新時代“愚公”移山——慧拓的探索與實(shí)踐

時間:2022-07-02

來源:低速無人駕駛產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟

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導(dǎo)語:慧拓表示,有足夠的信心與卡特彼勒、小松等比肩。

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日月其邁,歲律更新。隨著全球自動駕駛技術(shù)加速發(fā)展,無人駕駛已經(jīng)從概念照進(jìn)現(xiàn)實(shí),并向著量產(chǎn)商用的新目標(biāo)發(fā)力。其中,上世紀(jì)90年代萌芽于美國的礦區(qū)無人駕駛,近幾年在中國發(fā)展迅速,“智慧礦山”建設(shè)更是成為國家戰(zhàn)略的重要內(nèi)容之一。

慧拓是中科院自動化所孵化的智慧礦山技術(shù)和服務(wù)提供商,致力于以科技創(chuàng)新助力我國能源安全新戰(zhàn)略縱深發(fā)展,以智能化建設(shè)服務(wù)我國工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。作為礦區(qū)無人駕駛賽道的領(lǐng)跑者,慧拓?zé)o人礦卡已落地超百臺,廣泛覆蓋煤炭、水泥、有色金屬、黑色金屬等礦山,車隊(duì)規(guī)模大、應(yīng)用案例多,行業(yè)領(lǐng)先。

慧拓中煤集團(tuán)平朔項(xiàng)目

慧拓金隅集團(tuán)陽泉冀東項(xiàng)目

從全球首臺無人礦卡,到國內(nèi)首家礦區(qū)自動駕駛企業(yè)

說到礦區(qū)無人駕駛,美國卡特彼勒、日本小松無疑是賽道開拓者。尤其是最早開始研究該技術(shù)的卡特彼勒,作為全球最大的工程機(jī)械和礦山設(shè)備制造商,該公司于上世紀(jì)80年代開始研發(fā)無人礦卡,90年代推出世界上第一臺無人礦卡,并在美國投入使用。目前,卡特彼勒無人礦卡年運(yùn)輸量已超過10億噸,再次刷新了采礦史智能化水平的紀(jì)錄!

鮮為人知的是,在全球首臺無人礦卡成功研發(fā)的背后,“中國智能控制奠基人”王飛躍教授功不可沒。

王飛躍教授是智能控制、智能機(jī)器人、無人駕駛、智能交通等領(lǐng)域早期開拓者之一,曾擔(dān)任美國NASA/UA本地行星資源利用空間工程研究中心無人系統(tǒng)主管與空間機(jī)器人首席研究員,研發(fā)太空挖掘機(jī)器人;擔(dān)任美國亞利桑那大學(xué)自動化系與礦業(yè)系教授、機(jī)器人與自動化實(shí)驗(yàn)室主任、復(fù)雜系統(tǒng)高等研究中心主任。90年代初,卡特彼勒邀請王飛躍教授合作研發(fā)了全球第一臺無人駕駛礦卡。

2000年,王飛躍教授以中科院“百人計(jì)劃”的身份回國,后擔(dān)任過中科院自動化研究所副所長,2011年創(chuàng)建中科院自動化研究所復(fù)雜系統(tǒng)管理與控制國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室并擔(dān)任主任至今。而這樣一位全球智能控制大咖,正是慧拓的首席科學(xué)家。

2017年,中國工程機(jī)械行業(yè)“排頭兵”徐工集團(tuán)邀請慧拓參與開發(fā)無人礦山項(xiàng)目。自此,王飛躍教授領(lǐng)銜7位中青年博士生導(dǎo)師,組成慧拓核心團(tuán)隊(duì),專注礦區(qū)無人駕駛賽道。

用30年技術(shù)經(jīng)驗(yàn),創(chuàng)5年最佳表現(xiàn)      

慧拓是中科院孵化的高新技術(shù)企業(yè),豪華的核心團(tuán)隊(duì)陣容為公司發(fā)展提供了肥沃土壤。一方面,在“全球智能控制大咖”王飛躍教授的指導(dǎo)下,慧拓掌握著國際領(lǐng)先的智能控制技術(shù)。王飛躍教授深耕礦區(qū)無人化領(lǐng)域超過20年,研發(fā)了首個無人礦山操作系統(tǒng),編寫出版了第一本無人礦山挖掘?qū)VM躏w躍教授提出的分層智能控制理論和智能挖掘算法,率先應(yīng)用于卡特彼勒無人礦卡及必和必拓?zé)o人銅礦淬取項(xiàng)目,卡特彼勒至今仍在沿用王飛躍教授當(dāng)年創(chuàng)建的無人化方案。

