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工程机械无人驾驶背后的“故事”与产品“概况”

2019-02-12 08:56 性质:转载 作者:今日工程机械 来源:今日工程机械
“VR、AR、5G、数据收集、分析、算法、数据交互、深度学习”,扑面而来的字符,所到之处无不为其所改变,传统行业似乎一夜之间都与其擦出了诱人的火花,万物可联的发展态势下,工程机械行业也迈...

“VR、AR、5G、数据收集、分析、算法、数据交互、深度学习”,扑面而来的字符,所到之处无不为其所改变,传统行业似乎一夜之间都与其擦出了诱人的火花,万物可联的发展态势下,工程机械行业也迈入了“联网”时代。在物联网应用的加持下AI(人工智能)化成为了工程机械行业的热门话题,工程机械无人驾驶技术更是焦点之一。

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何为无人驾驶:

当前全球各国工程机械行业中,针对工程机械设备自动化程度等级划分均未发布或出台明确的政策法规,无人驾驶概念模糊不清。

首先参考汽车行业,现全球汽车行业均认可的有两类标准,一是由美国交通部下辖的美国国家公路交通安全管理局于2013年发布的“NHSTA”自动驾驶分级标准,二是由国际自动机工程师学会发布的“SAE”自动驾驶分级标准。“NHTSA”的标准与“SAE”在某种程度上比较相似,但用语更加简单,没有进行过多的详细说明。相比之下,SAE的说明更加具体,同时也参考了不同公司在自动驾驶研究上的发展趋势。

工程机械的“无人驾驶”

工程机械操作员在操作设备的时候要完成的不仅仅是驾驶设备在不同坐标之间运动,还需要操作设备去完成移动之外的工作,如挖掘、转移物料、压实等功能。因此“无人驾驶”,并不是顾名思义的无人去驾驶设备在不同的坐标间移动,而是包含可完成移动之外的工作。工程机械无人驾驶不是简单的将驾驶室从设备里面搬到设备之外,如果我们真的坚信无人驾驶是可以让社会发展加速的革命性的技术,我们更应该关注的是如何用无人驾驶技术提高生产效率,而不是用无人驾驶吸引更多目光。

工程机械无人驾驶现状

无人驾驶挖掘机是工程机械行业内开发较早的无人驾驶领域,国内外顶尖厂商都研发了自己的无人驾驶产品,产品集中于步履式挖掘机为主。

推土机也是无人驾驶的一片热土,尤其在废弃物处置的恶劣环境对智能无人机的需求更加迫切。在这方面国内企业走在了行业前列。

无人驾驶压路机对于大型的基建项目,批量无人驾驶压路机能够实现集群化作业,提高作业精度,有效加快施工速度,且压路机驾驶对于驾驶员的伤害较大,无人驾驶显得尤为重要。

矿山开采中矿卡的运输作业是重复单调的,由于作业工况简单,采用无人驾驶技术则可以节省大量的人力成本,因此矿用自卸车是无人驾驶最早研发和投入使用的领域。

目前无人驾驶工程机械研发厂商的背景,也给研发带来了挑战。术业有专攻,国内目前从事无人工程机械研发的,都是工程机械厂商,他们在机械、液压等相关领域有深厚积累,但是在自动驾驶相关的激光雷达、传感检测、图像处理等领域,则没有太多技术积累。

无人驾驶的“背后”

对比发展相对领先的汽车无人驾驶领域,从商业逻辑->研发战略->核心供应链->关键算法,工程机械无人驾驶尚有较长的前路路需要摸索。

无人驾驶技术集中于三大技术:感知传感器技术(机器人技术Robotics)、人工智能AI、互联技术V2X(云技术Cloud)。“感知传感器技术”细分包括超声波测距传感器、摄像头图像传感器、雷达传感器和激光扫描仪;“人工智能AI技术”方向分成两大块,分别是硬件和软件,硬件计算平台目前呈现三足鼎立的状态,分别被NVIDIA、INTEL和IBM所引领,软件算法方面目前谷歌仍属于行业领先地位;“互联技术V2X”可简单理解为数据采集技术,在华为5G的加持下,中国在此领域属领先地位。

