“葛世荣院士学术思想”专题_中国煤炭行业知识服务平台

“葛世荣院士学术思想”专题

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葛世荣，男，1963年4月出生，浙江天台人，博士，教授，博士生导师，国家973计划项目首席科学家，国家杰出青年科学基金获得者。1983年7月毕业于黑龙江矿业学院，1989年获得中国矿业大学工学博士学位。1994年10月起任中国矿业大学校长助理，1997年3月起任中国矿业大学副校长，2007年8月起任中国矿业大学校长,2017年4月起任中国矿业大学校长、党委副书记，2018年10月起任中国矿业大学(北京)校长、党委副书记。兼任中国煤炭学会副理事长，受聘为教育部第七届科技委学部委员、世界摩擦学理事会副主席、清华大学摩擦学国家重点实验室、中国科学院固体润滑国家重点实验室学术委员会副主任等。荣获“中国青年科技奖”、“国家有突出贡献的中青年技术专家”、“全国优秀科技工作者”、“何梁何利基金科技进步奖”、“世界能源论坛技术创新奖”、“孙越崎能源科技大奖”等荣誉称号。2012年当选为俄罗斯工程院外籍院士。2021年当选为中国工程院院士。

研究方向：矿山智能装备与摩擦学理论

主要成果：致力于煤矿井下无人化采掘装备、矿山机械可靠性、摩擦学理论等领域的科学技术研究，主持了我国《煤矿安全规程》提升运输条款修订，领衔制定了煤矿机器人重点研发目录，取得了多项创新性科技成果，获得国家技术发明二等奖2项、国家科技进步二等奖1项(均排名第一)和三等奖1项，发表学术论文240多篇，授权发明专利70余件，出版《采矿运输技术与装备》、《卓越采矿工程师》、《摩擦学的分形》等著作4部，培养博、硕士研究生100余名。

2021年当选为中国工程院院士。

行业视野: 院士
类别; 235个
关键词; 105位
专家; 57篇
论文; 76454IP
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煤矿机器人技术新进展及新方向

作者(Author)：葛世荣, 胡而已, 李允旺

摘要：煤矿智能化是煤炭工业高质量发展的必经之路，煤矿机器人研发应用推动煤矿智能化迈向高水平，同时智能化的全面建设和发展又给机器人的大面积推广应用提供了广阔的工业应用场景。本文研究提出了完整的煤矿机器人技术体系框架，精确定义了煤矿机器人的技术底座和产品外沿，广义煤矿机器人包括单体机器人、机器人化装备、机器人集群和无人化系统等。科学阐明了煤矿机器人研发的共性关键技术支撑，提出了通过与5G、工业互联网、大数据、人工智能、数字孪生等新技术交叉融合，大幅提升煤矿机器人的自主化和智能化应用水平，通过建立科学完备的煤矿机器人行业标准规范体系，实现各类机器人的定制化研发和标准化生产。具体分析了煤矿机器人的防爆设计、机械系统创新、动力驱动、智能传感、定位导航、井下通信等共性关键技术研究进展，综述了当前我国各类煤矿机器人的研发应用现状。提出了未来煤矿机器人研发的新方向：研发变胞机器人，通过机构创新，提高井下地形适应能力；推广机器人化采掘系统，提升采矿装备的整体智能化水平和开采作业效率；发展人机环共融机器人，提高煤矿机器人自主化和协作水平；加快全矿井机器人系统数字孪生，提高煤矿机器人常态化运行水平。

