矿用机器人精度达±0.05mm,险境中可靠却盈利困难
在煤矿巷道深处长期弥漫的粉尘,会对一线从业者的职业健康持续构成不容忽视的威胁。
与此同时,国家矿山安全监察局刚刚联合工信部启动了矿山机器人应用验证试点,要求巡检、运输以及救援等环节的系统在“能用”的基础上进一步迈向“好用”。
一边是避险需求以及自上而下强制替代的政策指标,正在把“机器替人”推向不可逆的高速轨道;另一边则是全球首款220kg矿用防爆六关节工业机械臂问世,其定位精度可达到头发丝量级的±0.05mm,然而在高湿、高粉尘以及瓦斯涌动的井下巷道深处,一切仍要由实际工况来检验。政策明确了方向,技术提供了可能,能否真正在井下稳住、干好且不出错,仍有待观察。
当政策绿灯与市场效应之间仍然横亘着巨大断层,那些顶着“新质生产力”光环的钢铁新工友,究竟能否真正下探至矿山“深水区”?
0 1 从“矿难”到“机器人替代”
煤炭开采,始终都是一场在黑暗深处持续展开的博弈。
从1949年全国煤矿事故导致731人死亡、百万吨死亡率达到22.54,到1994年死亡人数攀升至历史峰值,这几十年的演变过程当中,成千上万的生命就此永远留在井下。
即便在近年来监管力度持续加大的背景下,矿山的“黑色记忆”依然未能彻底翻篇。就在今年5月22日,山西沁源县通洲集团留神峪煤矿发生瓦斯爆炸事故,截至23日晚10点,这起事故已造成82人死亡、2人失联以及128人受伤。
那一阵阵如“机枪”般炸响的煤炮声,以及瞬间吞没一切的浓重煤尘,再一次把矿工群体的脆弱处境推到了公众视野的最前沿。
从整体层面来看,自2018年以来,全国矿山事故起数以及死亡人数,已经由此前五年年均890起、1323人下降至年均460起、614人,分别下降了48.3%和53.6%,但矿山安全生产依然处在“滚石上山、爬坡过坎”的关键阶段。
在这种极端恶劣的井下环境当中,“人”的脆弱性,究竟能否借助技术来加以弥补?密集出台的政策,正在逐步给出答案。
2019年,国家煤矿安全监察局发布了首批涵盖5类38种煤矿机器人的研发目录,由此迈出了“机器替人”的第一步。
时间推进到2024年,七部委联合印发《关于深入推进矿山智能化建设促进矿山安全发展的指导意见》,其中明确提出,到2026年,煤矿以及非煤矿山危险繁重岗位的智能装备或机器人替代率分别不低于30%和20%,并使全国矿山井下人员减少10%以上;到了2025年9月,国家矿山安全监察局又进一步发布《矿山 智能机器人 重点研发目录》,把研发方向由原有38种扩展至掘进、采矿、运输、选矿、辅助作业、安控以及应急救援7大类共56种机器人,基本覆盖了从凿岩台车到密闭墙浇筑的几乎全部高危环节。
直至2026年5月,政策落地才真正步入“实战阶段”。国家矿山安全监察局以及工信部联合启动矿山机器人应用验证试点,把重点聚焦于掘进、采矿、运输等七类场景,要求相关设备通过矿用产品安全标志认证,并开展6至9个月的真实工况验证。这也意味着,矿山机器人终于不再只是“展示品”,而是要“真刀真枪”地下井作业。
可是在巷道深处这样一个高温、高湿、高粉尘以及电磁干扰相互交织的极端环境当中,那些标称精度达到±0.05mm的钢铁臂膀,是否能够如其说明书所承诺的那样,经受住塌方、淋水以及瓦斯涌动所带来的考验?