另一方面,多學(xué)科、能力復(fù)合的核心團(tuán)隊(duì)推動慧拓向著技術(shù)和產(chǎn)品系統(tǒng)化、體系化邁進(jìn)。公司CEO陳龍教授曾任中山大學(xué)計(jì)算機(jī)院教授及博導(dǎo)、無人車研究中心主任,擁有10余年無人駕駛系統(tǒng)研發(fā)經(jīng)驗(yàn),在機(jī)器人領(lǐng)域也有深厚的學(xué)術(shù)造詣。技術(shù)負(fù)責(zé)人艾云峰教授、田濱教授等人在感知控制、決策算法、高精地圖等核心領(lǐng)域的頂尖研究技術(shù),更成為企業(yè)的王牌。

得益于王飛躍教授30余年的智能控制技術(shù)沉淀,以及業(yè)界領(lǐng)先的技術(shù)團(tuán)隊(duì)的高效協(xié)作,慧拓以“平行理論”為支撐,研發(fā)了世界唯一全機(jī)型、國內(nèi)唯一多礦種、全場景適配的平行礦山操作系統(tǒng)——“愚公YUGONG”。


慧拓董秘介紹,慧拓的無人駕駛技術(shù)以全礦視角為基礎(chǔ),既具備技術(shù)領(lǐng)先性和開拓性又符合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代采礦業(yè)發(fā)展建設(shè)的需求。慧拓自入局礦區(qū)賽道,便保持著系統(tǒng)性思維,充分考慮中國智慧礦山的實(shí)際需求與場景痛點(diǎn)。“愚公YUGONG”包含礦車無人駕駛、無人運(yùn)輸仿真、遠(yuǎn)程駕駛、挖機(jī)協(xié)同作業(yè)管理、V2X智能路側(cè)協(xié)同系統(tǒng)、云端智能調(diào)度與管理六大子系統(tǒng)。六大子系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)軟件硬件化、服務(wù)產(chǎn)品化、產(chǎn)品系列化和系統(tǒng)平臺化。子系統(tǒng)的搭配組合支持各類場景需求,并適配國內(nèi)外各型礦車。

過硬技術(shù)實(shí)力兌現(xiàn)高質(zhì)量商用交付。經(jīng)過在礦區(qū)無人駕駛領(lǐng)域的5年深耕,慧拓礦山無人化解決方案在煤炭、冶金、有色、水泥行業(yè)均有落地應(yīng)用。

煤礦“智變”,開啟新時代“愚公”移山    

目前,慧拓的智慧礦山無人化項(xiàng)目已覆蓋五大煤炭集團(tuán)的標(biāo)桿礦區(qū),全面服務(wù)國家能源集團(tuán)、中國華能、國家電投、中國大唐、中國寶武、中煤集團(tuán)、金隅集團(tuán)及華潤水泥等國內(nèi)頂尖能源集團(tuán)和礦山企業(yè),在30余個礦區(qū)落地?zé)o人駕駛車輛200余臺,包括無人礦卡、無人駕駛寬體車、井下無軌膠輪車等礦區(qū)無人駕駛車輛。多個標(biāo)桿項(xiàng)目的成功交付,奠定了慧拓在業(yè)界的領(lǐng)先地位。

慧拓中煤集團(tuán)平朔項(xiàng)目

2019年9月,慧拓在中國大唐寶利煤礦完成了國內(nèi)首個無人運(yùn)輸系統(tǒng)的商業(yè)化落地運(yùn)營。慧拓的礦山無人化解決方案可穩(wěn)定地在露天礦實(shí)現(xiàn)礦車無人駕駛、挖卡協(xié)同、智能調(diào)度、應(yīng)急接管等功能,智能高效地完成運(yùn)輸全流程作業(yè)的無人化。目前項(xiàng)目已投入正常生產(chǎn)運(yùn)營3年,經(jīng)濟(jì)效益和社會效益顯著,并得到中國煤炭工業(yè)委員會、鄂爾多斯市能源局等單位的高度認(rèn)可。

慧拓中國大唐寶利項(xiàng)目

慧拓中國大唐寶利項(xiàng)目的落地,標(biāo)志著擁有中國自主知識產(chǎn)權(quán)的首套礦山無人運(yùn)輸系統(tǒng)已初具雛形。隨后慧拓繼續(xù)憑借自身產(chǎn)品技術(shù)的強(qiáng)硬實(shí)力,向著更具挑戰(zhàn)性的作業(yè)環(huán)境進(jìn)軍,再次樹立了智慧礦山領(lǐng)域的新標(biāo)桿。

