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人工智能技術(shù)新運用：在礦山遇到無人駕駛的巨無霸
發(fā)布時間 2019-07-19 10:14:40 來源：中經(jīng)縱橫
面對國外的技術(shù)封鎖，12名80后工程人員用人工智能技術(shù)，讓110噸重的無人駕駛電動輪礦車成功下線——
在礦山遇到無人駕駛的巨無霸
一輛巨大的礦用車穩(wěn)穩(wěn)地在測試場行進，駕駛室內(nèi)卻不見人影。這輛“巨無霸”就是中國兵器北重集團北方股份公司研制的國內(nèi)首臺110噸NTE120AT無人駕駛電動輪礦車。它于今年1月24日成功下線，使我國成為繼美國、日本后第三個涉足礦用車無人駕駛技術(shù)的國家。
《工人日報》記者在采訪中了解到，為了從礦車駕駛室里替換下駕駛員，北方股份公司12名工程師用1000多個日日夜夜，利用人工智能技術(shù)，研發(fā)了具備智能導航、精準定位、安全行駛等涵蓋尖端科技的礦車產(chǎn)品，實現(xiàn)了無人駕駛技術(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，進入這臺“巨無霸”的駕駛室內(nèi)，一個白色箱子映入眼簾，這就是控制這個大家伙的“大腦”——控制柜。前進、倒車、剎車，前面道路是平坦還是顛簸，有沒有障礙物……所有信息都要一一傳回這個控制柜進行分析。
控制柜是礦車神經(jīng)中樞系統(tǒng)的重要部分，負責收集和處理信號。車頂白色架子上裝置的天線高高聳立，探知周圍的環(huán)境，收集信息后再回傳到“大腦”中。這個系統(tǒng)中隱藏著的高科技——毫米波雷達。正是利用最先進的雷達遙感技術(shù)和人工智能系統(tǒng)組合在一起，構(gòu)成了無人駕駛礦車的整個智能系統(tǒng)。
據(jù)了解，北方股份公司礦用車占據(jù)國內(nèi)80%以上的市場份額，是國內(nèi)礦用車行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)。此次在原有礦車基礎上進一步研制的無人駕駛礦用車，智能控制系統(tǒng)的設計安裝是其突破點。在沒有任何技術(shù)參考的情況下，設計團隊首先想到向已經(jīng)擁有成熟技術(shù)的美國和日本學習，可是沒取到經(jīng)還吃了閉門羹。
“發(fā)達國家對我們實施技術(shù)封鎖，甚至去礦山參觀都被拒絕了?！惫緹o人駕駛礦用車項目經(jīng)理王逢全對記者說，在此情況下，要破解難題，只能自主研發(fā)。
2015年，NTE120AT無人駕駛電動輪礦車項目正式立項，由12名80后成員組成的團隊踏上了一切都要靠自己的研發(fā)之路。期間他們走進鞍山、鄂爾多斯、烏海等地的各類大型礦場實地調(diào)研，登上人工駕駛礦用車，在復雜、危險的礦場環(huán)境中向駕駛員了解礦用車作業(yè)的全流程，采集了大量礦用車行駛數(shù)據(jù)。
在國內(nèi)5家產(chǎn)學研機構(gòu)的協(xié)助下，北方股份公司研發(fā)的無人駕駛礦用車在自主駕駛、自動作業(yè)、環(huán)境感知、行為控制和決策、定位及導航等關(guān)鍵技術(shù)上，均實現(xiàn)了礦車24小時無人駕駛循環(huán)作業(yè)。同時，為了破解礦區(qū)內(nèi)揚塵多，常規(guī)攝像頭難以發(fā)揮作用的難題，礦車采用車載傳感器可依靠激光雷達與毫米波雷達形成雙重保障，這些使得無人駕駛電動輪礦用車可實現(xiàn)360度無死角感知。
親身體驗迎面駛來的“緊張感”
“巨無霸”NTE120AT無人駕駛電動輪礦車長10米、寬5.5米、高5.7米，載重110噸，采用車輛線控技術(shù)，可在礦山現(xiàn)場完成倒車入位、精準?？俊⒆詣觾A卸、軌跡運行、自主避障等各個環(huán)節(jié)。
可在實驗環(huán)節(jié)，信息回傳中出現(xiàn)了“當機”情況。
“各調(diào)各的，大家都能調(diào)，可連起來就出現(xiàn)問題。當時，我們四五天沒怎么休息，就是找不到問題所在，眼瞅著后續(xù)工作要滯后?！北狈焦煞莨倦娖髡{(diào)試設計工程師張強回憶說。
張強和同事們開始逐一測試每條指令，用示波器、專用軟件來回對比數(shù)據(jù)，幾天后終于找到了問題的癥結(jié)。張強說，要實時掌握運動中的車輛數(shù)據(jù)，指令會非常多，導致系統(tǒng)反應不過來，就容易出現(xiàn)“當機”。正常情況下，應該是每200毫秒刷新一次系統(tǒng)，我們給的“藥方”是在200毫秒里完成幾百個數(shù)據(jù)來回傳輸，甚至在關(guān)鍵時候20毫秒就要刷新一遍的情況下，保證數(shù)據(jù)準確，讓這臺“巨無霸”可以暢通無阻地行駛。
“無人駕駛礦用車僅輪胎就有常人身高的兩倍多，站在它跟前，你會產(chǎn)生強烈的壓迫感。”產(chǎn)品研究院裝配工藝工程師鄔鵬程調(diào)侃道，“如果礦用車迎面向你駛來，你會緊張嗎？但為了讓它的感應系統(tǒng)更加靈敏，我們必須要經(jīng)常體驗這種緊張感?！?/p>
另外，礦車設計任務書里面所有的功能也都要進行模擬試驗。比如行進時的落石、每一個危險性的突發(fā)情況……只有通過模擬測試，才能夠保證車輛在礦山遇見相同工況時自行解決，雖然危險和緊張，但工程師們必須親身體驗。
整體收益率提高了五成
近年來，隨著大型露天礦山開采深度逐年下探，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)無人化運營是加快數(shù)字化智慧礦山建設的有效途徑，有助于實現(xiàn)安全生產(chǎn)，降低人工和整車使用成本，提升運行效率。
王逢全說，公司完成了國內(nèi)首臺無人駕駛礦用車的研發(fā)，把中國智能制造帶到了一個新高度。
據(jù)記者了解，隨著中國國內(nèi)數(shù)字化智慧礦山建設的不斷推進，這家公司正加快與國內(nèi)大型露天礦山和專業(yè)信息化公司合作，通過為礦車配置環(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，實現(xiàn)礦車的環(huán)境感知、行為預測和路徑規(guī)劃及決策，自動按照礦山調(diào)度指令在無人操作的情況下實現(xiàn)裝載、運輸和卸載的循環(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臺無人駕駛礦車可替代至少9臺同型號有人駕駛車的工作量，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 本報通訊員 劉暢）