慧拓智能:国内端到端的无人矿山技术领导者

几天前,智能汽车技术发表了一篇题为:矿区将是无人驾驶汽车首次登陆的最佳场景的文章,在自动驾驶领域引起了广泛的热烈讨论。在无人驾驶矿山技术方面,国外已经商业化近十年,为什么中国没有相对完整的解决方案呢?作为中国第一家开始探索矿区无人驾驶卡车的智能机器公司,在这一领域做了什么努力?本文采访了智能机器公司CSO王健博士。

一家公司如何成为该行业的技术领导者?杰拉尔德,美国计算机名人堂的代表·温伯格在《成为技术领导者》一书中提到,要成为公司的技术领导者,必须掌握创新、激励和组织能力。但是,对于一个企业来说,要想成为整个行业的技术领导者,不仅要有足够的技术领导者,还要用不断的创新来推动整个行业的进步。如今,随着自动驾驶创业的蓬勃发展,作为一家不为人知的公司,汇拓智能如何敢称国内无人矿业技术领导者为终端?带着这个疑惑,我们找到了汇拓智能机械有限公司CSO王健博士和他谈了慧拓智能在无人矿山技术方面所做的事情。

惠拓绝对是中国无人矿山技术研究中最资深的。

当我第一次见到王健博士时,他刚从内蒙古矿区回来。我比简历里的照片黑瘦多了。这一次,我们实地考察了锡林浩特和乌海的两个煤矿,并与矿区负责人进行了面对面的会谈,重点讨论了自动化开采、自动挖掘机设备升级以及矿山开挖、生产和运输过程中涉及的一系列问题,以便尽快实现'无人矿山'达成共识。

实地研究通常是理解客户需求和认识项目难度的重要途径。这不是王健博士第一次深入矿区进行实地考察。矿区的工作面粉尘很大,摄像头很难工作。大多数矿山都使用雷达。四面环山GPS信号很微弱,机械车辆复杂的动作以及车机间配合等等,难度很大不过都在意料之中。矿区没有车道线,无人矿卡会自动装载,然后自动循迹运输,遇到路口会停止下自动检测,这些工作的前提要依赖庞大的云端,就是我们说的平行。云端会进行所有路线规划和障碍物下发、装载点下发。无人驾驶矿车国外已经商用10年了,国内还处在初级阶段。在国内无人矿山技术研究上,慧拓绝对是最资深的。”

早在上世纪末,国内外就开始尝试无人驾驶矿用卡车。1996年,亚利桑那大学机器人与自动化实验室主任王飞跃教授及其团队负责Caterpillar 的大型野外装载车(Wheel Loaders)自动化项目,动态不可预测的岩石开挖环境实时控制算法设计,利用神经网络、模糊逻辑和有限状态机器模拟人类挖掘策略,通过设计在线铲斗挖掘轨迹,完成世界上第一辆自动装载、挖掘和运输无人驾驶卡车,出版世界上第一辆矿山自动车研究专业。

近年来,随着计算机算力的提高和传感器等硬件的补强,单台矿车上实现无人驾驶,已经不再是难事,但如果整体提高矿山的安全和效率,最关键的还是在集群化运营。为了解决单体智能在场景数据有限和安全不可控等弊端,王飞跃教授提出了“车端感知、云端管控”的平行驾驶架构,通过借助云端的平行驾驶管控中心对多台无人车的进行实时管控,保证了车辆行驶的安全。

汇拓智能机械有限公司正在开发基于平行驾驶理论的露天矿山无人管理系统,即基于平行驾驶理论的矿山无人管理系统。

   “无人驾驶用于矿区,首要的目的是提高效率。”

与城市道路不同,矿区人口稀少,道路结构简单。因此,无人驾驶在矿区的目的是确保安全,提高效率,降低运营成本。基于平行驾驶理论的露天矿山无人管理系统可以在降低自行车改装成本的前提下实现集群运营管理。无人驾驶卡由控制中心管理控制,为每辆车指定运输路线。车辆可以按照目标路线以适当的速度接收无线指令,并根据驾驶路线、自身位置、周边环境等信息自动驾驶。装载、运输和卸载的循环运行过程由挖掘机引导矿卡装载到正确的位置。挖掘机手可以根据360全景图像、挖掘位置图像等数字辅助功能更方便地挖掘。挖掘机手挖掘完成后,挖掘机可以实现铲斗的自动卸料,并自动返回上一个挖掘点。卸载时,还有相应的设备引导无人驾驶卡卸载,并由无人驾驶卡车运输到目的地,从而实现无人驾驶卡车的解决方案。

各环节紧密配合,最大限度地节省运输时间,24小时连续运行,实时监控车辆状况。控制中心通过网络通信连接无人矿卡、挖掘机和整个生产线,实现高效精密的运行。在正常运行过程中,车辆、车辆和控制中心可以形成即时通信,以确保车辆的正常运行。

智慧拓智能无人矿集群方案示意

平行驾驶多次成功实践,未来多场景嫁接应用

惠拓智能机械有限公司成立三年多以来,已成立ACP以平行智能理论为基础,致力于新一代云智能网络自动驾驶技术的研发和产业化。他们多次承担国内无人驾驶活动的测试,并在IEEE IV 在国际会议上展示自己的成就,为商业实施奠定了坚实的基础。