2021年9月,慧拓助力世界首個極寒環(huán)境無人礦卡編組項(xiàng)目通過工業(yè)驗(yàn)收并進(jìn)入示范運(yùn)營。該項(xiàng)目在極寒環(huán)境下,實(shí)現(xiàn)了去安全員、五車編組連續(xù)運(yùn)行、全天候不間斷作業(yè),實(shí)現(xiàn)了“五項(xiàng)首個”:世界首個極寒環(huán)境無人礦卡編組運(yùn)行示范項(xiàng)目,世界首個5G SA獨(dú)立組網(wǎng)露天煤礦無人駕駛項(xiàng)目,國內(nèi)首個200噸級以上礦用卡車無人化改造項(xiàng)目,國內(nèi)首個實(shí)現(xiàn)全天候三班無人化編組運(yùn)行項(xiàng)目,國內(nèi)首個實(shí)現(xiàn)礦用卡車無安全員編組運(yùn)行項(xiàng)目。無人駕駛系統(tǒng)可動率大于96.7%,無人駕駛運(yùn)輸綜合效率不低于有人駕駛。

有色、水泥、冶金全場景落地,技術(shù)創(chuàng)新與規(guī)模發(fā)展相互促進(jìn)  

2022年1月,慧拓承接的華聯(lián)鋅銦礦山無人運(yùn)輸項(xiàng)目在云錫集團(tuán)華聯(lián)鋅銦礦順利通過評審驗(yàn)收,成功打造了世界有色行業(yè)內(nèi)首個實(shí)現(xiàn)礦卡全無人編組運(yùn)行的項(xiàng)目。此項(xiàng)合作讓慧拓再次跨越了作業(yè)環(huán)境帶來的障礙。與其他北方露天礦區(qū)不同,云錫集團(tuán)華聯(lián)鋅銦礦區(qū)所在地常年多雨多霧、道路泥濘,面對這種氣候?qū)o人駕駛系統(tǒng)感知功能和控制系統(tǒng)的干擾,慧拓自主研發(fā)了濃霧感知程序和自動補(bǔ)氣功能,確保無人駕駛系統(tǒng)完美適配現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境。

慧拓表示,一些場景化的技術(shù)問題,是要在實(shí)際落地項(xiàng)目的過程中,去發(fā)現(xiàn)、分析和解決的。以水泥礦山為例,相比煤炭行業(yè),水泥行業(yè)一個非常突出的特點(diǎn)是多數(shù)礦山卸料時有破碎站,無人駕駛礦車在進(jìn)入破碎站后,GNSS信號會因卸料棚的遮擋而減弱或消失,車輛單獨(dú)依靠GNSS信號無法進(jìn)行精準(zhǔn)導(dǎo)航定位。慧拓依托自主研發(fā)的GNSS/IMU/ SLAM/輪速里程計(jì)多源協(xié)同定位技術(shù),首創(chuàng)性地解決了無/弱GNSS信號環(huán)境下精確導(dǎo)航定位難題,無人駕駛礦車可安全、流暢地自動完成排隊(duì)等候、入站卸料及出站,不受環(huán)境和通信延遲影響。

這樣的場景化問題既是客戶的痛點(diǎn),也是慧拓創(chuàng)新突破的動力和保持技術(shù)領(lǐng)先的良機(jī),技術(shù)創(chuàng)新與規(guī)模發(fā)展無疑是相輔相成、相互驅(qū)動的,技術(shù)領(lǐng)先的企業(yè)更易獲得客戶的青睞,搶占落地項(xiàng)目的先機(jī),也只有在積累了一定的客戶數(shù)量、多元化的落地場景和實(shí)地測試數(shù)據(jù)后,才能更好地進(jìn)行算法訓(xùn)練,進(jìn)行技術(shù)和服務(wù)的創(chuàng)新迭代。

慧拓憑借顯著的技術(shù)優(yōu)勢和日益增長的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn),還完成了中國寶武南山礦、紫金礦業(yè)德爾尼銅礦、江銅集團(tuán)城門山銅礦、陜煤集團(tuán)小保當(dāng)井工礦等數(shù)十個礦山無人化項(xiàng)目的落地,為煤炭、水泥、有色、冶金四大行業(yè)的智慧礦山建設(shè)樹立了標(biāo)桿。小保當(dāng)項(xiàng)目的順利驗(yàn)收,使慧拓成為國內(nèi)唯一一家同時提供露天礦無人運(yùn)輸與井工礦無人輔助運(yùn)輸場景解決方案的公司。

