“钢铁工匠”井下上岗！山东科技大学喷浆机器人从“跟跑”到“领跑”的科研逆袭

12月17日，山东能源集团兖矿济三煤矿井下，一台天蓝色的“钢铁工匠”机器人伸缩臂膀，混凝土像水袖般均匀贴上岩壁。工人没拿喷枪，只捧平板：“动动手指，就能完成过去8个人满身泥浆的活儿。”

两年间，投入使用全自主喷浆机器人让山能煤矿巷道作业班组平均减人45%、效率提升40%，新增原煤667万吨，新增销售额61.1亿元。数字背后，是山东科技大学（下文简称山东科大）两代科研人员40年接力，把国外垄断的“卡脖子”技术，写成中国领跑的“行业标准”。

山东科大科研人员这条创新之路，正是中国特种机器人技术从“跟跑”到“领跑”的缩影。

从“零”开始的“喷浆梦”

上世纪80年代，山东科技大学自动化学院苏学成教授在井下干过喷浆——人工抱枪，粉尘遮眼、噪声震耳，劳动强度大、职业病高发。从此，“让工人远离危险”成为他的执念。

1986年，煤炭部机电总工程师一句“在煤矿要想研究机器人，首先就是喷浆机器人”把苏学成推向新的赛道。没有图纸、没有样机、国外技术封锁，团队从防爆电机、液压同步、混凝土回弹机理一点点啃；为测回弹量，他们在实验室搭起模拟巷道，一测就是通宵。十年苦战，1996年，苏学成团队造出我国首台喷浆机器人，捧回山东省科技进步一等奖、国家科技进步奖二等奖，一举打破国外垄断。

为服务国家土木建设需要，团队又研发出两种结构型式的大型喷浆机器人，并在东秦岭隧道等关键工程、国家重点工程参与施工，与进口喷浆机器人“一较高下”，获得施工单位现场认可。

自动化学院副院长王建东介绍，山东科大研发的防爆型与非防爆型、大中小型相结合的喷浆机器人系列产品，结束了我国在该领域完全依赖进口设备的历史，为后续的深入研究和产业化发展奠定了坚实的基础。

给机器人装上“眼睛”向“全自主”进军

进入21世纪，以黄梁松、张坤教授为代表的新一代科研团队接过接力棒，将人工智能、大数据搬进矿山。团队研发的新一代喷浆机器人“矿用混凝土辅助喷射车（CPF-55LK）”是国内外首台套智能全自主喷浆作业机器人系统，集自主取料、上料、搅拌、输送、喷浆、行走等功能于一体，真正实现了喷浆作业的智能化、无人化、远程化，将煤矿工人从恶劣的一线作业环境中解放出来。

在山东省科技创新促进新旧动能转换产业技术成果对接活动智能装备制造专场会上，团队研发的新型喷浆机器人一经亮相便备受企业关注。

张坤告诉记者，为了让机器人能够在矿山、隧道等地下工程环境中安全、自主作业，团队让机器人长出了“眼睛”，整机搭载移动激光雷达扫描系统，能够识别出巷道壁、障碍物、设备以及需要喷浆的区域，完成目标巷道二维/三维轮廓的扫描、特征提取及点云数据预处理，并完成喷浆动作轨迹规划，其预测控制算法能将轨迹误差缩小至30毫米，真正实现了“一键式”全自动作业。

山东能源集团有限公司下属济三煤矿区长杨以明说：“远距离300m无人化喷浆作业，将作业工人从前端恶劣的工作环境中解放出来，从一线近距离作业转为幕后远距离监工，这是推动矿山走向‘本质安全’的最优选。”

从实验室到生产线

2025年春天，在陕西建庄矿业公司的首台智能喷浆机器人正式投用之前，谁也没想到一台花费不到两百万的机器人就能让喷浆效率较之前人工提升30%，降低回弹率至20%以下。

科研人员给矿区算过账：人工喷浆的费用是一人一年25万，使用机器人后每班喷浆能省3人，一年能省下75万元。一台喷浆机器人200万左右，3年就可以回本。国家能源集团、山东能源集团、陕西煤业集团、陕西榆林能源集团等能源企业的6处矿井排队下单，机器人实现推广应用——四十年前的“让工人远离危险”之梦，终于刻进中国矿山。

2025年12月初，由团队研制的矿用智能化连续泵送一体机和矿用智能喷浆机器人两大核心设备组成的智能化湿式喷浆机组在榆神煤炭榆树湾煤矿井下完成设备组装、空载测试及喷浆试验，成功实现井下湿式喷浆全流程自动化作业。

从人工抡枪到机器人挥毫，山东科大用四十年把国外垄断“喷”成中国标准。山东科大喷浆机器人的发展轨迹，正是中国高校服务国家战略的生动注脚。据悉，随着深海、深地、深空新项目启动，这条“钢铁工匠”之路，还要继续向更极端的环境延伸——把山东科大的印记，刻向更远的领域。

（大众新闻·大众日报记者   薄克国   通讯员  徐展）