中國壓實機械正進入“無人駕駛”時代
自動駕駛無疑是當前非常熱門的領域，人們對于L5級別的全自動駕駛充滿了期待。然而，要讓自動駕駛落地，還是需要先從相對簡單的情況入手，如L2，L3級別輔助駕駛，或者從一些相對簡單的小范圍應用場景，如廠區(qū)、園區(qū)內(nèi)擺渡車等。
工程機械施工作為一種小范圍應用場景，似乎也是無人駕駛可以優(yōu)先考慮的應用領域，不過目前關注度似乎還不高。但其實在工程機械領域，無人工程機械實際已經(jīng)有不少。
側方入庫、上坡起步、曲線行駛、直角拐彎……無人駕駛的壓路機在道路項目建設中應用自如，將徹底改變以往依靠人力和傳統(tǒng)機械進行的路面施工狀況。
由三一集團自主研發(fā)的智能無人壓路機已于去年下線，可以實現(xiàn)真正量產(chǎn)和實際應用，目前正在參與雄安新區(qū)和山東G105京澳線道路建設，還在四川大渡河長河壩水電站高壩建設中大顯身手。
“能自動規(guī)劃最優(yōu)路徑，通過導航傳感器保持設定位置、航向和車輪轉角精準執(zhí)行，自動碾壓、自動轉向都不在話下，節(jié)省了時間與成本，更提升了施工質量和速度。”三一無人壓路機項目經(jīng)理、三一泵送研究院電控研究所所長魏志魁介紹說。
三一無人駕駛壓路機
目前，三一已經(jīng)推出了無人挖掘機、無人壓路機、無人起重機、消防無人機等裝備。“三一無人壓路機可能還會出現(xiàn)無駕駛室版本，而智能路機、三一3D攤鋪機及無人智能壓實機群等都已經(jīng)陸續(xù)推出。”魏志魁表示，通過技術創(chuàng)新，中國路面施工進入了智能化時代，并向集群化作業(yè)邁進。
隨著中國工程機械逐步走向智能化，包括三一在內(nèi)的許多工程機械制造商開始推出無人壓路機，使得路面施工進入“無人駕駛”時代。
徐工集團無人壓路機的“上路”演示成為一大亮點
2014年，徐工無人化壓路機就已經(jīng)研發(fā)成功，2017年徐工無人駕駛壓路機已經(jīng)完全成熟，并在四川大壩等工地上成功使用驗證，成為全球首臺在大壩上實現(xiàn)應用的大噸位無人駕駛壓路機，2018年在上海，有幾萬余人見證徐工大噸位無人駕駛壓路機現(xiàn)場施工演示。徐工展出的無人駕駛壓路機XS365AI更是迎來用戶關注的新歷史高潮點。
近日，在江蘇某路面工程建設中，徐工無人駕駛振動壓路機和平地機3D組成路面機械找平技術組成史上最強智能CP成功應用！徐工無人駕駛壓路機目前已在全國實現(xiàn)銷售，一躍成為路面機械“網(wǎng)紅新寵”。
不過讓眾多客戶嘆為觀止的是，徐工在無人駕駛壓路機上的技術配置方面相當優(yōu)秀，軌跡生成技術，自適應自動引導技術等等配置上就可以看到徐工在配置上可謂是下足了功夫。
另外還有遠程喚醒、休眠設備，RTK-GPS高精度定位等諸多先進配置，為客戶的絕佳體驗提供強有力的“安全護欄”。通過自決策無人駕駛的應用，可以降低勞動強度，保障全天24小時不間斷施工；通過對碾壓行程和有效碾壓面積的監(jiān)管，可以進一步提高施工效率。
2017年10月徐工正式推出了無人駕駛壓路機
作為國內(nèi)知名的道路機械制造商，徐工集團制造的無人駕駛壓路機還能在工地上壓出“8字形”跑道。
2017年，在四川大壩上成功應用的徐工大噸位無人化壓路機
