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人工智能技術新運用:在礦山遇到無人駕駛的巨無霸

關鍵詞 礦山 , 人工智能|2019-07-19 10:09:10|來源 工人日報
摘要 面對國外的技術封鎖,12名80后工程人員用人工智能技術,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穩地在測試場行進,駕駛室內卻...

面對國外的技術封鎖,12名80后工程人員用人工智能技術,讓110噸重的無人駕駛電動輪礦車成功下線——

  礦山遇到無人駕駛的巨無霸

  一輛巨大的礦用車穩穩地在測試場行進,駕駛室內卻不見人影。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,研發了具備智能導航、精準定位、安全行駛等涵蓋尖端科技的礦車產品,實現了無人駕駛技術的突破。

  “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,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。

  控制柜是礦車神經中樞系統的重要部分,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,探知周圍的環境,收集信息后再回傳到“大腦”中。這個系統中隱藏著的高科技——毫米波雷達。正是利用最先進的雷達遙感技術和人工智能系統組合在一起,構成了無人駕駛礦車的整個智能系統。

  據了解,北方股份公司礦用車占據國內80%以上的市場份額,是國內礦用車行業的領軍企業。此次在原有礦車基礎上進一步研制的無人駕駛礦用車,智能控制系統的設計安裝是其突破點。在沒有任何技術參考的情況下,設計團隊首先想到向已經擁有成熟技術的美國和日本學習,可是沒取到經還吃了閉門羹。

  “發達國家對我們實施技術封鎖,甚至去礦山參觀都被拒絕了。”公司無人駕駛礦用車項目經理王逢全對記者說,在此情況下,要破解難題,只能自主研發。

  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研,登上人工駕駛礦用車,在復雜、危險的礦場環境中向駕駛員了解礦用車作業的全流程,采集了大量礦用車行駛數據。

  在國內5家產學研機構的協助下,北方股份公司研發的無人駕駛礦用車在自主駕駛、自動作業、環境感知、行為控制和決策、定位及導航等關鍵技術上,均實現了礦車24小時無人駕駛循環作業。同時,為了破解礦區內揚塵多,常規攝像頭難以發揮作用的難題,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,可在礦山現場完成倒車入位、精準停靠、自動傾卸、軌跡運行、自主避障等各個環節。

  可在實驗環節,信息回傳中出現了“當機”情況。

  “各調各的,大家都能調,可連起來就出現問題。當時,我們四五天沒怎么休息,就是找不到問題所在,眼瞅著后續工作要滯后。”北方股份公司電器調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據,幾天后終于找到了問題的癥結。張強說,要實時掌握運動中的車輛數據,指令會非常多,導致系統反應不過來,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毫秒里完成幾百個數據來回傳輸,甚至在關鍵時候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,你會產生強烈的壓迫感。”產品研究院裝配工藝工程師鄔鵬程調侃道,“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更加靈敏,我們必須要經常體驗這種緊張感。”

  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、彎道多的現象逐漸增多,給安全生產增加了許多難度。而礦區無人化運營是加快數字化智慧礦山建設的有效途徑,有助于實現安全生產,降低人工和整車使用成本,提升運行效率。

  王逢全說,公司完成了國內首臺無人駕駛礦用車的研發,把中國智能制造帶到了一個新高度。

  據記者了解,隨著中國國內數字化智慧礦山建設的不斷推進,這家公司正加快與國內大型露天礦山和專業信息化公司合作,通過為礦車配置環境感知系統、行為控制和決策系統、定位系統及高精度地圖,實現礦車的環境感知、行為預測和路徑規劃及決策,自動按照礦山調度指令在無人操作的情況下實現裝載、運輸和卸載的循環作業。

  該公司一份研究數據表明,在考慮了相關因素的理論狀態下,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省,整體收益率可提高49%。

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