葛世荣：煤炭绿色开采的新路径是机器人化，矿工再次面临失业！

近年来，采矿业随着矿产资源的匮乏，迎来了许多新的挑战，以采矿机器人为代表的采矿业科技产品也得以加速发展。

2016年11月，国土资源部发布了《全国矿产资源规划(2016-2020年)》，明确提出未来5年要大力推进矿业领域科技创新，加快建设数字化、智能化、信息化、自动化矿山，采矿业的智慧化建设开始进入新阶段。而在机器人与人工智能加速爆发的积极形势下，服务于采矿业的采矿机器人也迎来发展良机。

前不久，在中国工程院与神华集团联合举办的2017年国际工程科技发展战略高端论坛上，中国矿业大学校长葛世荣介绍了煤矿机器人化开采关键技术研发情况。

"煤炭绿色开采的新路径是机器人化。"

我国现在正在开采的各种煤矿平均深度都远超过其他国家，这对于我们来说，大大增加了煤炭开采的危险程度。葛世荣提到，我国煤矿平均井深超过500米，而澳大利亚煤矿平均井深只有250米，美国煤矿平均井深只有150米。我国煤炭绿色开采的最大难题是"三高"，即高伤亡、高损害、高排放。

纵观人类对煤矿的开采史，从最开始的纯人工开采，逐渐发展为机械化开采现在大部分已经实现了自动化开采，但我们的目标应该是实现无人化开采。从自动化开始，我们便一直在模仿，掘进机仿了穿山甲的功能，采煤机仿了地鼠的挖掘功能，而带式输送机仿了蚁群搬家的功能，每个托辊相当于一只蚂蚁。

"从动物开始，经过发展再回归到高级动物的采矿机器人，这是我们要研发的。"葛世荣说。现在，我国提倡智能矿山建设，而机器人化开采是智能矿山的核心架构。

葛世荣团队针对这一思想，经过多年的攻关，要求采矿机器人达到两点要求，一是煤自动采出来，二是煤要自动运出去。虽然在实现这两点上困难重重，但是我们处于一个信息化高速发展和人工智能兴起的时期，在团队集体努力下，这些问题都成为了过往。

葛世荣团队在山西某一煤矿进行机器人化开采实验。通过实验，这个矿年产量1000万吨，采煤工作面只需6人远程监控和巡检，初步实现了机器人化开采。对于自动运煤这一问题上，刮板输送机的磨损导致煤矿运输效率下降，影响到整个采煤的效率。了保证使用寿命，过去只能进口国外的耐磨材料。经过努力，葛世荣团队研制出一种自增强耐磨金属材料。这种材料在与煤摩擦过程中，越摩擦，表层越硬，磨得次数越多硬度增加值越高。利用这项技术，轧制出一种越磨越硬的钢板，用这种钢板制作刮板输送机溜槽，其寿命超过了国外产品，无维修运煤量可达1500万吨，创国内外最高水平。

煤矿开采只是机器人采矿的一小方面，我们应该把眼光放的更加长远。未来，随着深海、太空场景的矿产资源开采需求不断提升、商用开发愈加临近，采矿机器人的发展也将更为多元化、高端化、智能化。

深海采矿机器人。深海中不仅生活着许多我们难以想象的神奇生物，还蕴藏着丰富的战略资源，以及天然气水合物和生物基因资源。由于海底矿产资源总量丰富，丰度也比陆地矿产高，许多国家及其公司已积极投入深海勘探和开采技术的研发试验。 

俗话说不入虎穴焉得虎子，深海中虽然矿产丰富，但是其开采难度显而易见。在巨大经济效益的面前，很多公司都无视了这些困难。目前，为了加快深海采矿业的发展，不少公司已经开始开发深海采矿机器人，并准备在近年应用到实际作业当中。

美国新闻网站Business Insider曾报道称，世界上首个深海挖矿机器人已经准备就绪，将被派往临近南太平洋岛国巴布亚新几内亚的俾斯麦海，开采一处位于海平面1.6公里以下的矿区。 

由Soil公司承建的这台深海挖矿机器人体型庞大，其外形类似一辆坦克，两者都拥有着坚实的履带。据了解，深海挖矿机器人装配有摄像头以及3D声纳传感器，只需由两位驾驶员远程操控。鹦鹉螺矿业公司为此修建了一艘价值1.27亿美元（约合8.2亿元人民币）的补给船，用于装载机器人以及由它挖掘到的矿石，这艘227米长的船只目前正由中国船厂负责修建。在挖矿机器人下潜海底作业时，机器人与补给船将由电缆相连。

鹦鹉螺矿业公司预计，在俾斯麦海开采矿石的项目启动后，如果一切顺利，挖矿机器人将花费30个月的时间，用于该海域Solwara 1矿区的探测，并开采出250万吨的矿石。以现在的价格计算，其价值将达到15亿美元（约合97亿元人民币）。此后，挖矿机器人还会被派往俾斯麦海的其他18个矿区工作。

相较于深海采矿，太空采矿听起来就像是科幻小说里面的桥段，但却是真实的，未来十年将可随时开展大规模开采。

小行星本质上是太阳轨道上的大量岩石，许多人被认为是由铂、黄金、铁等组成。 根据麻省理工的研究，单个500米宽的小行星几乎是地球每年铂矿开采量的近175倍。

2012年加州理工学院的研究发现，捕获小行星并将其带入地球附近的轨道，可能花费26亿美元，使人类探险和机器人采矿更容易。

高盛报告说：“我们预计该系统的建造时间可能会低于制造航天器成本和技术改进趋势。

去年， NASA对一个名为Bennu的碳质小行星发起为期7年的任务。 Osiris REx航天器将花超过一年时间绘制小行星地图，然后移动近距离，允许机器手臂提取几盎司的材料返回地球进行分析。

有一天，这些勘探任务可能被记住为人类探索外太空资源的重大里程碑。科学家和商业巨头预计未来的任务可能包括建造小行星上的主要制造企业，这将有助于维护和升级航天器，而不会造成昂贵的成本。

深空工业公司(Deep Space Industries)已经宣布了称之为Prospector-1的计划，其使命是调查小行星资源开采潜力。该公司开发了自己的电热推进器系统，称为彗星，使用水作为推进燃料。再次，这是从岩石中获取冻结水的一大优势。

“一旦你可以做到这一点，你就可以更自由地进行太空旅行，因为你不必从地球部署所有的东西。” 该公司的首席业务开发人员和战略家Peter Stibrany表示， “你至少可以在太空重新推动且为自己加油。”

如今，中国与美国都在积极推进与行星采矿相关的理论研究与技术研发、储备。据悉，中国可能在2020年至2025年之间进行一次初期探索任务，而美国也对行星采矿数万亿美元的经济价值垂涎不已，正加快太空采矿机器人的开发，以推动行星采矿计划加速落地。

未来，在人工智能技术的支撑下，采矿机器人的自主能力、分析能力、作业能力都将得到大幅提升，从而更好地应对更为复杂、危险、敏感的深海与太空环境，为人类矿产资源开发事业做出关键贡献。