一輛巨大的礦用車(chē)穩穩地在測試場(chǎng)行進(jìn)，駕駛室內卻不見(jiàn)人影。這輛“巨無(wú)霸”就是中國兵器北重集團北方股份公司研制的國內首臺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)，使我國成為繼美國、日本后第三個(gè)涉足礦用車(chē)無(wú)人駕駛技術(shù)的國家。
《工人日報》記者在采訪(fǎng)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)了具備智能導航、精準定位、安全行駛等涵蓋尖端科技的礦車(chē)產(chǎn)品，實(shí)現了無(wú)人駕駛技術(shù)的突破。
“大腦”中隱藏著(zhù)高科技
近日，記者踏著(zhù)3米多高的樓梯，進(jìn)入這臺“巨無(wú)霸”的駕駛室內，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)中樞系統的重要部分，負責收集和處理信號。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)系統中隱藏著(zhù)的高科技——毫米波雷達。正是利用最先進(jìn)的雷達遙感技術(shù)和人工智能系統組合在一起，構成了無(wú)人駕駛礦車(chē)的整個(gè)智能系統。
據了解，北方股份公司礦用車(chē)占據國內80%以上的市場(chǎng)份額，是國內礦用車(chē)行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)。此次在原有礦車(chē)基礎上進(jìn)一步研制的無(wú)人駕駛礦用車(chē)，智能控制系統的設計安裝是其突破點(diǎn)。在沒(méi)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(xué)習，可是沒(méi)取到經(jīng)還吃了閉門(mén)羹。
“發(fā)達國家對我們實(shí)施技術(shù)封鎖，甚至去礦山參觀(guān)都被拒絕了?！惫緹o(wú)人駕駛礦用車(chē)項目經(jīng)理王逢全對記者說(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(jìn)鞍山、鄂爾多斯、烏海等地的各類(lèi)大型礦場(chǎng)實(shí)地調研，登上人工駕駛礦用車(chē)，在復雜、危險的礦場(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)行駛數據。
在國內5家產(chǎn)學(xué)研機構的協(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、定位及導航等關(guān)鍵技術(shù)上，均實(shí)現了礦車(chē)24小時(shí)無(wú)人駕駛循環(huán)作業(yè)。同時(shí)，為了破解礦區內揚塵多，常規攝像頭難以發(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與毫米波雷達形成雙重保障，這些使得無(wú)人駕駛電動(dòng)輪礦用車(chē)可實(shí)現360度無(wú)死角感知。
親身體驗迎面駛來(lái)的“緊張感”
“巨無(wú)霸”NTE120AT無(wú)人駕駛電動(dòng)輪礦車(chē)長(cháng)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)，可在礦山現場(chǎng)完成倒車(chē)入位、精準?？?、自動(dòng)傾卸、軌跡運行、自主避障等各個(gè)環(huán)節。
可在實(shí)驗環(huán)節，信息回傳中出現了“當機”情況。
“各調各的，大家都能調，可連起來(lái)就出現問(wèn)題。當時(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(zhù)后續工作要滯后?！北狈焦煞莨倦娖髡{試設計工程師張強回憶說(shuō)。
張強和同事們開(kāi)始逐一測試每條指令，用示波器、專(zhuān)用軟件來(lái)回對比數據，幾天后終于找到了問(wèn)題的癥結。張強說(shuō)，要實(shí)時(shí)掌握運動(dòng)中的車(chē)輛數據，指令會(huì )非常多，導致系統反應不過(guò)來(lái)，就容易出現“當機”。正常情況下，應該是每200毫秒刷新一次系統，我們給的“藥方”是在200毫秒里完成幾百個(gè)數據來(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，保證數據準確，讓這臺“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)生強烈的壓迫感?！碑a(chǎn)品研究院裝配工藝工程師鄔鵬程調侃道，“如果礦用車(chē)迎面向你駛來(lái)，你會(huì )緊張嗎？但為了讓它的感應系統更加靈敏，我們必須要經(jīng)常體驗這種緊張感?！?/p>
另外，礦車(chē)設計任務(wù)書(shū)里面所有的功能也都要進(jìn)行模擬試驗。比如行進(jìn)時(shí)的落石、每一個(gè)危險性的突發(fā)情況……只有通過(guò)模擬測試，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(lái)，隨著(zhù)大型露天礦山開(kāi)采深度逐年下探，坡度大、彎道多的現象逐漸增多，給安全生產(chǎn)增加了許多難度。而礦區無(wú)人化運營(yíng)是加快數字化智慧礦山建設的有效途徑，有助于實(shí)現安全生產(chǎn)，降低人工和整車(chē)使用成本，提升運行效率。
王逢全說(shuō)，公司完成了國內首臺無(wú)人駕駛礦用車(chē)的研發(fā)，把中國智能制造帶到了一個(gè)新高度。
據記者了解，隨著(zhù)中國國內數字化智慧礦山建設的不斷推進(jìn)，這家公司正加快與國內大型露天礦山和專(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、行為控制和決策系統、定位系統及高精度地圖，實(shí)現礦車(chē)的環(huán)境感知、行為預測和路徑規劃及決策，自動(dòng)按照礦山調度指令在無(wú)人操作的情況下實(shí)現裝載、運輸和卸載的循環(huán)作業(yè)。
該公司一份研究數據表明，在考慮了相關(guān)因素的理論狀態(tài)下，7臺無(wú)人駕駛礦車(chē)可替代至少9臺同型號有人駕駛車(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省，整體收益率可提高49%。