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煤炭学报

2023年第01期

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数字孪生-应对智能化综采工作面技术挑战

作者(Author)：葛世荣, 王世博, 管增伦, 王雪松, 安文龙, 吕渊博, 陈书航

摘要：基于智能化综采工作面目标任务-自主完成综采工作面可靠割煤、保持工作面几何关系、顶板可靠支护，提出了综采工作面智能控制关键技术，包括采煤机定位技术、工作面可视化技术、液压支架电液控制技术（装置）、工作面通信技术、综采装备协同控制技术、采煤机自动调高技术、工作面自动调直技术和工作面围岩支护控制技术（其中前3种技术属于智能化综采工作面的感知与执行层，工作面通信技术是智能化综采工作面的传输层，后4种技术属于智能化综采工作面的决策层）。指出智能化综采工作面面临的挑战为决策层的自主决策能力不能适应复杂多变的工况、感知与执行层不能支撑决策层的信息需求和决策指令的可靠执行。针对上述挑战问题，采用基于仿真的数字孪生建模方法，提出了综采工作面数字孪生系统架构。综采工作面数字孪生系统虚拟实体包括机理模型和行为模型，利用综采装备机理模型可获得综采装备物理系统的不可测数据，行为模型可为综采工作面智能控制系统提供反映物理装备运行状态的全息信息，解决决策层数据信息匮乏问题；综采装备机理模型与其控制系统组合的离线运行模式形成综采工作面硬件在环仿真系统，为基于工艺规则的智能控制算法提供测试平台；综采装备机理模型、行为模型与其控制系统组合的离线运行模式形成综采工作面计算实验系统，为综采工作面智能控制系统真正的自主决策复杂算法开发提供测试平台。

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工矿自动化

2022年第07期

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平行掘进:基于ACP理论的掘-支-锚智能控制理论与关键技术

作者(Author)：杨健健, 葛世荣, 王飞跃, 罗文杰, 张雨晨, 胡兴涛, 朱涛, 吴淼

摘要：虽然智能掘进技术已取得了一些进步，提出了护盾式、掘锚式等掘-支-锚多装备的样机设计，但从设备适用性及装备配套性角度，仍存在个体装备设计不严谨、样机改型成本高、装备控制不精准、巷道场景多样不适应、群体设备难一致协同等诸多问题。造成上述问题的首要原因是缺少煤矿特殊生产环境下群体设备联动协同控制的基础理论研究，主要表现为对智能掘进所需的设备模型、场景实验、数据驱动等基础理论缺少研究。针对掘进复杂系统难以建模与实验不足等问题，提出了平行掘进系统的研究思想，试图用一种适合复杂系统的计算理论与方法解决智能化掘进现存问题，主要利用大型计算模型、预测并诱发引导复杂系统现象，通过整合人工社会、计算实验和平行系统等方法，形成新的计算研究体系。以智能掘进复杂系统为研究对象，重点考虑掘-支-锚系统的整体控制理论与方法，结合智能化掘进相关研究基础和方法，融入当前国内外复杂系统研究的最新科研进展，基于平行控制基础理论及ACP(Artificial,Computing,Parallel)方法框架，运用代理控制理念及自适应动态规划多智能体研究方法，开展智能掘进复杂系统的掘-支-锚平行控制基础理论与方法研究。针对巷道复杂环境下的群体设备离散控制现状，运用整体系统论的方法，完成掘进系统的掘进、支护、钻锚群体设备代理模型的构建，根据多场景下复杂系统的计算实验克服掘进巷道环境复杂、恶劣的工程验证难题，最终实现智能掘进平行控制方法的理论创新与方法验证。

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煤炭学报

2021年第07期

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采煤机自主导航截割原理及关键技术

作者(Author)：葛世荣, 郝雪弟, 田凯, 高传, 勒立坤

摘要：深部煤层构造较为复杂，实现采煤机无人驾驶开采更加困难。在总结采煤机结构和截割调控技术演变历程基础上，提出了采煤机截割调控技术在经历了人工目测截割、机载探测截割、示教记忆截割三个发展阶段后，已经进入到自主导航截的第四阶段,并提出了适用于深部煤层采煤机自动驾驶的导航截割理论与技术框架，包括导航地图、位姿感知、路径规划、姿态控制4项技术内涵，和精细化煤层截割定位地图、精准化煤层截割导航地图、动态化煤层截割导控地图、采煤机融合定位方法、定位精度提升、智采机组全位姿参数矩阵建立、物理-虚拟模型驱动与交互、无人驾驶防冲撞路径规划、截割作业智能调高调直九项关键技术。系统阐述了采煤机自主导航截割技术相关核心技术基本原理：首先，构建煤层智能化开采导航地图，从精细化煤层截割定位、精准化煤层截割导航和动态化煤层截割导控3个关键步骤实现地图构建及更新；其次，通过融合定位和定位精度提升方法，完成了采煤机位姿精确感知；再次，创建智采机组全位姿参数矩阵，并结合物理-虚拟模型驱动与交互技术构建出导航截割数字孪生系统；最后，基于实时综采装备位姿状态和煤层导航地图信息，实现了无人驾驶防干涉防冲撞路径规划、截割滚筒自适应调高控制以及行走路径自动调直控制。从而实现了深部煤层采煤机智能导航截割控制，为智采工作面实现无人作业提供了新的理论技术支撑。

