挖掘機哪家強?不找藍翔找AI!

naojiti 發表於 2021-07-21
人工智慧

挖掘機一直都是個謎一樣的存在,上至老人下至小孩,都為之著迷,只要在路上看到挖掘機作業,總會有一大批停下匆匆腳步行注目禮的人,挖掘機是除遊戲外,男人的另一個天堂,屬於男人的快樂玩具。

挖掘機的神奇在於它像個英雄一樣,在各種危險的環境中都能看到它的身影,好像什麼都能幹的樣子,又A又颯。挖掘機也被稱為工程機械領域的皇的冠明珠,作為一種物料搬運的工具,被廣泛用於資源開採、建設施工、搶險救災應急救援中,擁有廣闊的應用市場。

挖掘機哪家強?不找藍翔找AI!

但是其工作的天然場景就是在高危的環境中,施工的環境複雜,路況起伏不平,高噪音、高粉塵、傷亡事故等,雖然司機的薪資較高,但是很多年輕人不太感冒進入這個圈子,現存的熟練主力工人都是三四十歲的中年人為主,惡劣的作業環境、頻發的安全事故、降本增效的要求等是實際工業生產中的挑戰,也是挖掘機向智慧化方向迭代的推動力量,AI+挖掘機應運而生。

AI+挖掘機的智慧變身

目前我國的工程機械領域仍是一個勞動密集型的產業,在“新基建”和“中國製造2025”的政策推動下,技術革新傳統行業的浪潮四起,工程機械裝置智慧化、無人化的升級革新可以顯著減少作業安全事故、降本增效,賦能工程機械企業提升產品競爭力,行業的發展朝著智慧化方向升級日漸清晰。

作為工程機械裝置中使用最廣泛的挖掘機,搭載AI技術的順風車,讓其升級搖身一變為工作效率狂魔。往常的情況,挖掘機作業主要依賴司機的手感,他們憑藉經驗把握施工的分寸和位置,這種經驗有時可以發揮積極的作用,但有時也會造成作業失誤。在爬坡、挖鬥、移動等極易出現作業事故的場景下,施工質量合格與否難保證,效率偏低,費時費力。

智慧挖掘機搭載的AI輔助駕駛技術不再那麼嚴重的依賴人的經驗,附加的感測器和感知系統,讓挖掘機眼觀六路、耳聽八方。AI主要是從挖掘機的感知、規劃、控制層面助力,百度近日開發的全新無人挖掘機作業系統(AES)技術展示,可以進行無人化作業。

無人挖掘機作業系統使用多種感測器融合和感知演算法,包含一整套軟體和介面設計,協助終端司機使用者完成系統的操作、部署和使用。在感知層面,利用高精度低成本相機和鐳射雷達,實時生成高精度的三維環境地圖,通過計算機視覺和深度學習等演算法,可以檢測作業環境中的作業物料材質、運輸卡車、障礙物、標識和人員等,並對卡車、障礙物等物體進行三維姿態估計,及時調整動作。

基於感知系統的資訊反饋,通過學習和優化演算法,能夠快速進行作業規劃和多自由度的挖掘機各關節運動路徑規劃,確保提升作業效率的同時降低機械損耗。最後,通過高精度運動閉環控制演算法,能夠實現挖掘機各傳動機構的精準運動控制。

目前百度的智慧挖掘機已經在工業廢料處理領域落地使用,在沒有駕駛人員操作的情況下,自主完成物料挖掘和上料功能,實現連續24小時的全天候作業,不僅杜絕了工業廢料環境對於駕駛人員的傷害,也幫助企業節省了人力成本。

挖掘機哪家強?不找藍翔找AI!

