打破技术垄断 中国兵器北方股份突破矿用车无人驾驶技术

2019/04/08 11:29 中国工业报

图为研发人员正在检查矿用车底部

图为研发人员正在检查矿用车底部

■ 一台巨大的矿用车稳稳地在测试场行进,驾驶室内却不见人影,这台“巨无霸”就是北方股份新研发的NTE120AT无人驾驶电动轮矿车。

■ “无人驾驶矿车技术在整个国际来说都是一个高精尖的技术。我们也遇到了技术封锁的困境,甚至去矿山参观都被外方拒绝。”

■ “我们完成了国内首台矿车的研发,把中国智能制造的智能产品带到了一个新的高度,现在有实力和国际巨头进行竞争。”

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日前成功下线,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。北方股份运用人工智能技术,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。为了从矿车驾驶室里替换下来一位驾驶员,北方股份十几位工程师用了三年的时间,1000多个日日夜夜,缔造了“中国智造”的神话。

运动智能系统 精准控制“大脑”

说到汽车驾驶当然离不开司机,但在北方股份的试车场内,一台巨大的矿用车稳稳地在测试场行进,驾驶室内却不见人影,这台“巨无霸”就是北方股份新研发的NTE120AT无人驾驶电动轮矿车。为了让这台无人驾驶矿车尽快进入矿山试运行,工程师们正忙着调试检测矿车的各项性能。

当笔者小心地踏着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,这就是传说中控制大家伙的“大脑”——控制柜。它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,这个系统可是真正隐藏的黑科技——毫米波雷达。正是这些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。而让智能系统更加灵活的背后,是一群工程师们奋战半个多月的成果。

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控制柜进行分析。可当信息综合在一起回传控制柜却又出现了“当机”的情况,无法处理,难题摆在了工程师的面前。“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,解决不了这个问题,后续的工作就要滞后。”北方股份公司电器调试设计工程师张强提起当时的情景仍记忆犹新。

问题出现就要解决。张强和同事们开始每条指令逐一的测试,用示波器、专用软件来回对比数据,又是几天“无休眠”的调试,终于找到了问题的症结。张强回忆道:“因为车是在运动的过程之中,要实时掌握车的数据,指令会非常多。指令太多,系统反应不过来,容易出现“当机”的情况。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,保证数据的准确,让这台‘大块头’可以畅通无阻的行驶。”

打破技术垄断 创造“全国第一”

目前,北方股份矿用车占据国内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核心技术重要的转折点。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。说到这段经历,北方股份无人驾驶矿用车项目经理王逢全介绍:“无人驾驶矿车技术在整个国际来说都是一个高精尖的技术。我们也遇到了技术封锁的困境,甚至去矿山参观都被外方拒绝。要做全国第一,就要破解难题,所以我们只能自主研发。”

2015年,NTE120AT无人驾驶电动轮矿车项目正式立项,由12个80后年轻成员组成,团队踏上了一片空白、一切都靠自己的研发之路。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、危险的矿场环境中跟着驾驶员了解矿用车作业的全流程,采集大量矿用车行驶数据,记录各类生产场景……

眼看有了点头绪,团队却又面临新问题。“团队组建时有12个人,后来走了三分之一。在当时,人员又不能及时补充,我们剩下的人都要超负荷工作。为了完成这个项目,大家非常努力,齐心协力度过了难关。”王逢全很是欣慰地说。北方股份的8个人干着12个人的活儿,把国外企业10年才能研究出来的技术,用3年时间就攻克下来,创造了奇迹。

实现自主研发 “北方股份”完美逆袭

现如今,在5家国内顶尖产学研机构的协助下,北方股份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。目前,矿车即将赴矿山进行实地运行,为了确保万无一失,工程师们对矿车进行最后的测试。由于矿区内扬尘较多,常规摄像头难以发挥作用,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,使得无人驾驶电动轮矿用车可实现360度无死角感知。

站在新研发的无人驾驶矿用车的样车旁,仅轮胎高度就有常人身高的两倍之多,见到实物的人们不自觉有种强烈的压迫感。北方股份公司产品研究院装配工艺工程师邬鹏程调侃:“如果矿用车向你驶来会紧张吗?为了让无人驾驶矿车的感应系统更加灵敏,我们工程师们却要经常体验。”

矿车设计任务书里面所有的功能,都要在厂内进行测试。不仅是人员,还有一些车辆问题,工程师们都会进行模拟试验。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,但大家必须亲身体验。

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,给矿山生产增加难度。同时,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。

北方股份无人驾驶电动轮矿用车测试完成后还将改进完善,实现车辆准确行驶与精准停靠,将横向误差和航向误差限制在厘米级别,最终实现矿区作业的高效、安全。随着智能化时代的到来,北方股份技术实力必须走在前面。

为此,北方股份公司无人驾驶矿用车项目经理王逢全总结:“我们完成了国内首台矿车的研发,把中国智能制造的智能产品带到了一个新的高度,现在有实力和国际巨头进行竞争。我们通过不懈的努力,会生产出更多的智能化产品,填补更多的行业空白,成为矿用车行业的引领者。”

如今的北方股份在矿车领域享誉全球,连续多年入选“全球工程机械制造商50强”,国外市场拓至全球63个国家和地区,位居世界第三。北方股份公司会继续依托北重集团军工技术优势,不断加快智能化矿车、无人驾驶矿车、混合动力矿车等的研发和应用进度,引领矿车行业发展方向,展示强大的技术实力,在国产化、自主化的进程中阔步前行,用智能制造服务客户,以忠诚、使命、担当履行好强军首责,用“中国制造”展现中国实力。

责任编辑:Shine

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