人工智能技術(shù)新運(yùn)用:在礦山遇到無(wú)人駕駛的巨無(wú)霸
面對(duì)國(guó)外的技術(shù)封鎖,12名80后工程人員用人工智能技術(shù),讓110噸重的無(wú)人駕駛電動(dòng)輪礦車(chē)成功下線(xiàn)——
在礦山遇到無(wú)人駕駛的巨無(wú)霸
一輛巨大的礦用車(chē)穩(wěn)穩(wěn)地在測(cè)試場(chǎng)行進(jìn),駕駛室內(nèi)卻不見(jiàn)人影。這輛“巨無(wú)霸”就是中國(guó)兵器北重集團(tuán)北方股份公司研制的國(guó)內(nèi)首臺(tái)110噸NTE120AT無(wú)人駕駛電動(dòng)輪礦車(chē)。它于今年1月24日成功下線(xiàn),使我國(guó)成為繼美國(guó)、日本后第三個(gè)涉足礦用車(chē)無(wú)人駕駛技術(shù)的國(guó)家。
《工人日?qǐng)?bào)》記者在采訪中了解到,為了從礦車(chē)駕駛室里替換下駕駛員,北方股份公司12名工程師用1000多個(gè)日日夜夜,利用人工智能技術(shù),研發(fā)了具備智能導(dǎo)航、精準(zhǔn)定位、安全行駛等涵蓋尖端科技的礦車(chē)產(chǎn)品,實(shí)現(xiàn)了無(wú)人駕駛技術(shù)的突破。
“大腦”中隱藏著高科技
近日,記者踏著3米多高的樓梯,進(jìn)入這臺(tái)“巨無(wú)霸”的駕駛室內(nèi),一個(gè)白色箱子映入眼簾,這就是控制這個(gè)大家伙的“大腦”——控制柜。前進(jìn)、倒車(chē)、剎車(chē),前面道路是平坦還是顛簸,有沒(méi)有障礙物……所有信息都要一一傳回這個(gè)控制柜進(jìn)行分析。
控制柜是礦車(chē)神經(jīng)中樞系統(tǒng)的重要部分,負(fù)責(zé)收集和處理信號(hào)。車(chē)頂白色架子上裝置的天線(xiàn)高高聳立,探知周?chē)沫h(huán)境,收集信息后再回傳到“大腦”中。這個(gè)系統(tǒng)中隱藏著的高科技——毫米波雷達(dá)。正是利用最先進(jìn)的雷達(dá)遙感技術(shù)和人工智能系統(tǒng)組合在一起,構(gòu)成了無(wú)人駕駛礦車(chē)的整個(gè)智能系統(tǒng)。
據(jù)了解,北方股份公司礦用車(chē)占據(jù)國(guó)內(nèi)80%以上的市場(chǎng)份額,是國(guó)內(nèi)礦用車(chē)行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)。此次在原有礦車(chē)基礎(chǔ)上進(jìn)一步研制的無(wú)人駕駛礦用車(chē),智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)安裝是其突破點(diǎn)。在沒(méi)有任何技術(shù)參考的情況下,設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)首先想到向已經(jīng)擁有成熟技術(shù)的美國(guó)和日本學(xué)習(xí),可是沒(méi)取到經(jīng)還吃了閉門(mén)羹。
“發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)我們實(shí)施技術(shù)封鎖,甚至去礦山參觀都被拒絕了。”公司無(wú)人駕駛礦用車(chē)項(xiàng)目經(jīng)理王逢全對(duì)記者說(shuō),在此情況下,要破解難題,只能自主研發(fā)。
2015年,NTE120AT無(wú)人駕駛電動(dòng)輪礦車(chē)項(xiàng)目正式立項(xiàng),由12名80后成員組成的團(tuán)隊(duì)踏上了一切都要靠自己的研發(fā)之路。期間他們走進(jìn)鞍山、鄂爾多斯、烏海等地的各類(lèi)大型礦場(chǎng)實(shí)地調(diào)研,登上人工駕駛礦用車(chē),在復(fù)雜、危險(xiǎn)的礦場(chǎng)環(huán)境中向駕駛員了解礦用車(chē)作業(yè)的全流程,采集了大量礦用車(chē)行駛數(shù)據(jù)。
在國(guó)內(nèi)5家產(chǎn)學(xué)研機(jī)構(gòu)的協(xié)助下,北方股份公司研發(fā)的無(wú)人駕駛礦用車(chē)在自主駕駛、自動(dòng)作業(yè)、環(huán)境感知、行為控制和決策、定位及導(dǎo)航等關(guān)鍵技術(shù)上,均實(shí)現(xiàn)了礦車(chē)24小時(shí)無(wú)人駕駛循環(huán)作業(yè)。同時(shí),為了破解礦區(qū)內(nèi)揚(yáng)塵多,常規(guī)攝像頭難以發(fā)揮作用的難題,礦車(chē)采用車(chē)載傳感器可依靠激光雷達(dá)與毫米波雷達(dá)形成雙重保障,這些使得無(wú)人駕駛電動(dòng)輪礦用車(chē)可實(shí)現(xiàn)360度無(wú)死角感知。