“在特殊工況條件及用工成本增加的背景下，無人技術順應時代發(fā)展潮流，會有更廣泛的應用。”徐工道路電控研究所所長卜憲森表示，中國未來道路技術發(fā)展將更多關注新型的路基、路面結構與材料，道路設備廠家積極向智能化、人性化方向探索。因具備人工操作所沒有的優(yōu)點，24小時可保持高精度施工，且適用于機場、大壩、鐵路路基等施工場所，無人設備今后是發(fā)展趨勢。
山推無人駕駛壓路機亮相2018上海寶馬展
山推在2018上海寶馬展上無人駕駛壓路機表演吸引了大量觀眾體驗觀摩。
山推XS335超大噸位振動壓路機
這是山推自主開發(fā)并擁有完全自主知識產(chǎn)權的第一款大噸位無人駕駛壓路機。手拿遙控器，即可指揮壓路機來去自如，通過進口的雷達及超聲波傳感器能夠探測到車輛前后0.5米以外的障礙物，并且主動停車避讓，保障場內(nèi)施工人員人身安全。預設壓實軌跡后，壓路機還可以實現(xiàn)無人操控往復式壓實。大型工程可實現(xiàn)一個操作手操作多臺設備壓實，大大降低人工成本。科技，讓施工更高效，無人駕駛，瞬間點燃全場。
在模擬各種工況的試驗場，33噸重的XS335超大噸位振動壓路機，通過無人操作技術進行展示。壓路機按照指定位置，自動精確停留，隨后又完成“8字形”跑道前行，實現(xiàn)“路徑規(guī)劃”，具有自動變道、自動駛入施工區(qū)域、自動避障等多項功能。在特殊工況條件以及用工成本增加的背景下，無人技術順應時代發(fā)展潮流，會有更廣泛的應用。
中國第一臺無人駕駛壓路機的誕生
1999年1月，由國防科技大學和江麓－浩利機械有限公司聯(lián)合研制壓路機。
江麓機電科技有限公司W(wǎng)1102DZ壓路機是納入國家“863”計劃的世界首臺高性能無人駕駛壓路機，自主研發(fā)生產(chǎn)的W1102壓路機，是我國第一臺無人駕駛智能型壓路機，為國際首創(chuàng)，被列入國家“863”計劃項目。
1992年至1995年，確定和解決原理方案，1995-1996年試制出無人駕駛壓路機原理樣機，1996年至1998年試制出工程化樣機，1998年底至2000年底試制出首臺產(chǎn)品化樣機并順利通過一年的施工考驗期，2001年后進入商品市場化。
1998年3月在慕尼黑國際工程機械博覽會上,參展的一臺小型溝渠式無人駕駛壓路機成為世界上首次公開亮相的智能化自動作業(yè)的民用產(chǎn)品。雖然我國在這一領域起步較晚,但由于我國政府高度重視這一具有前瞻性意義的重大課題,并將其歸入國家“863高技術計劃”重點攻關項目。經(jīng)過無數(shù)科研人員十余載的團結協(xié)作、艱苦攻關,終于后來居上、贏得了重大突破。于1999年11月完成世界上第一臺無人駕駛大型壓路機的產(chǎn)品化樣機,2000年12月在經(jīng)歷了一年的實地施工檢驗后宣告合格,這標志著我國在大型民用設備自動化作業(yè)技術領域里已領先世界。
1999年初，工程化樣機在湖南省重點防洪工程──九華湘江擴口工程工地上進行了長達2個月的工業(yè)性使用試運行，承擔并圓滿完成了工程中2290米新修大堤（堤高40米，堤面寬8米）的壓實施工任務。結果表明，該壓路機器人的工程可靠性和工業(yè)可使用性均已達到了實用水平。
W1102DZ型壓路機