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煤炭学报

2021年第03期

相关视频

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采煤机技术发展历程（十）——制造商变迁

作者(Author)：葛世荣

摘要：煤炭开采业的发展加速了欧洲的第一次工业革命，而这次工业革命也催生了一批采煤机制造商，为欧洲煤炭产量快速增长提供了关键设备。20世纪50年代之前，全球绝大部分采煤机制造商分布在欧洲国家和美国，亚洲仅有日本小松公司涉足采矿设备，而在我国只有1933年设立的鸡宁机械制作所（鸡西煤矿机械厂前身）。新中国成立之后，我国在东北、华北和西北建立了一批采煤机及相关装备制造厂，使我国采煤机制造能力从无到有、从弱到强。进入20世纪90年代，由于国外煤矿煤炭开采量下降以及煤矿井型增大，采煤机需求量逐渐萎缩，迫使采煤机制造商走上了并购重组之路，目前的全球五大采煤机制造集团是美国卡特彼勒、日本小松、德国艾柯夫、瑞典山特维克、波兰法姆尔。近10年来，我国采煤机制造企业加快了重组步伐，目前采煤机制造能力聚集到七大煤机集团，它们是中煤装备公司、天地科技公司、太重煤机公司、西安重装集团、郑煤机集团、山能重装集团、晋能装备集团。纵观采煤机150多年的发展历程，高截割性、高可靠性、高智能性一直是采煤机技术创新的核心出发点，采煤机产能与其机能、智能紧密相关，机器人化将是未来采煤机的重要创新方向。

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中国煤炭

2021年第03期

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煤矿机器人研发进展与趋势分析

作者(Author)：胡而已, 葛世荣

摘要：介绍了煤矿机器人技术的基础研究概况，从文献检索分析来看，煤矿机器人已成为现代煤机装备领域的研究热点，2020年国家科学技术部和国家自然科学基金委分别设立专项支持技术攻关和装备研发，社会各界通力合作打造形式多样的煤矿机器人人才培养和研发创新平台，在世界上最先提出并构建了首个完整的煤矿机器人技术体系，规划了5大类38种煤矿机器人的重点研发方向。综述了当前我国各类煤矿机器人研发的最新进展，目前煤矿盾构机器人、掘进工作面机器人群、采煤工作面机器人群、选矸机器人、工作面巡检机器人、矿井救援机器人等19种煤矿机器人已在现场实现了不同程度的应用；另外，临时支护机器人、充填支护机器人、水仓清理机器人、井下无人驾驶运输车等13种煤矿机器人已有企业正在研发；但仍有6种机器人研发难度较大，目前进展相对缓慢。未来需要继续加强基础科学研究，突破关键核心技术，加快工程实践应用，逐步形成个性化、智慧化、共融化、重载化、标准化的煤矿机器人发展格局。

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智能矿山

2021年第01期

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重型煤炭运输车分布式混合动力系统设计及控制策略

作者(Author)：鲍久圣, 邹学耀, 陈超, 葛世荣, 赵亮, 马驰, 阴妍

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煤炭学报

2021年第02期

相关视频

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采煤机技术发展历程（九）——环境感知技术

作者(Author)：葛世荣

摘要：采煤机实现自动化或智能化运行，必须能够准确获取作业位置、周围环境、煤层状态等信息.重点介绍了采煤机运行过程中的空间障碍、瓦斯浓度、行走位置、轨迹直线度等感知技术发展。在采煤机空间避障和防撞保护方面，基于毫米波雷达、激光雷达、图像识别的机器视觉感知技术具有优势,但目前在采煤机上尚未成熟应用,亟需深入研究.在机载瓦斯监测方面,差分吸收激光雷达探测技术和可调谐二极管激光吸收光谱探测技术是具有应用前景的瓦斯探测技术，目前尚少相关研究报道。在采煤机行进轨迹定位和直线度检测方面，基于捷联惯导的多传感器定位技术成为研究和应用热点，国内技术已渐进成熟和实用化。此外，基于激光雷达的SLAM 机器视觉技术值得关注，可以把空间建模、避障防撞、行走定位、轨迹跟踪、姿态监测等多项任务融为一体，为构建采煤机数字孪生运行模型奠定感知技术基础。

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中国煤炭

2021年第02期

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