新火种
2024-01-03 
AI技术新运用：在矿山遇到无人驾驶的巨无霸
面对国外的技术封锁，12名80后工程人员用人工智能技术，让110吨重的无人驾驶电动轮矿车成功下线——
在矿山遇到无人驾驶的巨无霸
一辆巨大的矿用车稳稳地在测试场行进，驾驶室内却不见人影。这辆“巨无霸”就是中国兵器北重集团北方股份公司研制的国内首台110吨NTE120AT无人驾驶电动轮矿车。它于今年1月24日成功下线，使我国成为继美国、日本后第三个涉足矿用车无人驾驶技术的国家。
《工人日报》记者在采访中了解到，为了从矿车驾驶室里替换下驾驶员，北方股份公司12名工程师用1000多个日日夜夜，利用人工智能技术，研发了具备智能导航、精准定位、安全行驶等涵盖尖端科技的矿车产品，实现了无人驾驶技术的突破。
“大脑”中隐藏着高科技
近日，记者踏着3米多高的楼梯，进入这台“巨无霸”的驾驶室内，一个白色箱子映入眼帘，这就是控制这个大家伙的“大脑”——控制柜。前进、倒车、刹车，前面道路是平坦还是颠簸，有没有障碍物……所有信息都要一一传回这个控制柜进行分析。
控制柜是矿车神经中枢系统的重要部分，负责收集和处理信号。车顶白色架子上装置的天线高高耸立，探知周围的环境，收集信息后再回传到“大脑”中。这个系统中隐藏着的高科技——毫米波雷达。正是利用最先进的雷达遥感技术和人工智能系统组合在一起，构成了无人驾驶矿车的整个智能系统。
据了解，北方股份公司矿用车占据国内80%以上的市场份额，是国内矿用车行业的领军企业。此次在原有矿车基础上进一步研制的无人驾驶矿用车，智能控制系统的设计安装是其突破点。在没有任何技术参考的情况下，设计团队首先想到向已经拥有成熟技术的美国和日本学习，可是没取到经还吃了闭门羹。
“发达国家对我们实施技术封锁，甚至去矿山参观都被拒绝了。”公司无人驾驶矿用车项目经理王逢全对记者说，在此情况下，要破解难题，只能自主研发。
2015年，NTE120AT无人驾驶电动轮矿车项目正式立项，由12名80后成员组成的团队踏上了一切都要靠自己的研发之路。期间他们走进鞍山、鄂尔多斯、乌海等地的各类大型矿场实地调研，登上人工驾驶矿用车，在复杂、危险的矿场环境中向驾驶员了解矿用车作业的全流程，采集了大量矿用车行驶数据。
在国内5家产学研机构的协助下，北方股份公司研发的无人驾驶矿用车在自主驾驶、自动作业、环境感知、行为控制和决策、定位及导航等关键技术上，均实现了矿车24小时无人驾驶循环作业。同时，为了破解矿区内扬尘多，常规摄像头难以发挥作用的难题，矿车采用车载传感器可依靠激光雷达与毫米波雷达形成双重保障，这些使得无人驾驶电动轮矿用车可实现360度无死角感知。
亲身体验迎面驶来的“紧张感”
“巨无霸”NTE120AT无人驾驶电动轮矿车长10米、宽5.5米、高5.7米，载重110吨，采用车辆线控技术，可在矿山现场完成倒车入位、精准停靠、自动倾卸、轨迹运行、自主避障等各个环节。
可在实验环节，信息回传中出现了“当机”情况。
“各调各的，大家都能调，可连起来就出现问题。当时，我们四五天没怎么休息，就是找不到问题所在，眼瞅着后续工作要滞后。”北方股份公司电器调试设计工程师张强回忆说。
张强和同事们开始逐一测试每条指令，用示波器、专用软件来回对比数据，几天后终于找到了问题的症结。张强说，要实时掌握运动中的车辆数据，指令会非常多，导致系统反应不过来，就容易出现“当机”。正常情况下，应该是每200毫秒刷新一次系统，我们给的“药方”是在200毫秒里完成几百个数据来回传输，甚至在关键时候20毫秒就要刷新一遍的情况下，保证数据准确，让这台“巨无霸”可以畅通无阻地行驶。
“无人驾驶矿用车仅轮胎就有常人身高的两倍多，站在它跟前，你会产生强烈的压迫感。”产品研究院装配工艺工程师邬鹏程调侃道，“如果矿用车迎面向你驶来，你会紧张吗？但为了让它的感应系统更加灵敏，我们必须要经常体验这种紧张感。”
另外，矿车设计任务书里面所有的功能也都要进行模拟试验。比如行进时的落石、每一个危险性的突发情况……只有通过模拟测试，才能够保证车辆在矿山遇见相同工况时自行解决，虽然危险和紧张，但工程师们必须亲身体验。
整体收益率提高了五成
近年来，随着大型露天矿山开采深度逐年下探，坡度大、弯道多的现象逐渐增多，给安全生产增加了许多难度。而矿区无人化运营是加快数字化智慧矿山建设的有效途径，有助于实现安全生产，降低人工和整车使用成本，提升运行效率。
王逢全说，公司完成了国内首台无人驾驶矿用车的研发，把中国智能制造带到了一个新高度。
据记者了解，随着中国国内数字化智慧矿山建设的不断推进，这家公司正加快与国内大型露天矿山和专业信息化公司合作，通过为矿车配置环境感知系统、行为控制和决策系统、定位系统及高精度地图，实现矿车的环境感知、行为预测和路径规划及决策，自动按照矿山调度指令在无人操作的情况下实现装载、运输和卸载的循环作业。
该公司一份研究数据表明，在考虑了相关因素的理论状态下，7台无人驾驶矿车可替代至少9台同型号有人驾驶车的工作量，降低燃油成本6%，轮胎磨损减少7.5%以上，如果加上人工成本的节省，整体收益率可提高49%。
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