国内互联网巨头入局

自动驾驶是一片黄金沙漠区,互联网巨头自然不会放过这个风口浪潮。百度、腾讯、阿里、京东等已悉数入局,不过他们的目的和车企不同,不在于造出无人设备,主要是为了通过系统平台提供构建更大的生态或更好地服务于自己生态下的已有产业链。

生态圈构建者比如百度,它的Apollo系统是一套完整的软硬件结合的整体解决方案。它可以自己造车,但也可以不断迭代这套系统,服务于厂商。BATJ四家互联网巨头公司中虽然只有百度明确的进入工程机械行业,并发布了百度无人驾驶挖掘机,其余三家虽未明确进入,但均已进入无人驾驶领域,阿里与某汽车厂商合作开发智行系统,京东开发无人配送智慧物流系统。中国工程机械制造商与互联网巨头牵手合作共同开发工程机械无人驾驶技术并非不可期之事。

无人驾驶的技术革新和行业更新非常之快,交叉的领域非常之广,任何的变化或者技术的领先都是暂时的。期望中国的人工智能科学家、工程师、创业者们,能够实现像两弹一星那样的伟业,在不利的条件下攻克难关,战胜强大的敌人,将大国重器带到新的高度。

工程机械无人驾驶意义:

1、提高安全性:特殊工况下,如拆楼、爆破、地下采矿等危险工况以及环境、地形等恶劣工况环境下均可以交给无人驾驶设备去做,当意外情况发生时,施工人员的安全将不受到影响。

2、提升效率:集群化运行,能有效提升运行的效率,提高生产力;规范化操作,节省直接成本浪费;人工成本大幅度降低。

3、劳动力稀缺与人才稀缺:对于高技能的操作手、专业的设备维修检测技师,这些在偏远地区十分稀缺,市场对于此类人才可谓招聘严重短缺。根据人的因素来考虑,对全球来说,随着老龄化严重,人工成本越来越高。

集群化运行:未来方向所在

端到端的矿山无人驾驶系统已经具备产品化能力

与城区道路不同,矿区人烟稀少,道路结构简单,所以无人驾驶用于矿区的目的是保证安全、提高效率、降低运营成本。针对矿山场景,平行矿山及短倒运输完整的端到端自动驾驶解决方案,能够在降低单车改装成本的前提下实现集群化的运营管理,让矿山运输更安全高效,在提高矿山机械挖掘与装卸效率。针对矿山机械智能化与无人化、短倒物流运输、紧急情况远程接管等构建完整的解决方案能有效的提升运行效率。

无人矿卡由控制中心管理控制,为每辆车指定运输路线,车辆通过接收无线指令以合适的速度按照目标路线运行, 根据行驶路线、自身位置、周围环境等信息,自动行驶,完成装载、运输、卸载的循环运作流程由挖掘机来引导矿卡至正确的位置进行装载,挖机机手可根据360全景影像、挖掘位姿影像等数字化辅助功能更加方便的挖掘,挖机机手挖掘完成后,挖机可实现铲斗的自动卸料,并自动回到上一挖掘点。卸载时,也有对应的设备引导无人矿卡进行卸载,这样就实现端到端整个的解决方案。

在矿山内保证通信的可靠性、安全性。控制中心通过网络通信,把无人矿卡、挖掘机及整个生产线串联起来,实现高效精密化作业,在正常作业过程中,车车、车与控制中心之间都能形成即时通信,确保车辆的正常运行。

2018 bauma China中国品牌无人驾驶产品盘点

国机重工RTR170智能遥控推土机

GTR170远程遥控推土机是中国国机重工集团有限公司吸收国内外先进技术和经验,针对高温、污染等危险、恶劣环境而开发的一款高效、安全、精准、舒适,可实现远程无人化操作的全液压传动推土机,性能国内领先。该机采用静液压传动、无线远程遥控、工作装置厘米级控制和远程控制和故障诊断等先进技术,与同马力液力传动推土机相比,保养费用节省60%,综合燃油消耗可降低10%~15%。远程无人化操作功能的全液压传动推土机,其性能国内领先。可在设定距离内实现远程控制主机启动、熄火、行走、转向、制动、工作装置升降和倾斜等动作,解决了垃圾处理、建筑拆除、抢险、防爆、救援等高危作业领域中人的安全问题,并可实现遥控与在机驾驶两种操作模式的一键切换。

