為工程機(jī)械行業(yè)降本增效，「拓疆者」研發(fā)自動(dòng)駕駛挖掘機(jī)解決方案

自動(dòng)駕駛的落地難、盈利難，正在消耗投資人的耐心。但如果我們把視線從車水馬龍的城市開(kāi)放道路，拉到人煙稀少的煤礦山區(qū)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，礦區(qū)其實(shí)是自動(dòng)駕駛落地最快的場(chǎng)景之一。

36氪近日接觸到的北京拓疆者智能科技有限公司 （以下簡(jiǎn)稱“拓疆者”）成立于2018年8月，主要通過(guò)濕租或勞務(wù)外包的方式，為礦區(qū)、風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)、公路、商業(yè)地產(chǎn)等場(chǎng)景提供遠(yuǎn)程和自動(dòng)駕駛工程機(jī)械設(shè)備，以解決客戶在安全、效率、人力成本等方面的痛點(diǎn)。

“高噪音、高震動(dòng)、高粉塵、枯燥甚至危險(xiǎn)的施工環(huán)境，讓現(xiàn)在的年輕人寧愿跑到大城市送外賣，也不愿意去深山里面開(kāi)挖掘機(jī)了。現(xiàn)在工地上40-50歲的老司機(jī)是主力，他們大多面臨身體狀況下滑或者退休。”拓疆者創(chuàng)始人兼CEO隋少龍告訴36氪，“去年礦上的薪資大概是在1萬(wàn)塊錢，今年已經(jīng)1.2萬(wàn)-1.5萬(wàn)，像隧道施工這樣干半年肯定會(huì)得塵肺病的高危工作，（薪資）能開(kāi)到2萬(wàn)以上。”

為了解決這些痛點(diǎn)，拓疆者研發(fā)了可安裝于現(xiàn)有挖掘機(jī)和裝載機(jī)等工程機(jī)械設(shè)備的后裝改造套件，為礦區(qū)提供基于互聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程遙控施工方案，并提供培訓(xùn)認(rèn)證的遠(yuǎn)程司機(jī)。礦區(qū)挖掘現(xiàn)場(chǎng)只需配備一名管理人員使用無(wú)線安全鎖隨時(shí)急停設(shè)備，并負(fù)責(zé)挖掘機(jī)的保養(yǎng)、維護(hù)和加油。

拓疆者稱，他們目前已經(jīng)在北京密云首云鐵礦石料廠穩(wěn)定施工半年，其遠(yuǎn)程遙控施工方案可用于甩料移料、開(kāi)山修路、挖料裝車等，累計(jì)施工量超過(guò)30萬(wàn)立方。此前，拓疆者還有一臺(tái)遠(yuǎn)程無(wú)人駕駛挖掘機(jī)在海南樂(lè)東縣的百畝農(nóng)場(chǎng)作業(yè)，協(xié)助農(nóng)場(chǎng)翻耕林地、挖掘與疏通灌溉溝渠等。在北京石料廠和海南農(nóng)場(chǎng)這兩個(gè)場(chǎng)景的挖掘機(jī)都是由拓疆者技術(shù)人員在北京的辦公樓里遠(yuǎn)程操控作業(yè)。

拓疆者CTO殷銘告訴36氪，遠(yuǎn)程控制讓拓疆者實(shí)現(xiàn)了快速落地，但簡(jiǎn)單的遠(yuǎn)程控制無(wú)法為用戶提供足夠好的使用體驗(yàn)和施工效率，一方面是因?yàn)榘惭b在挖掘機(jī)上的攝像頭難以像真人坐在挖掘機(jī)里一樣感知礦區(qū)周圍環(huán)境，另一方面是因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)和機(jī)械部件造成的操作延遲無(wú)法完全避免，因此，通過(guò)遠(yuǎn)程操作進(jìn)行平地、刷坡、對(duì)準(zhǔn)料斗等精細(xì)操作時(shí)效率損失較大。

針對(duì)第一個(gè)難點(diǎn)，拓疆者研發(fā)了一系列基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的智能感知方案。

“我們的設(shè)備有一次在施工過(guò)程中差點(diǎn)從一個(gè)斷崖跌落。最開(kāi)始以為是操作手粗心大意，后來(lái)分析發(fā)現(xiàn)，工地上的黃土和石塊，透過(guò)遙控畫(huà)面的確很難判斷出高差。于是我們開(kāi)發(fā)了算法計(jì)算出景深，并借鑒AR的交互方式將這些智能感知的結(jié)果在UI上渲染。”殷銘舉例道，“還有一次差點(diǎn)撞到車后面視野盲區(qū)的人，后來(lái)增加了多個(gè)攝像頭實(shí)現(xiàn)360度全覆蓋，但發(fā)現(xiàn)操作手在集中精力操作時(shí)也很難顧及多個(gè)屏幕，于是，我們又開(kāi)發(fā)了行人識(shí)別深度學(xué)習(xí)模型在后臺(tái)持續(xù)監(jiān)測(cè)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)行人或設(shè)備在附近出現(xiàn)時(shí)，給操作手彈出畫(huà)面進(jìn)行強(qiáng)提醒或主動(dòng)制動(dòng)”。