結合了智能移動機器人技術和國際上振動式壓路機的先進技術，采用遠距離遙控、自動編程控制兩種操作方式，同時保留了原有的人工駕駛功能，具有施工效率高、壓實質量好、操作人員勞動強度低的優(yōu)點，是鐵路、公路、機場、碼頭等大規(guī)模高等級工程的理想壓實設備，尤其適合險工險段和極限環(huán)境條件下如礦山、隧道、溝渠和城市大型垃圾場的壓實工作。
湖南中大推出32噸和36噸兩款無人壓路機
在同一段路上重復駕駛讓人乏味?危險現(xiàn)場作業(yè)時心里慌慌?規(guī)定線路精準駕駛卻“手抖”?想偷個懶少壓幾遍?這些傳統(tǒng)壓路機作業(yè)過程中普遍出現(xiàn)的問題，隨著“無人駕駛”技術的應用，如今都有了解決的希望。在位于瀏陽高新區(qū)永福路上的中大機械內(nèi)看到，數(shù)十噸的壓路機也可以實現(xiàn)無人駕駛操作。
國內(nèi)各行業(yè)特別是工程機械正逐步向智能化趨勢轉變，在國內(nèi)工程機械市場，無人駕駛技術一直是自動化領域的一個熱門話題。中大機械技術部部長賀舜君介紹，在行業(yè)趨勢和市場需求的催動下，公司從2013年開始涉獵智能壓路機研發(fā)領域，目前已經(jīng)有32噸和36噸兩款機型正在全國各地的各個工地進行試驗。
“無人駕駛壓路機的應用范圍很廣，包括大型水壩、機場和高速公路等。”賀舜君向筆者闡述這款振動碾壓機械智能無人駕駛系統(tǒng)的優(yōu)勢，以土石壩施工為例，土石料的碾壓是一道關鍵施工工序，對碾壓速度、遍數(shù)和塔接距離等都有著嚴格的要求，依靠人工操作，很容易出現(xiàn)疲勞乏味、偏離軌道、精準度不高等問題。而在無人駕駛的模式下，只需根據(jù)現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境和要求輸入正確參數(shù)，壓路機就能在一定的范圍內(nèi)實現(xiàn)精準且不知疲倦的作業(yè)。“壓幾遍、壓多厚、循著怎樣的線路，都能完成得沒有絲毫偏差。”賀舜君信心滿滿。
中大機械這款無人駕駛壓路機，由振動式壓路機本體、基準站、主控室三大部分組成。其中，基準站由GNSS(全球導航衛(wèi)星系統(tǒng))組成，具有定位服務功能，主控室包含服務器及電腦，通過發(fā)送指令實現(xiàn)信息交流。三者互聯(lián)互通，結合后期軟件的運用就能實現(xiàn)“無人駕駛”。
“研發(fā)過程中與相關科研機構合作，我們確定主體框架，該機構根據(jù)現(xiàn)場試驗反饋反復對技術進行改造，確保碾壓精度和可靠性。”賀舜君介紹，公司不斷調試各方參數(shù)，確保無人駕駛的“傻瓜植入式”操作能夠直接復制進每一臺機器。智能壓路機“上路”后，不但能夠實現(xiàn)更“智能”的壓路，作業(yè)過程中的壓實厚度、遍數(shù)記錄、密實度報表甚至到后期的漏壓現(xiàn)象等，都能夠形成整套完備的數(shù)據(jù)列表，為技術人員提供數(shù)據(jù)支撐，也杜絕了作業(yè)過程中“偷工減料”的可能。
“無人駕駛的信號指令在多廣的范圍內(nèi)有效?”目前，這款智能壓路機信號至少可以覆蓋15公里以上，并能實現(xiàn)多機聯(lián)動，保證信號可用，并兼顧周邊多臺無人駕駛壓路機的實際操作。賀舜君說，“一個人可以同時操作幾臺壓路機了，對于企業(yè)解決用工難和人工成本高等問題來說，也是一個福音了。”
