在矿山开采作业中，锚杆、工字钢等铁器是维系巷道断面稳定的“筋骨”，守护着开采作业的安全。但开采一旦完成，这些曾经的“守护者”便会沦为“铁废”。它们混杂在采出的原矿中，极易划破皮带，甚至堵塞设备。因此，在原矿进入破碎机前，人工分拣铁废成为一道必不可少的工序，值守人员需在粉尘与噪音中，不断将其中的铁废分拣出来。
近日，在金川镍钴二矿区井下作业现场，一位特殊的“挑铁工”——智能机械臂铁废分拣系统悄然上岗了。“他”凭借精准高效的辨识能力与抓取能力，迅速成为井下铁废分拣的得力助手。
它强大的辨识能力由何而来？分拣成功率又将如何保证？为一探究竟，记者跟随金川镍钴二矿区皮带运输工区主任高海鑫，驱车前往井下，探寻这套系统的诞生历程。
调研中萌发的项目
在地下巷道颠簸近半小时，卡车终于抵达目的地，二矿区810破碎站。
破碎站，是矿山生产物料破碎环节的核心枢纽，大块原矿从两侧岩壁的原矿仓滚落，经振动簸箕筛选后，垂直坠入下方的旋回破碎机，又被缓缓“咀嚼”成粒度均匀的矿料。
高海鑫站在簸箕旁一个小阶梯上：“以前，操作人员就站在这个位置，用工具手动把铁废挑出来。一站就是一个班，劳动强度比较大，这是我们一直想改善的问题。”
展开剩余83%这一困扰一线多年的难题，同样引起了金川集团信息与自动化工程公司数智开发中心首席工程师刘冬峰的注意。2022年的一次井下调研，刘冬峰在810破碎站，看到一位操作人员正拿着简易工具，在簸箕旁费力地抓取铁废。现场噪声震耳，粉尘弥漫。
深入了解后，刘冬峰得知，810破碎站每年需人工分拣铁废超300吨，不仅占用大量人力成本，而且操作人员长时间站在滚动的矿流旁，还面临一定安全风险。
那一刻，一个念头在他心中愈发清晰。能否用智能机械系统，替代人工完成“发现铁废”到“分拣铁废”这一重复性强、风险高的操作？
金川镍钴二矿区得知这一想法后，表示大力支持，双方一拍即合，决心联手解决这一问题。
2023年5月，一个新的项目计划萌发。
让机械臂“慧眼识铁”
团队最初想到的方案是，摄像机搭配AI算法。
得知这一情况，技术团队迅速联合西安交大专家组开展现场勘察与方案研讨。经过多轮论证，团队确定了最终方案：摒弃用普通相机直接拍摄“影像”的思路，而是使用红外热像仪去拍摄“温度”。
刘冬峰介绍，由于铁废导热性比矿石热导性好一些，所以即便在同等温度环境下，二者温度也会有细微差异。而红外热像仪捕捉物体红外辐射的能力，能将这种微小的温差通过不同颜色显示出来。
这一思路打破了传统辨识的局限，也摆脱了粉尘和光线的影响。当红外热像仪在破碎站安装调试完成后，操作间屏幕上果然出现了所有人期望的画面，矿石呈现火热的红白色，铁废呈现醒目的蓝黑色，即便被矿粉覆盖、半埋在矿石中，位置也一目了然。
一双不受粉尘干扰的“慧眼”，终于穿透遮蔽，清晰捕捉到了铁废的踪迹。
在石缝中“抓娃娃”
810破碎站空间狭小，上有行车轨道，下有运转设备，常规的落地式机械臂基本无处安放。于是，技术团队将目光投向了巷道顶部。
能否让机械臂像蝙蝠一样，倒吊在空间相对宽敞的巷道顶上？
这一思路很快得到团队成员的认可。为了让机械臂具备抓取大型铁废的能力，大家选择了液压作为运转动力源，确保负载力与稳定性。又考虑到井下爆破作业时可能有碎石飞溅，技术人员还为机械臂编写了避险程序，一旦遇到可能受损的紧急情况时，立即自动收缩，待风险解除后再恢复工作。
思路可行，说干就干。经过反复打磨，关节、油缸、推板等部件的设计图逐一落地，一款理想中的机械臂顺利成型。
然而令所有人意外的是，这款精心设计的机械臂，在首次测试中便遭遇“滑铁卢”。