AR駕駛室?guī)椭h(yuǎn)程操作手識(shí)別肉眼難以分辨的高差及視野盲區(qū)里的行人（圖源：拓疆者）

而針對(duì)第二個(gè)難點(diǎn)，拓疆者在解決方案里應(yīng)用了機(jī)器人自動(dòng)化技術(shù)，把挖掘機(jī)改造成一個(gè)機(jī)械臂來(lái)實(shí)現(xiàn)精細(xì)操作自動(dòng)執(zhí)行，從而提高了效率和精度。殷銘提到，這里的主要挑戰(zhàn)在于，工程機(jī)械設(shè)備液壓系統(tǒng)的傳感和控制精度都與傳統(tǒng)電驅(qū)機(jī)械臂有較大差距，因此需要增加多傳感器融合，并研發(fā)相應(yīng)的感知和控制算法來(lái)補(bǔ)足。在礦石挖掘裝車的工作中，他們通過(guò)實(shí)現(xiàn)卸料點(diǎn)對(duì)齊自動(dòng)化，把工作效率由純手動(dòng)5G遙控的30秒單循環(huán)時(shí)間提升至20秒內(nèi)，并計(jì)劃通過(guò)進(jìn)一步的技術(shù)優(yōu)化達(dá)到、甚至超過(guò)熟練操作手實(shí)地操作的15秒單循環(huán)效率。

基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的挖聊點(diǎn)和卸料點(diǎn)識(shí)別（圖源：拓疆者）

殷銘認(rèn)為，他們的最終的目標(biāo)還是希望逐步實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)無(wú)人駕駛。在礦石挖裝場(chǎng)景中，拓疆者已經(jīng)開(kāi)始測(cè)試深度學(xué)習(xí)的場(chǎng)景理解算法來(lái)讓設(shè)備自主選擇挖料點(diǎn)和卸料點(diǎn)，以減少人工介入。目前，經(jīng)驗(yàn)豐富的操作手通過(guò)遠(yuǎn)程控制進(jìn)行實(shí)際施工，可以為算法和策略的迭代積累充足的真實(shí)場(chǎng)景數(shù)據(jù)。

目前，拓疆者已經(jīng)開(kāi)始探索海外市場(chǎng)。隋少龍稱，他們已經(jīng)接觸了香港、日本和澳大利亞等地區(qū)的潛在合作伙伴。除了與中國(guó)礦區(qū)一樣面臨安全風(fēng)險(xiǎn)以外，發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)的勞動(dòng)力成本能占施工總成本的40%以上。比如，礦業(yè)是澳洲最大的產(chǎn)業(yè)，普遍采用FIFO模式（Fly in - Fly out，用私人飛機(jī)運(yùn)送挖掘機(jī)操作手進(jìn)礦山施工，包吃包?。?，挖掘機(jī)操作手的年薪可達(dá)10萬(wàn)澳幣，加上在礦山的食宿和保險(xiǎn)補(bǔ)貼，雇主需要負(fù)擔(dān)的人力成本超過(guò)25萬(wàn)澳幣，堪比在硅谷做高級(jí)工程師的待遇。

即便有高薪吸引，15到24歲的年輕從業(yè)人員仍然不到8%，操作手的平均年齡已經(jīng)達(dá)到45歲。隋少龍表示，年輕人供給不足，除了過(guò)度教育這種普遍的社會(huì)問(wèn)題外，更主要的是因?yàn)槟贻p人難以適應(yīng)遠(yuǎn)離家人、長(zhǎng)期枯燥重復(fù)的礦山工作，導(dǎo)致很多人患有不同程度的精神抑郁、甚至自殺，這也經(jīng)常讓雇主成為社會(huì)輿論的焦點(diǎn)。對(duì)拓疆者來(lái)說(shuō)，礦區(qū)無(wú)人化作業(yè)方案在經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)發(fā)展方面都有重要價(jià)值。

拓疆者CEO隋少龍畢業(yè)于斯坦福大學(xué)工程機(jī)械專業(yè)，曾在特斯拉和蘋果核心部門工作，之后連續(xù)創(chuàng)業(yè)，并于2017年入選福布斯亞洲“30U30"。拓疆者CTO殷銘在復(fù)旦大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)畢業(yè)后，曾在硅谷Google總部工作，參與多項(xiàng)核心產(chǎn)品研發(fā)，回國(guó)后加入陌陌任技術(shù)總架構(gòu)師。

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