◎ 科技日报记者 宋迎迎 通讯员 韩洪烁
在陕西榆林大海则煤矿，带式输送机沿着巷道绵延数公里，上万根托辊日夜滚动，而负责给它们“体检”和“做手术”的，是一位不会累、不喊苦的“新同事”——托辊更换机器人。
托辊更换机器人。
这款智能机器人出自山东科技大学（以下简称“山东科大”）机械电子工程学院张强教授团队。近年来，该团队以多技术融合破解矿山特殊场景作业难题。
托辊是输送机的“关节”，井下潮湿、粉尘多、载荷重，这些“关节”极易磨损卡滞。其一旦坏了没被及时发现，轻则让皮带跑偏撒煤，重则可能引发安全事故。
过去换托辊有多苦？矿工要背几十斤的工具，沿着巷道一步步巡检，发现问题得先停机，人再钻进皮带和横梁之间那道狭窄的夹缝里完成拆卸与安装。
托辊更换机器人工程样机。
改变，从大海则煤矿向山东科大提出需求开始：能不能造个机器人，代替人工完成托辊的巡检和更换？张强二话不说带着团队直奔榆林，跟着矿工一起下井。他们徒步走完整条输送线路，对巷道宽度、皮带离地高度、托辊支架间距等关键尺寸逐一精确测绘。
“在实验室里，机械臂抓取标准工件并不困难，可一到空间狭窄、光线昏暗的井下，难度便急剧上升。”张强说，巷道逼仄的空间与大量悬浮的煤尘，让机器视觉的识别率直线下降；此外，托辊支架因长期承重与腐蚀普遍变形，机器人如果还按图纸上的标准尺寸去定位夹取，常常难以对准。
张强（中）指导学生做实验。
为突破这些难关，张强团队在矿区“安营扎寨”数月，他们反复修正多传感器融合算法和控制参数，在井下实测中迭代了几十次。最终，机器人练出了一身绝活：在狭长巷道中沿输送机自主行走，靠多传感器融合技术精准揪出故障托辊，在狭窄空间内完成托辊拆卸、抓取和安装的全流程作业。
井下没有卫星信号，托辊更换机器人是怎么认路的？这正是它最硬核的地方。张强说：“机器人要在井下真正派上用场，关键就是不依赖卫星导航也能精准定位。”在井下，黑暗、粉尘、振动、冲击，还有各种设备遮挡，信号干扰叠满。团队为此构建了一套多源融合定位系统，让机器人能“看懂”井下环境，在极端环境下实现厘米级定位。
张强（左）指导学生做实验。
如今，这款托辊更换机器人已把矿工从高危繁重的岗位中解放出来，而张强团队的脚步没有停下。前不久，他们牵头拿下了国家级重点课题的重点专项项目，目标直指行业里那块更硬的“骨头”——硬岩矩形断面巷道的智能掘进。
“行业的难题就是我们攻关的课题。”张强说，接下来，团队将重点突破硬岩高效截割、矩形断面自适应支护及掘支运多工序协同控制等关键技术，研制掘进、支护、运输一体化协同作业的机器人系统，让新质生产力的根，在煤海之下扎得更深、更实。
来源：科技日报 文中图片由受访团队提供