02感知、决策与执行的三重关隘
当一台巡检机器人在巷道当中平稳前行时,如果前方突然出现一处因瓦斯突出而坍塌形成的碎石堆,那么它就必须在下一次顶板来压之前,把全部应急反应及时完成。
但必须看到,矿山井下由粉尘与瓦斯、潮湿以及高温相互交织而成的,是一种连人类感官都会被“屏蔽”的环境。对于一台220kg的防爆机械臂而言,技术路线层面的“避障-决策-执行”链条,必须在这片井下深巷之中被彻底打通。
而技术的真正落地,必须直接面对三大核心关隘。
其一,多模态感知能力,是矿山机器人在极端环境之下得以“看清世界”的前提所在。
巷道深处的能见度通常只有数米,浓重粉尘会吞噬光线,水雾也会使成像发生扭曲,传统的单视觉方案在这种环境之下几乎处于“睁眼瞎”的状态。例如,激光雷达在粉尘干扰之下,其点云质量会出现大幅衰减,而剧烈的温度波动则会进一步加剧设备漂移。
行业当前的主流解决方案,在于搭建由红外热成像、4D成像雷达、立体视觉以及气体传感器共同构成的“多模态感知融合矩阵”。
以七腾机器人在2026年西洽会上所发布的全新矿用轨道式巡检机器人为例,该产品搭载了多维感知以及边缘计算系统,并配合5G高速传输能力,可以在粉尘浓度极高的瓦斯抽采巷道、皮带运输巷等核心区域,对设备故障进行实时诊断与异常预警,从而使矿山运维效率得以提升10%以上。
而由北大信研院视觉智能实验室自主研发的具身视觉导航算法,则可以让机器人在无GPS、无预建地图的井下环境当中,成功实现厘米级的精准定位。
这也就意味着,多模态感知不仅构成了井下机器人“进场第一道关”的核心前提,更是后续决策以及执行环节能否顺利展开的底层基础。
其二,智能决策与行为规划,构成了矿山机器人由“听指令”迈向“自主判断”过程当中的核心瓶颈。
当前矿用机器人产品在人机交互以及智能决策等关键环节当中仍然存在明显短板,围绕核心算法以及基础性知识产权所开展的研发投入也相对不足。如果想要让机器人在动态障碍出现的瞬间完成路径重规划,那么就必须把端到端的技术闭环真正打通。
在具体算法层面,已经把引入环境风险值的改进A*算法运用于地下巷道的运动规划;在山西某煤矿所开展的井下测试当中,改进LOAM算法结合路径规划融合算法,成功实现了96.7%的避障成功率、约1.8秒的算法运行时间,以及将绝对误差范围收窄至-0.042至0.028米。
在产业层面,企业端的追赶步伐也在持续加快。2025年,宇树科技联合山西焦煤集团以及山西科达自控共同签署协议,计划开发集成自主导航、多模态环境感知、气体检测以及应急响应等核心功能的矿山具身智能机器人,力求为煤矿井下真正装上“智能大脑”。
其三,在防爆要求极其严苛的井下环境当中,执行机构必须在安全性、负载能力以及灵巧性之间找到平衡点,这所考验的,是机器人既能“干重活”又能“干细活”的综合能力。
2025年10月,由中国煤科常州研究院联合汇川技术及其旗下子公司智鼎科技共同研制的全球首款220kg矿用防爆六关节工业机械臂正式发布,由此一举填补了该领域的空白。
该产品运用“全电驱+隔爆兼浇封”设计,借助航空级超高功率密度伺服电机,使关节重量降低50%、体积缩小30%;在六关节仿生结构的带动下,可以在狭窄井巷中完成喷浆以及3D打印密闭墙等重型作业,喷浆回弹率由30%降至15%以下,年节省混凝土成本约20万元,3D打印密闭墙施工效率提升60%。当“重”与“灵巧”能够在同一机械臂上得以兼顾,井下高危岗位的机器替代才真正有了落地抓手。
不难看出,从机器人多模态感知层面的“看清世界”,到智能决策环节的“自主判断”,再到“既能干重活又能干细活”的执行能力建设,每一个环节的突破都彼此衔接、层层递进。只有把这些关键技术链条持续打通并不断取得突破,矿山机器人才能真正从“能下井”进一步走向“能用好”。
03 “有量无利”的尴尬期还有多久?
