杨健健，张 强，王 超，常博深，王晓林，葛世荣，吴 淼

(1.中国矿业大学(北京) 机电与信息工程学院，北京 100083; 2.中国矿业大学(北京) 机器人化采矿装备研究所，北京 100083)

国际能源署(IEA)发布的一份报告预测，到2040年，中国对煤炭的需求将占全球煤炭需求的50%，全球煤炭需求将增加15%。在未来的一段时间里，煤炭仍占据我国能源主要组成部分。我国约有90%的煤炭资源以井工方式开采，并且遵循“采掘并重，掘进先行”的开采原则。随着煤矿行业走向自动化、智能化，井下开采工作面装备水平得到提升，因掘进效率低下导致的“采掘失衡”问题成为了现如今大型煤矿井巷面对的主要难题[1-3]。掘进装备发展水平滞后，直接制约了快速、精准掘进，也制约了煤矿高效生产。

机器人是具有智力或感觉与识别能力的人造机器装置[4]，煤矿掘进机器人是指能够通过自动控制自主完成煤矿掘进任务的机器群组，属于工业特种机器人。掘进机器人装备有齐全的传感器来获取环境信息(定位、姿态和超前探测等)，根据制定的任务选择最优的规划和决策，具备钻探-掘进-支护-锚固的机器人机构并协同工作。由此，构成掘进机器人的基本要素应包括感知要素、决策要素和执行要素[5]。

为达到国家安监总局提出的“机械化换人、自动化减人”的目标，煤矿掘进机需要完成自动化、机器人化，并逐渐研发集“人工智能”于一体的智能化掘进机器人，使煤矿行业最终实现掘进工作面少人化、无人化的目标。……