在一些作業場景比較平整安全的環境中,智慧挖掘機的操作完全可以實現無人化,但是在一些複雜場景特殊場景中,比如房屋拆除、採石場、地下挖掘等環境中,需要司機的經驗自主判斷要挖掘作業的方位,單憑挖掘機自主判斷,估計就車毀人亡了。算力和演算法有限,智慧挖掘機倒也沒有在複雜環境中安全作業的本事。

我們都知道樓房是有承重的位置,需要按照一定的先後順序以及臨場反應去操作,不然的話很容易造成倒塌事故,造成傷亡。採石場的採石區與落石區經常有塌方的情況出現,挖掘機作業過程中經常會遇到,碰到落石和坍塌的危險,在石頭雨中,砸掉車身周圍的攝像頭或其他感知器件,也只有一首涼涼送給自己。在這些比較複雜的環境中,智慧挖掘機還不能脫離操作司機的經驗判斷,對於挖掘的力度與角度需要實際的情況去判斷,演算法和策略的迭代積累有限,脫離操作人員的控制的話,就真會失控。

在上述複雜的場景中,完全無人化的操作短期內不會取代操作司機現場作業的方式,部分危險環境中的固定操作中,輔助使用一些遠端操控的作業也是一種已知的解決方案。駕駛人員在模擬艙內進行操控,利用5G遙控技術,實現遠離危險的複雜操作作業。比如無人挖掘機可以通過遠端遙控安全排除未爆航彈,通過在5G環境中進行無線遙控,對於熟練的操作司機來說,在複雜危險的環境中作業,遠端操作跟現場操作沒有任何區別,有種模擬打遊戲的感覺,既能高效完成挖掘任務,又能保證人員安全。

在挖掘機智慧化的初期階段,使用感測器和感知系統可以增加一些視域的開闊與判斷的輔助,但是離完全的無人化作業還有點距離,需要技術與場景的迭代發展,演算法的積累和學習需要時間與資料的支援。在一些關乎生命財產安全的情景中,成熟的駕駛員經驗相對更可靠。

智慧挖掘機的無人化路徑發展是一個比較特定的場景,但是作為工業裝置領域的核心搬運部件,其無人化作業從0到1的產品跨越,給產業發展打了一針很強的定心劑,AI技術與特定場合的解決方案,組合的力量讓其在新基建、資源開採等場景中,蘊含了更多的智慧機遇有待迸發。

其他物流、製造兄弟的AI進化

5G、AI技術代表的“新基建”,正在與實體經濟在具體場景的結合下深度融合。工程裝置行業乘風而上,並不斷向數字化、智慧化方向演進。比如智慧重卡與智慧天車,這兩位也是工程裝置領域內具有代表性的生產要素之一,其智慧化的發展也能見微知著窺探工業裝置產業發展的趨勢脈絡。

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智慧重卡主要作為工程物流運輸裝置來使用,這也是工程機械領域的標誌性運用場景,目前智慧重卡已在港口、園區、礦區等場景較為精確的領域得以應用。智慧重卡是自動駕駛領域內相對較早進行落地和商業化的細分領域,目前來看L3、L4級別的車輛都有落地使用,主要是在場景固定的港口與封閉的一些工業園區內使用,行駛路線較為固定。

使用的場景與搭載的技術都與挖掘機不同,智慧重卡主要是搭載毫米波雷達與鐳射雷達、深度攝像頭等,具備多維度多方位感知能力,能夠精確感應行人、車輛、其他障礙物等,並且依規劃路徑實現自主超車、自動變道、自適應巡航、繞行避障、預見性規劃等功能,智慧重卡通過車輛自身的主動智慧感知能力,釐米級定位與自動化港機裝置互動實現精確行駛的任務,降低駕駛員的駕駛疲勞強度,有效提升行駛安全性。

隨著技術的成熟和量產的落地,智慧重卡在一級市場的投融資活動愈加頻繁,圖森未來的上市與量產,重卡自動駕駛企業智佳科技的最新4.2億美元的融資,上汽紅巖與中國重汽等自研智慧重卡並且已經上市等訊號,無不說明著行業進入到了飛速發展的階段。