政策绿灯已经亮起,技术火种也在持续被点燃,在这两重力量的共同驱动之下,矿用机器人行业正迎来前所未有的产业聚光。
中产研究院数据显示,2020-2024年,全球特种机器人市场规模由59亿美元增长至115亿美元,年均复合增长率达到18.16%。与此同时,中国特种机器人市场规模在同期由121亿元增长至256亿元,年均复合增长率达到20.63%,整体增速高于全球市场。
仅从矿用巡检机器人这一细分赛道来看,截至2024年,中国矿用井下智能巡检机器人的市场规模已经达到约35亿元人民币,较2023年的30亿元进一步增长了16.7%。这些数据所勾勒出的,是一个确定性较高的增量市场,矿山智能化也正以前所未有的速度驶入商业化发展的快车道。
然而,在一片高歌猛进的扩张态势背后,行业的健康程度却远不如表面所呈现出的那般光鲜,矿用机器人行业当前正处于一种典型的“有量无利”阶段。
根据观研报告网所披露的数据,2025年中国矿山智能机器人的需求量仅为2967套,对应的市场规模也不过28.1亿元。由此可以看出,矿山机器人行业距离真正意义上的规模化爆发,或许仍然需要经历一段不短的爬坡期。
更值得警惕的是,行业集中度目前仍处在极低水平,这与2024年煤矿机械行业CR10高达78.6%的格局形成了鲜明对照,而矿用机器人行业的CR10却仅在20%左右徘徊。这或许说明,大部分企业现阶段仍把重心放在井下大型开采以及掘进设备之上,对智能化矿用机器人的前瞻性布局明显不足,进而使整个行业呈现出典型的“小而散”特征。
与此同时,行业内部正在显现出十分明显的盈利分化格局。
从前瞻网的调研数据来看,在矿用机器人行业企业2024年的ROE即净资产收益率表现当中,仅有郑煤机、山推股份、北方股份以及天地科技等少数几家维持了较高水平,其ROE分别为18.34%、16.94%、11.45%以及11.12%。这些企业依赖于传统煤机业务所形成的深厚积累,得以在智能化转型过程当中占据先发优势。
但在另一端,中信重工、山河智能、山东矿机以及科达自控等企业的ROE却均不足5%,整体处在盈利相对疲软或仍处技术投入期的尴尬区间。
这种冰火两重天的格局,所折射出的,是矿用机器人行业仍处在“强者恒强、弱者承压”的早期分化阶段,这也意味着,距离形成健康均衡的产业生态,或许仍然为时尚早。
就连受到资本持续青睐的无人矿卡赛道,也普遍陷入了“营收高速增长与持续亏损并存”的怪圈。
作为业内领先的L4级矿区无人驾驶解决方案提供商,易控智驾在2024年实现了9.86亿元营收,到2025年前三季度这一数字又进一步提升至9.21亿元;但与此同时,公司在2022年至2024年间的累计净亏损却高达9.4亿元,亏损规模也由2.16亿元扩大至3.90亿元,并在2025年前三季度进一步增至4.42亿元,营收增长曲线与亏损扩张曲线几乎呈现出同步攀升的态势。
另一家矿区无人驾驶头部企业希迪智驾同样未能幸免,受益于无人驾驶矿卡技术的逐步成熟,其在2025年实现收入8.85亿元、同比增长115.8%,然而,就在营收大幅增长的同时,净亏损却达到10.21亿元,同比进一步扩大75.8%。这两家公司至今仍未走出烧钱换市场的早期阶段,毛利率持续受到研发投入以及高昂验证成本的挤压,盈利拐点在短期内似乎仍难显现。
目前来看,矿用机器人行业正处在一个由政策持续强力驱动、资本密集涌入,但自身造血能力仍明显不足的窗口期。
而这张被贴上“新质生产力”标签的入场券,在当前阶段更像是一张需要长期投入来支撑的“门票”,距离真正走到规模化盈利那一步,仍然有很长的路要走。赛道虽然已经划定,但终点线至今仍被厚重的粉尘持续遮蔽。
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精度达到±0.05mm的矿用机器人守得住险境,却仍守不住盈利
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