室體系創(chuàng)新等領域展開合作事宜；與中國礦業(yè)大學（北京）內蒙古研究院達成戰(zhàn)略合作協議，在礦山無人駕駛技術平臺載體建設、技術研發(fā)、成果轉化等方面進行深度合作；與7家能源礦業(yè)企業(yè)達成意向訂單簽約，已收到累計200臺意向訂單；與25家生態(tài)伙伴企業(yè)達成戰(zhàn)略合作協議；與華測導航、速騰聚創(chuàng)、睿創(chuàng)微納達成供應鏈伙伴戰(zhàn)略合作協議。
基于新載體推出的閉環(huán)系統優(yōu)勢，中科慧拓計劃打造多個礦山智能機器人新時代的礦山安全運行樣板工程。陳龍表示：“中科慧拓的企業(yè)使命，是要通過與能源礦山企業(yè)合作，助力共建國家能源數據網絡，為國家能源提供數據和技術支撐。”中科慧拓正朝著在礦業(yè)中實現倫理、社會責任和可持續(xù)發(fā)展（ERS）的方向，進一步探索為礦業(yè)改善工作條件、提高礦工幸福感、對環(huán)境更加友好的技術研發(fā)、產業(yè)集群和人才培養(yǎng)。