“我们一开始设计了一个五指的抓夹，希望它能像人手一样夹抱式抓取。”信息与自动化工程公司数智开发中心包装线机器人工程师丁文豪说：“但实际使用时发现，五指抓夹很笨拙，面对半埋在矿石缝隙中的铁废时，容易将矿石和铁废一并抓取。矿石较大时，还会抓取失败。”
因此，设计被迫推倒重来。这次，技术团队总结经验，又设计出了一款单爪抓钩。它虽只有一个抓钩，却比之前的五指式抓夹更灵活，能轻易探入矿石缝隙，稳稳勾取目标，仿佛一个百抓百中的“抓娃娃”高手。
然而，这“高手”虽厉害，却很快就暴露出一个缺点——“慢性子”。
技术团队再次陷入沉思，如果机械臂速度问题无法解决，前面的全部努力都将付诸东流。这一难题，又该如何破解？
“手”“眼”协作，效率满分
经过大量数据分析，技术团队终于找到了机械臂“慢性子”的原因：液压驱动。
相比于普通电机驱动的机械臂，液压机械臂虽然力量大、负载高，但运动速度却较慢。可由于井下环境所限，不能替换成电机机械臂，只能另谋出路。
群策群力之下，技术团队没有执着于让机械臂运动更快，而是提出了另一个富有巧思的方法：让机械臂“提前运动”，即铁废还未到原定的抓取区域时，就让机械臂开始向目标位置移动。
而实现提前运动的，是这套系统的“眼”——红外热像仪。
2024年，这场与“慢性子”机械臂的博弈终于迎来了关键突破。当抓钩第一次成功抓取到一根半埋在矿石中的锚杆时，抓钩紧扣，碎矿静止，红外热像仪默默地采集着图像，仿佛是两个磨合许久的搭档，终于将手握在了一起。
但解决了全部技术问题，并不意味着项目建设即将告成。如何协调施工时间，又是件棘手的事。因为矿山生产24小时不断，施工又必须让设备全部停机才能进行。
为不影响矿山正常生产，技术团队拼出极限速度，利用仅有的年度和月度检修的短短几天，全力完成了施工。
据项目组成员回忆，施工期间，他们完全是在追着时间跑。不是在争分夺秒地打锚杆，就是在一刻不停地安设备。大家都鼓着一股劲，希望让这套系统早日上岗。
一个“挑铁工”所带来的
2024年5月，智能机械臂铁废分拣系统开始试运行。项目团队扎根井下，持续在实际运行中排查问题、优化操作逻辑。
2025年11月，系统各项指标达到预期，顺利通过验收并正式投运，项目圆满结题。
如今，在810破碎站，振动簸箕旁的那个小阶梯上，已再无操作人员的身影。他们不再拿着工具在矿粉中挑拣铁废，而是坐在明亮的操作间里，盯着屏幕上的参数与红外热成像画面，实时监控着机械臂的运行状态。操作间外，机械臂有条不紊地转动、抓取，每一个动作都精准流畅。
据了解，该系统投用后，不仅大幅降低了职工劳动强度，更带来了经济效益。每年可节约相应人工成本约20万元，减少因铁废卡停破碎机导致的非计划停机时间超800小时，节约设备维护费约15万元。
“因为每个矿山的工况都有差异，所以这种智能化改造项目，基本都是高度定制化的‘非标品’，没有放之四海皆准的模板可以参考。”刘冬峰说：“这个项目推进的时候，我们一直都在思考，怎样让先进技术适配我们的现场。这一过程中收获的技术经验，是其他途径很难获取的，非常宝贵。”
高海鑫告诉记者，智能机械臂铁废分拣系统投用后，得到了一线岗位人员的广泛认可。他们主动将西安交通大学提供的专业操作手册改编成了图文并茂、通俗易懂的简化版本，方便大家学习。未来，金川镍钴二矿区还计划新增几台同类机械臂，为推动矿山智能化升级再添一把力。
随着系统的稳定运行和持续优化，矿山工作者们愈发相信，在持续推进的“智慧矿山”建设中，此类着眼于实际、解决具体问题的技术创新项目，将会在生产的方方面面，发挥出更多无可替代的作用，也定能让矿山生产的传统面貌脱胎换骨、焕然一新。
来源：新甘肃
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