工程裝置不僅在資源開採、物資運輸、搶險救災等方面發揮著重要作用,在工業生產中,最值得一提的是天車這個在大型製造廠的核心裝置。在大型製造廠商製造業中,天車作為搬運物料的大力士不可或缺。所謂“天車”,是橋式起重機在工廠中的俗稱,是橋架在高架軌道上執行的起重裝置,可以沿著軌道橫向移動,以此搬運工廠中沉重物料和裝置產品。

往日的天車裝置一直是熟練的操作工人進行駕駛,因為高空低頭彎腰俯視作業,工作強度大,條件惡劣,並且比較依賴工人的經驗,與挖掘機的行業痛點類似,也是存在著生產效率、成本與安全的桎梏,智慧化可以有效降低作業過程的安全隱患,並能大幅提升勞動生產率。

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天車的無人化,背後的核心技術從視覺系統層面來說,配備3D識別、精準定位、視訊追蹤等裝置,掃描獲取場景內的資料並進行計算與反饋給控制系統,由中控系統統一排程,通過剛性升降機械結構與機器人手臂,完成精確運動。因為天車是移動裝置,很難聯接固定網路,但智慧天車的作業需要實時化、高精度進行大量資料傳輸。先前,天車無人化一般都依賴Wi-Fi。而在今天,智慧天車與5G結合,低延時、高效率傳輸的快樂正在行業中成為趨勢。

智慧挖掘機、智慧重卡與智慧天車這些案例可以直觀展現出,AI作為關鍵的技術變數,給工程裝置行業的核心生產要素帶來巨大的改變,而工業裝置是工業發展的命脈,是最具代表性的製造業和實體經濟發展的根本。無論是效率還是安全,或者是成本,技術的提升,市場的需求被點燃,使得產業端迎來了發展的機遇階段,滿足了工業裝置行業的智慧化、無人化、高效率的發展需求,在產業供需關係方面,也進行了新的高效適配,向著低成本高安全的方向進發。

長線投入才見花開與月明

工業裝置行業整體來說,產業鏈冗長,涉及的場景與業務,複雜而又危險,比如露天礦區、隧道開鑿、建築拆除、生產製造等,安全性與智慧化必須協同發展。

因為工程裝置的機械傳動本身就比較複雜與專業性強,技術的革新需要專業知識的加持,需要引入一些領域專家或者是跟行業內人士協同革新。這也是傳統工業裝置廠商的選擇,無論是與網際網路巨頭企業合作還是與技術背景深厚的初創企業聯合,都是雙贏的選擇。

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傳統工業裝置廠商發展多年經驗沉澱需要活化,新興的網際網路企業技術與演算法能力強勁,感知能力、決策判斷與工業裝置廠商自動化控制能力結合相得益彰。優化和落地無人化作業系統,無論是智慧挖掘機的自主挖掘、卡車裝載等,還是智慧重卡的特定場景的自動駕駛,新興技術快速發展幫助工程機械裝置提升生產安全、降本增效,助推工業生產向智慧化、無人化、安全化的方向邁進。

工業機械裝置領域的智慧化還在建設的初始階段,投入期階段的商業化落地能力沒有全面鋪開,市場的教育與發展還需要資本、技術與時間,整個革新過程需要產業鏈上下游各方勢力的共同協作,耐得住寂寞埋頭苦幹才能守得花開見月明。不像網際網路新零售的一些噱頭風口那樣,打一槍換一地兒,或者吆喝兩三年吸引資本投資後作鳥獸狀散去,留一地雞毛。

面對人口紅利的減退、疫情的衝擊,無人施工作業的需求日益增長,無論是國內基建領域、工業領域的發展,還是出海國外,智慧化裝置對於生產與建設都至關重要,商業化的錢景一片明朗。

中國製造的標籤從山寨大國到智造工業裝置未來再到智慧裝置出海,短短二十年的發展,技術強國的發展成果已經引人側目,基建速度、生產製造智慧化、智慧物流的高速運轉等,中國速度以開拓者身份步步為營,工業裝置的數字化到智慧化路徑,已經遠超過了預期,未來的發展會有什麼樣的速度與面貌,值得憧憬與期待。

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