親身體驗(yàn)迎面駛來(lái)的“緊張感”
“巨無(wú)霸”NTE120AT無(wú)人駕駛電動(dòng)輪礦車(chē)長(zhǎng)10米、寬5.5米、高5.7米,載重110噸,采用車(chē)輛線(xiàn)控技術(shù),可在礦山現(xiàn)場(chǎng)完成倒車(chē)入位、精準(zhǔn)?、自動(dòng)傾卸、軌跡運(yùn)行、自主避障等各個(gè)環(huán)節(jié)。
可在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié),信息回傳中出現(xiàn)了“當(dāng)機(jī)”情況。
“各調(diào)各的,大家都能調(diào),可連起來(lái)就出現(xiàn)問(wèn)題。當(dāng)時(shí),我們四五天沒(méi)怎么休息,就是找不到問(wèn)題所在,眼瞅著后續(xù)工作要滯后!北狈焦煞莨倦娖髡{(diào)試設(shè)計(jì)工程師張強(qiáng)回憶說(shuō)。
張強(qiáng)和同事們開(kāi)始逐一測(cè)試每條指令,用示波器、專(zhuān)用軟件來(lái)回對(duì)比數(shù)據(jù),幾天后終于找到了問(wèn)題的癥結(jié)。張強(qiáng)說(shuō),要實(shí)時(shí)掌握運(yùn)動(dòng)中的車(chē)輛數(shù)據(jù),指令會(huì)非常多,導(dǎo)致系統(tǒng)反應(yīng)不過(guò)來(lái),就容易出現(xiàn)“當(dāng)機(jī)”。正常情況下,應(yīng)該是每200毫秒刷新一次系統(tǒng),我們給的“藥方”是在200毫秒里完成幾百個(gè)數(shù)據(jù)來(lái)回傳輸,甚至在關(guān)鍵時(shí)候20毫秒就要刷新一遍的情況下,保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確,讓這臺(tái)“巨無(wú)霸”可以暢通無(wú)阻地行駛。
“無(wú)人駕駛礦用車(chē)僅輪胎就有常人身高的兩倍多,站在它跟前,你會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的壓迫感!碑a(chǎn)品研究院裝配工藝工程師鄔鵬程調(diào)侃道,“如果礦用車(chē)迎面向你駛來(lái),你會(huì)緊張嗎?但為了讓它的感應(yīng)系統(tǒng)更加靈敏,我們必須要經(jīng)常體驗(yàn)這種緊張感!
另外,礦車(chē)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)里面所有的功能也都要進(jìn)行模擬試驗(yàn)。比如行進(jìn)時(shí)的落石、每一個(gè)危險(xiǎn)性的突發(fā)情況……只有通過(guò)模擬測(cè)試,才能夠保證車(chē)輛在礦山遇見(jiàn)相同工況時(shí)自行解決,雖然危險(xiǎn)和緊張,但工程師們必須親身體驗(yàn)。
整體收益率提高了五成
近年來(lái),隨著大型露天礦山開(kāi)采深度逐年下探,坡度大、彎道多的現(xiàn)象逐漸增多,給安全生產(chǎn)增加了許多難度。而礦區(qū)無(wú)人化運(yùn)營(yíng)是加快數(shù)字化智慧礦山建設(shè)的有效途徑,有助于實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn),降低人工和整車(chē)使用成本,提升運(yùn)行效率。
王逢全說(shuō),公司完成了國(guó)內(nèi)首臺(tái)無(wú)人駕駛礦用車(chē)的研發(fā),把中國(guó)智能制造帶到了一個(gè)新高度。
據(jù)記者了解,隨著中國(guó)國(guó)內(nèi)數(shù)字化智慧礦山建設(shè)的不斷推進(jìn),這家公司正加快與國(guó)內(nèi)大型露天礦山和專(zhuān)業(yè)信息化公司合作,通過(guò)為礦車(chē)配置環(huán)境感知系統(tǒng)、行為控制和決策系統(tǒng)、定位系統(tǒng)及高精度地圖,實(shí)現(xiàn)礦車(chē)的環(huán)境感知、行為預(yù)測(cè)和路徑規(guī)劃及決策,自動(dòng)按照礦山調(diào)度指令在無(wú)人操作的情況下實(shí)現(xiàn)裝載、運(yùn)輸和卸載的循環(huán)作業(yè)。
該公司一份研究數(shù)據(jù)表明,在考慮了相關(guān)因素的理論狀態(tài)下,7臺(tái)無(wú)人駕駛礦車(chē)可替代至少9臺(tái)同型號(hào)有人駕駛車(chē)的工作量,降低燃油成本6%,輪胎磨損減少7.5%以上,如果加上人工成本的節(jié)省,整體收益率可提高49%。(李玉波 本報(bào)通訊員 劉暢)