高復(fù)購率下的新布局:吃透行業(yè)技術(shù),擴(kuò)大市場范圍

目前慧拓在手訂單和項(xiàng)目數(shù)量遙遙領(lǐng)先,客戶復(fù)購率超7成,在尚處于成長階段的礦區(qū)無人駕駛賽道成績矚目。

慧拓認(rèn)為,隨著國家政策的支持、資本的涌入,中國速度同樣會在礦山無人化和智能化領(lǐng)域的發(fā)展上得到體現(xiàn)。首先,隨著中國自動駕駛進(jìn)程加速,國內(nèi)無人駕駛技術(shù)水平并不亞于國際領(lǐng)先水平,甚至在個別領(lǐng)域已實(shí)現(xiàn)了行業(yè)首創(chuàng)。

其次,中國礦產(chǎn)資源豐富,除了煤產(chǎn)量世界第一,許多礦產(chǎn)資源也居世界首位。如中國的稀土約占世界總儲量的43%;云南蘭坪鉛鋅礦儲量居全國第一、世界第二位;欒川鉬礦儲量居亞洲第一位,世界第三位等等,應(yīng)用場景豐富。

最后,強(qiáng)大的機(jī)械設(shè)備廠商、完備的供應(yīng)鏈體系為無人駕駛車輛研發(fā)提供了重要保障。據(jù)悉,慧拓目前合作的除了徐工集團(tuán),還有航天重工、三一集團(tuán)、北方股份、同力重工等全球領(lǐng)先的工程機(jī)械制造商,共同推動中國礦用機(jī)械設(shè)備的智能化。

卡特彼勒MineStar Command系統(tǒng)的礦卡已經(jīng)行駛超過14.5億公里,相比之下,剛剛起步的國內(nèi)礦山無人化領(lǐng)域市場成熟度還有很大的提升空間,市場滲透率尚處于破壁滲透期。可喜的是,在國家政策和技術(shù)突破的加持下,中國企業(yè)正在積極趕超,作為領(lǐng)先入局者,慧拓已落地30余個礦區(qū)無人駕駛項(xiàng)目、200余臺無人礦車,在拔得先籌的同時,展示了慧拓作為國家隊(duì)的技術(shù)實(shí)力和工程實(shí)力,與其自主創(chuàng)新技術(shù)賦能采礦業(yè)這一傳統(tǒng)行業(yè)智能化、高端化發(fā)展的無限可能。

慧拓表示,中國礦區(qū)無人駕駛擁有千億級市場,實(shí)現(xiàn)規(guī)模商用還要在標(biāo)準(zhǔn)體系、運(yùn)營模式等方面進(jìn)行深入探索。在技術(shù)方面,慧拓將繼續(xù)發(fā)揮“愚公YUGONG”平行礦山操作系統(tǒng)廣泛適配的優(yōu)勢,擴(kuò)大與工程機(jī)械廠商的合作范圍,拓寬潛在用戶市場,與此同時,團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)深化車輛動力學(xué)模型的研發(fā),完善技術(shù)方案。面對礦種差異、作業(yè)環(huán)境等因素帶來的技術(shù)應(yīng)用和系統(tǒng)適配等問題,慧拓將結(jié)合自身在潮濕多雨、低溫多霧、極寒及高海拔等極端自然環(huán)境中積累的礦山作業(yè)經(jīng)驗(yàn),不斷對方案的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行迭代更新,完善標(biāo)準(zhǔn)化流程,解決客戶痛點(diǎn)問題。

市場方面,慧拓致力于以領(lǐng)先的智慧礦山技術(shù)和服務(wù),礦山無人駕駛技術(shù)和服務(wù),推動中國采礦業(yè)的智能化建設(shè),不僅要打造國內(nèi)礦山無人化和智能化領(lǐng)域的標(biāo)桿案例,更要促進(jìn)中國采礦業(yè)在數(shù)字化時代的全球競爭中拔得頭籌。慧拓介紹,公司目前已與國內(nèi)的礦企、工程機(jī)械廠商達(dá)成開展深度戰(zhàn)略合作的意向,在全國各大礦區(qū)創(chuàng)建示范項(xiàng)目的同時,計(jì)劃集三方優(yōu)勢于一體,重點(diǎn)沿“一帶一路”對東南亞、非洲等地,進(jìn)行礦區(qū)無人駕駛項(xiàng)目探索,助力中國大型能源、礦業(yè)央國企在海外的智能化發(fā)展,為中國技術(shù)的全球化,為中國礦業(yè)贏得全球話語權(quán)提供支撐。

對于公司國內(nèi)礦山無人化和智能化領(lǐng)域的發(fā)展前景,慧拓表示,有足夠的信心與美國卡特彼勒、日本小松等具有30年項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)的公司比肩。作為“國家隊(duì)”的智慧礦山技術(shù)和服務(wù)提供商,慧拓將持續(xù)發(fā)揚(yáng)新時代的愚公精神,以智能科技建設(shè)智慧礦山,以高端技術(shù)助力中國的能源礦山企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展!
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