挖掘機哪家強?不找藍翔找AI!

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摘 要

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註目禮的人,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註目禮的人,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,好像什麼都能乾的樣子,又A又颯。挖掘機也被稱為工程機械領域的皇冠明珠,作為一種物料搬運的工具,被廣泛用於資源開采、建設施工、搶險救災應急救援中,擁有廣闊的應用市場。

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但是其工作的天然場景就是在高危的環境中,施工的環境龐雜,路況起伏不屈,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,也是挖掘機向智能化方向迭代的推進力量,AI+挖掘機應運而生。

AI+挖掘機的智能變身

目前我國的工程機械領域仍是一個勞力密集型的產業,在「新基建」和「中國制造2025」的政策推進下,技術革新傳統行業的浪潮四起,工程機械設備智能化、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,行業的發展朝著智能化方向升級日漸清晰。

作為工程機械設備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,他們憑借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。

智能挖掘機搭載的AI輔助駕駛技術不再那麼嚴重的依賴人的經驗,附加的傳感器和感知系統,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,百度最近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傳感器融合和感知算法,包含一整套軟體和界面設計,協助終端司機用戶完成系統的操作、部署和使用。在感知層面,利用高精度低成本相機和激光雷達,實時生成高精度的三維環地步圖,通過計算機視覺和深度學習等算法,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。

目前百度的智能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,實現延續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。

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在一些作業場景比較平整安全的環境中,智能挖掘機的操作完全可以實現無人化,但是在一些龐雜場景特殊場景中,比如房屋拆除、采石場、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。算力和算法有限,智能挖掘機倒也沒有在龐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。采石場的采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,砸掉車身周圍的照相頭或其他感知器件,也只有一首涼涼送給自己。在這些比較龐雜的環境中,智能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,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。

在上述龐雜的場景中,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,輔助使用一些遠程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,實現遠離危險的龐雜操作作業。比如無人挖掘機可以通過遠程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,在龐雜危險的環境中作業,遠程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。

在挖掘機智能化的初期階段,使用傳感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,算法的積累和學習需要時間與數據的支持。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。

智能挖掘機的無人化路徑發展是一個比較特定的場景,但是作為工業設備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、資源開采等場景中,蘊含了更多的智能機遇有待迸發。

其他物流、制造兄弟的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。工程設備行業乘風而上,並不斷向數字化、智能化方向演進。比如智能重卡與智能天車,這兩位也是工程設備領域內具有代表性的生產要素之一,其智能化的發展也能見微知著窺探工業設備產業發展的趨勢脈絡。

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智能重卡主要作為工程物流運輸設備來使用,這也是工程機械領域的標誌性運用場景,目前智能重卡已在港口、園區、礦區等場景較為精確的領域得以應用。智能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,智能重卡主要是搭載毫米波雷達與激光雷達、深度照相頭等,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,智能重卡通過車輛自身的主動智能感知能力,公分級定位與自動化港機設備交互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,智能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能重卡並且已經上市等信號,無不說明著行業進入到了飛速發展的階段。

工程設備不僅在資源開采、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制造廠的核心設備。在大型制造廠商制造業中,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運行的起重設備,可以沿著軌道橫向移動,以此搬運工廠中沉重物料和設備產品。

往日的天車設備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,智能化可以有效降低作業過程的安全隱患,並能大幅提升勞力生產率。

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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、視訊追蹤等設備,掃描獲取場景內的數據並進行計算與反饋給控制系統,由中控系統統一調度,通過剛性升降機械結構與機器人手臂,完成精確運動。因為天車是行動裝置,很難聯接固定網路,但智能天車的作業需要實時化、高精度進行大量數據傳輸。先前,天車無人化一般都依賴Wi-Fi。而在今天,智能天車與5G結合,低延時、高效率傳輸的快樂正在行業中成為趨勢。

智能挖掘機、智能重卡與智能天車這些案例可以直觀展現出,AI作為關鍵的技術變量,給工程設備行業的核心生產要素帶來巨大的改變,而工業設備是工業發展的命脈,是最具代表性的制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,滿足了工業設備行業的智能化、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

工業設備行業整體來說,產業鏈冗長,涉及的場景與業務,龐雜而又危險,比如露天礦區、隧道開鑿、建築拆除、生產制造等,安全性與智能化必須協同發展。

因為工程設備的機械傳動本身就比較龐雜與專業性強,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。這也是傳統工業設備廠商的選擇,無論是與互聯網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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傳統工業設備廠商發展多年經驗沉淀需要活化,新興的互聯網企業技術與算法能力強勁,感知能力、決策判斷與工業設備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,無論是智能挖掘機的自主挖掘、卡車裝載等,還是智能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設備提升生產安全、降本增效,助推工業生產向智能化、無人化、安全化的方向邁進。

工業機械設備領域的智能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遊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。不像互聯網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、疫情的沖擊,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,智能化設備對於生產與建設都至關重要,商業化的錢景一片明朗。

中國制造的標簽從山寨大國到智造工業設備未來再到智能設備出海,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、生產制造智能化、智慧物流的高速運轉等,中國速度以開拓者身份步步為營,工業設備的數字化到智能化路徑,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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