张 辰，范 永，李贻斌，杨 彤

(1. 山东大学控制科学与工程学院，山东省济南市，250061；2.山东交通学院轨道交通学院，山东省济南市，250357；3. 山东中科先进技术研究院有限公司，山东省济南市，250000)

0 引言

煤矿井下生产作业过程存在下井人员多、灾害风险高、事故率高、作业环境恶劣、环境污染严重等问题[1]。面对高危的井下作业，煤矿机器人成为实现煤矿井下安全、高效生产目标的重要途径之一。煤矿机器人可以协助或替代人完成一些危险的采矿作业劳动，实现煤矿的安全高效生产。为了实现“无人则安”，机器人代替矿工进行井下作业是大势所趋。

随着“中国制造2025”“德国工业4.0”“美国工业互联网”等战略的提出，5G通信、物联网、大数据、云计算和人工智能等技术的逐渐成熟，极大地推动了我国传统制造业的转型升级[2]。作为一种新兴的科学技术，人工智能能够使计算机技术更加精准、快速、便捷地完成人类大脑无力承担的复杂科学计算，实现对人脑的部分代替、延伸和加强，进而创造出能代替人类完成复杂危险作业的智能机器[3]。

未来的煤矿生产将向无人化、自主化、智能化、高效化发展，其中人工智能技术将起到无可替代的作用，多样化的人工智能技术将会应用到煤矿机器人中[4]。虽然当前人工智能在工业煤矿领域的应用还处于摸索期，然而随着人工智能技术在煤矿领域中越来越广泛的应用，建设无人化作业矿井势在必行[5]。

1 煤炭行业亟待解决的问题

我国煤炭行业经历了40多年的发展历程，煤炭矿产资源的开采逐渐趋于智能化，但当前依旧存在一些瓶颈问题亟待解决。……