山推SR26W无人驾驶压路机

次展出的SR26W无人驾驶压路机,更是山推拥有完全自主知识产权、国内领先的无人压实设备,采用了山推专利技术,人工智能、视觉计算、监控系统配合工作,对压路机进行精准定位控制和自动引导,按施工要求进行自动行走和转向,实现无人驾驶的功能。

SR26W前后车安装了超声波传感器及雷达,可探测到0.5米以外的障碍物,自动停车避让;借助北斗定位系统及双GNSS定位天线,整车可达到厘米级的高定位精度;根据压实区域,自主规划压实路径,智能化水平高;助力山推一体化施工解决方案与山推远程遥控压路机控制系统协同作业,协同性高;大型工程可实现一人操作多台设备,降低用工成本,减少恶劣工况对施工人员的身体损伤,是大型基础工程的理想压实设备。

三一SY365智能挖掘机

SY365 AI智能机将航空电传控制技术应用于传统工程机械控制领域,具有环境感知能力、作业规划及决策能力,集高效率、高安全和高智能于一身,能够轻松实现驾驶智能化、作业智能化、服务智能升级等功能,适用于矿山、桥梁等工况。采用MR混合现实技术,通过双目云台随动系统,遥控距离高达2千米,非常适用于危险环境的施工。

SY365 AI智能机拥有一键修坡、平地作业等功能,有效提升效率达40%以上,即使是新手也能轻松操作,能让客户摆脱对人工经验的以来。高适应性也是SY365 AI智能机的一大特性,通过自主作业模式,智能机能够实现自动挖沟、甩方、装车等功能,为智能矿山作业奠定坚实基础。同时,SY365 AI智能机还提供多模式预设功能,客户可以根据现场实际作业工况来选择工况模式,从而以最低的成本获得最大的收益。

三一远程操控起重机

过两年的深度调整与转型,本届展会三一集团以“数字三一·智造未来”主题,推出多款“无人”黑科技产品,“无人”起重机也首次亮相在公众眼前。展会上,三一起重机公布了其SCIS(Sany Crane Intelligent System(起重机智能系统),包含了超远程控制、语音控制、无人驾驶、自动就位、智能辅助等多项未来技术,通过展场的操作台,观众可以远程操作远在千里之外的起重机,迎来大量观众驻足体验。在三一展区的操作间,通过其中的模拟器就可以远程操作远在千里之外的起重机。通过现场设置的大屏幕可以看到,一键收车、一键展车、上车动作,操作流畅自然。

中联重科ZTC1300无人驾驶汽车起重机

集互联网+、云计算、远程操控、人工智能于一身,ZTC1300智能化样机在基本型产品上扩展了智能吊装规划、云端操控、底盘自就位、吊钩自定位、重物智能防外摆、卷扬复合联动、吊臂挠度自适应补偿、自动吊装、智能工况等多项领先行业的智能化技术。

起重机操作均可在远程端完成,传统上车操作室被替代,通过规划系统精准计算吊装任务所需的最佳站位点和姿态,起重机在作业场地自动驾驶就位,于云端的远程操控:系统自动解析三维吊装路径,云端操控起重机自动伸展至目标姿态,配重智能自装:通过精准位置识别和姿态调整,一键完成配重装卸,吊钩自动定位:通过变幅、伸缩、卷扬复合联动控制,吊钩自动到达指定位置,重物智能防外摆:通过趋势预判,起重机实时自动调整姿态,保持重物平衡,自学习重复吊装:记忆优化手动操作的重物轨迹,一键自动完成重复工况吊装、

徐工XS365无人驾驶压路机

在徐工深耕了近60年的压实领域,全球最大吨位的XS365装备有徐工世界领先的自决策无人操控系统实现路径规划、自动变道、自动驶入施工区域、自动避障等功能是目前行业内最先进的振动压实产品。

《中国智造2025》指出:智能制造是主攻方向,也是从制造大国转向制造强国的根本路径。未来,中国主机厂商将会加速推进智能化提升改造,持续推进智能化、数字化、自动化工厂的建设,推动工厂从传统的人工作业、机械作业、单点作业向集成的自动化、数控化和智能化作业转变,不断促使技术、产品、服务、品牌等核心优势的提升!把我国建设成为引领世界制造业发展的制造强国,为实现中华民族伟大复兴的中国梦打下坚实基础。

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