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——

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，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)輛線控技術(shù)，可在礦山現(xiàn)場(chǎng)完成倒車(chē)入位、精準(zhǔn)停靠、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。”北方股份公司電器調(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。”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(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)

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