2017在中国智能汽车未来挑战中,无人驾驶汽车平行测试平台首次实际应用,平台通过虚拟测试和实际测试互动,利用对抗生成网络和平行学习快速生成更具挑战性的测试任务,迭代更新,更好地拟合人类驾驶员、行人和受试车辆互动行为,通过虚拟测试探索当前车辆智能系统对这些测试任务的反应和结果。这是平行系统在自动驾驶汽车测试场景中的应用。

平行测试系统管理平台电子系统管理平台

2018年3月18日,惠拓智能机械公司在常熟成功演示平行驾驶3.0该系统可以远程监控和及时预警自动驾驶汽车,以独特的加密方式确保车辆和云的通信安全,为自动驾驶汽车道路测试和特殊场景的应用提供了更多的可能性。王健博士说:当时,测试车辆由三辆无人驾驶汽车和三辆无人驾驶汽车进行4-5由有人驾驶的社会车辆组成,演示了一般交通场景响应接管(正常接管)和应急交通场景主动接管(应急接管)的远程管理和控制。第三代平行驾驶系统主要包括三个组成部分:平行驾驶控制系统、遥控驾驶系统和无人驾驶系统(无人驾驶汽车)。

平行驾驶3.0示意图和多辆无人车避障现场图

20186月27日,国际平行驾驶联盟(iPDA)常熟宣布成立,iPDA国际联盟的建立具有重要意义,王健博士说,这将及时沟通与平行驾驶相关的最新研究成果,研究非保密测试数据将共享成员,参与平行驾驶共享研究平台的建设,促进平行驾驶学术研究的健康快速发展。

iPDA王飞跃教授成立后,与当选联盟副主席合影(从左到右)CEO陈龙博士、印第安纳波利斯分校副教授、加拿大滑铁卢大学曹东浦教授、中国科学院自动化研究所复杂系统管理与控制国家重点实验室主任王飞跃教授)

20186月30日,国际平行驾驶联盟(iPDA)承办了“IEEE IV 2018 On-road Demonstration国际智能车联合道路演示。这次路演是From Parallel Driving to S ** rt Mobility以为主题,在统一的平行驾驶远程控制平台上,展示了多个单位的在线自动驾驶车辆在各种典型应用场景下的协同驾驶和安全出行。现场展示了四个部分:一般交通场景响应接管、紧急交通场景主动接管、主动避障、中央驾驶员实时状态检测。围绕平行驾驶框架的平行驾驶3.1系统通过平行驾驶控制平台平稳管理多辆无人车,使无人车在道路上行驶更加安全稳定。

王飞跃教授在国际智能车联合道路演示中发言,多辆无人车集中展示

基于终端感知、云控制理念的智能机械公司平行驾驶系统不仅可以应用于矿区,实现无人矿整体场景平行智能解决方案,还可以用于道路测试、油田、机场、工业园区等需要远程监督的限制场景。同时,还衍生出基于自动驾驶的平行物流系统解决方案和智能网络场地建设的完整解决方案。

当你建立一个平行驾驶系统时,许多场景都可以嫁接到应用程序中。传统的自动驾驶主要是基于传感器自行车的智能车辆,网络自动驾驶涉及多辆平行车辆。在平行驾驶中,我们将构建真实世界的映射,可以做出更大的空间和时间预测,从而形成更好的特定场景描述。

从技术上讲,水平轴是我们做出决定的时间,垂直轴意味着我们可以预测有多远。从这两个维度来看,传统自行车的智能感知范围非常有限。此外,网络连接的优点是获取更远的距离信息。你能在平行中做些什么?所有的交通场景都是平行的,你可以在更远的时间和更远的空间做出更准确的结果。这个结果对无人驾驶更有用,这是真正的区别。

从成本的角度来看,当我们做特定的场景时,10辆车和20辆车是完全不同的概念。云平台是一项巨大的投资。如果车辆很少,该方案并不占主导地位,因为我们的方案取决于数量。蓝绿线是网络和自行车的智能自动驾驶,红线代表平行自动驾驶。对我们来说,当汽车数量增加时,固定场景下的运营成本将大大降低,未来的成本增加基本上很少。

合格的技术团队确保我们不断创新。

我们有很强的技术背景。30%的团队成员拥有博士学位,40%的团队成员拥有海外学位或留学经验,主要来自卡内基梅隆大学、加拿大伯克利分校、剑桥大学、滑铁卢大学、慕尼黑理工大学、米兰理工大学、清华大学、北京大学、中国科学院、中山大学、北京理工大学、北京航空航天大学、吉利大学等。经过20多年的学术和技术积累,我们组建了一支由无人驾驶汽车、电子、人工智能等领域人才组成的专业团队。目前,公司专注于中国、英国、美国和加拿大的自动驾驶和车联网技术、产品、解决方案和测试评估。

谈到目前的发展,王健博士说:汇拓智能首先在特定场景下实施无人驾驶。2017年初,与世界十大国内大型建筑机械集团企业达成战略合作,成为无人矿山机械和控制平台。与此同时,该公司还与国内主流汽车制造商签署了大规模生产无人驾驶物流商用车的合作。公司还与其他汽车制造商、大型能源公司、华为、移动、中国联通等移动互联网公司协商合作,进一步完善整体运营计划。

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