2018年10月17日，由國機重工洛陽公司研發(fā)制造的國內(nèi)首臺智能遙控垃圾壓實機GYL263RC實現(xiàn)銷售，進駐豫北地區(qū)，為打造國內(nèi)首個智能垃圾填埋場開啟新篇章。
國內(nèi)首臺智能遙控垃圾壓實機GYL263RC
該設備是國機重工洛陽公司最新研發(fā)的一款智能化產(chǎn)品，通過行業(yè)首創(chuàng)的超視距無線遙控裝置，實現(xiàn)了垃圾壓實機的無人化操控，開創(chuàng)了智能化無人操控技術在垃圾壓實機領域的應用先河。智能遙控垃圾壓實機GYL263RC于2017年北京國際工程機械展期間首次亮相，憑借其出色的科技創(chuàng)新、產(chǎn)品性能和綠色環(huán)保水平，獲得了組委會和中國工程機械協(xié)會頒發(fā)了“創(chuàng)新產(chǎn)品白金獎”。
一直以來，大型垃圾處理場中的垃圾壓實機操作人員都在忍受著惡劣的工作環(huán)境，垃圾壓實填埋過程中高溫、缺氧、有毒有害氣體等對駕駛人員造成嚴重威脅。在本屆BICES展中，國機重工發(fā)布了GYL263RC型遙控無人駕駛垃圾壓實機，徹底解決了惡劣環(huán)境、特殊工況對駕駛人員的困擾。
這款GYL263RC型遙控無人駕駛垃圾壓實機由國機重工洛陽公司研發(fā)制造，通過采用行業(yè)首創(chuàng)的超視距無線遙控裝置，實現(xiàn)了垃圾壓實機的無人化操控，開創(chuàng)了智能化無人操控技術在垃圾壓實機領域的應用先河。
無人駕駛壓路機的利與弊
隨著物聯(lián)網(wǎng)的趨于成熟，VR、AI、大數(shù)據(jù)等新興技術也逐步向壓路機等工程機械設備應用。
當前全球范圍內(nèi)工程機械行業(yè)暫未發(fā)布無人駕駛壓路機的明確準則，相比較而言，汽車行業(yè)“NHSTA"及"SAE”分級標準更為成熟，這兩類標準分別由美國國家公路交通安全管理局及國際自動機工程師學會于2013年發(fā)布，工程機械無人駕駛行業(yè)標準較為滯后，暫未有具體的說明，但趨勢所向，值得關注。
工程機械行業(yè)中，無人駕駛挖掘機的探索和實踐走在前列，尤其以履帶式挖掘機為主力的產(chǎn)品已經(jīng)出現(xiàn)在國外頂尖廠商的產(chǎn)品系列中，因地制宜，適合中國及亞洲范圍內(nèi)的無人駕駛壓路機工作環(huán)境有待進一步論證及實踐，無人駕駛壓實機械的利與弊應當客觀、務實的去分析，如果我們堅信無人駕駛技術在機械設備領域的應用可以讓社會加速發(fā)展，真正意義上替代人工提高生產(chǎn)效率的話，將是一項革命性的成就。
礦山開采，廢棄物處理、大型基建項目等惡劣環(huán)境中采用無人駕駛壓路機等工程機械設備能有效降低事故率和節(jié)省人力成本，確實具有得天獨厚的優(yōu)勢；感知傳感器、人工智能、V2X三大技術如何從機器人研制領域過度到工業(yè)級別機械設備中是國內(nèi)無人駕駛壓路機廠家需要攻關的領域，廣泛應用于實際作業(yè)中的積累需要有較長的一個周期。
保證安全、提高效率、降低成本是無人駕駛機械設備的長遠目的，實現(xiàn)集群化運營管理，如智能化、無人化、短道物流運輸、緊急情況遠程接管等端對端整套解決方案有待資源整合與共享精神。