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中国压实机械正进入“无人驾驶”时代

2019/6/5/16:45

    自动驾驶无疑是当前非常热门的领域,人们对于L5级别的全自动驾驶充满了期待。然而,要让自动驾驶落地,还是需要先从相对简单的情况入手,如L2,L3级别辅助驾驶,或者从一些相对简单的小范围应用场景,如厂区、园区内摆渡车等。

    工程机械施工作为一种小范围应用场景,似乎也是无人驾驶可以优先考虑的应用领域,不过目前关注度似乎还不高。但其实在工程机械领域,无人工程机械实际已经有不少。

    侧方入库、上坡起步、曲线行驶、直角拐弯……无人驾驶的压路机在道路项目建设中应用自如,将彻底改变以往依靠人力和传统机械进行的路面施工状况。

    由三一集团自主研发的智能无人压路机已于去年下线,可以实现真正量产和实际应用,目前正在参与雄安新区和山东G105京澳线道路建设,还在四川大渡河长河坝水电站高坝建设中大显身手。

    “能自动规划最优路径,通过导航传感器保持设定位置、航向和车轮转角精准执行,自动碾压、自动转向都不在话下,节省了时间与成本,更提升了施工质量和速度。”三一无人压路机项目经理、三一泵送研究院电控研究所所长魏志魁介绍说。

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三一无人驾驶压路机

    目前,三一已经推出了无人挖掘机、无人压路机、无人起重机、消防无人机等装备。“三一无人压路机可能还会出现无驾驶室版本,而智能路机、三一3D摊铺机及无人智能压实机群等都已经陆续推出。”魏志魁表示,通过技术创新,中国路面施工进入了智能化时代,并向集群化作业迈进。

    随着中国工程机械逐步走向智能化,包括三一在内的许多工程机械制造商开始推出无人压路机,使得路面施工进入“无人驾驶”时代。

    徐工集团无人压路机的“上路”演示成为一大亮点

    2014年,徐工无人化压路机就已经研发成功,2017年徐工无人驾驶压路机已经完全成熟,并在四川大坝等工地上成功使用验证,成为全球首台在大坝上实现应用的大吨位无人驾驶压路机,2018年在上海,有几万余人见证徐工大吨位无人驾驶压路机现场施工演示。徐工展出的无人驾驶压路机XS365AI更是迎来用户关注的新历史高潮点。

    近日,在江苏某路面工程建设中,徐工无人驾驶振动压路机和平地机3D组成路面机械找平技术组成史上最强智能CP成功应用!徐工无人驾驶压路机目前已在全国实现销售,一跃成为路面机械“网红新宠”。

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    不过让众多客户叹为观止的是,徐工在无人驾驶压路机上的技术配置方面相当优秀,轨迹生成技术,自适应自动引导技术等等配置上就可以看到徐工在配置上可谓是下足了功夫。

    另外还有远程唤醒、休眠设备,RTK-GPS高精度定位等诸多先进配置,为客户的绝佳体验提供强有力的“安全护栏”。通过自决策无人驾驶的应用,可以降低劳动强度,保障全天24小时不间断施工;通过对碾压行程和有效碾压面积的监管,可以进一步提高施工效率。

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2017年10月徐工正式推出了无人驾驶压路机

    作为国内知名的道路机械制造商,徐工集团制造的无人驾驶压路机还能在工地上压出“8字形”跑道。

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2017年,在四川大坝上成功应用的徐工大吨位无人化压路机

    “在特殊工况条件及用工成本增加的背景下,无人技术顺应时代发展潮流,会有更广泛的应用。”徐工道路电控研究所所长卜宪森表示,中国未来道路技术发展将更多关注新型的路基、路面结构与材料,道路设备厂家积极向智能化、人性化方向探索。因具备人工操作所没有的优点,24小时可保持高精度施工,且适用于机场、大坝、铁路路基等施工场所,无人设备今后是发展趋势。

    山推无人驾驶压路机亮相2018上海宝马展

    山推在2018上海宝马展上无人驾驶压路机表演吸引了大量观众体验观摩。

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山推XS335超大吨位振动压路机

    这是山推自主开发并拥有完全自主知识产权的第一款大吨位无人驾驶压路机。手拿遥控器,即可指挥压路机来去自如,通过进口的雷达及超声波传感器能够探测到车辆前后0.5米以外的障碍物,并且主动停车避让,保障场内施工人员人身安全。预设压实轨迹后,压路机还可以实现无人操控往复式压实。大型工程可实现一个操作手操作多台设备压实,大大降低人工成本。科技,让施工更高效,无人驾驶,瞬间点燃全场。

    在模拟各种工况的试验场,33吨重的XS335超大吨位振动压路机,通过无人操作技术进行展示。压路机按照指定位置,自动精确停留,随后又完成“8字形”跑道前行,实现“路径规划”,具有自动变道、自动驶入施工区域、自动避障等多项功能。在特殊工况条件以及用工成本增加的背景下,无人技术顺应时代发展潮流,会有更广泛的应用。

    中国第一台无人驾驶压路机的诞生

    1999年1月,由国防科技大学和江麓-浩利机械有限公司联合研制压路机。

    江麓机电科技有限公司W1102DZ压路机是纳入国家“863”计划的世界首台高性能无人驾驶压路机,自主研发生产的W1102压路机,是我国第一台无人驾驶智能型压路机,为国际首创,被列入国家“863”计划项目。

    1992年至1995年,确定和解决原理方案,1995-1996年试制出无人驾驶压路机原理样机,1996年至1998年试制出工程化样机,1998年底至2000年底试制出首台产品化样机并顺利通过一年的施工考验期,2001年后进入商品市场化。

    1998年3月在慕尼黑国际工程机械博览会上,参展的一台小型沟渠式无人驾驶压路机成为世界上首次公开亮相的智能化自动作业的民用产品。虽然我国在这一领域起步较晚,但由于我国政府高度重视这一具有前瞻性意义的重大课题,并将其归入国家“863高技术计划”重点攻关项目。经过无数科研人员十余载的团结协作、艰苦攻关,终于后来居上、赢得了重大突破。于1999年11月完成世界上第一台无人驾驶大型压路机的产品化样机,2000年12月在经历了一年的实地施工检验后宣告合格,这标志着我国在大型民用设备自动化作业技术领域里已领先世界。

    1999年初,工程化样机在湖南省重点防洪工程──九华湘江扩口工程工地上进行了长达2个月的工业性使用试运行,承担并圆满完成了工程中2290米新修大堤(堤高40米,堤面宽8米)的压实施工任务。结果表明,该压路机器人的工程可靠性和工业可使用性均已达到了实用水平。

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W1102DZ型压路机

    结合了智能移动机器人技术和国际上振动式压路机的先进技术,采用远距离遥控、自动编程控制两种操作方式,同时保留了原有的人工驾驶功能,具有施工效率高、压实质量好、操作人员劳动强度低的优点,是铁路、公路、机场、码头等大规模高等级工程的理想压实设备,尤其适合险工险段和极限环境条件下如矿山、隧道、沟渠和城市大型垃圾场的压实工作。

    湖南中大推出32吨和36吨两款无人压路机

    在同一段路上重复驾驶让人乏味?危险现场作业时心里慌慌?规定线路精准驾驶却“手抖”?想偷个懒少压几遍?这些传统压路机作业过程中普遍出现的问题,随着“无人驾驶”技术的应用,如今都有了解决的希望。在位于浏阳高新区永福路上的中大机械内看到,数十吨的压路机也可以实现无人驾驶操作。

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    国内各行业特别是工程机械正逐步向智能化趋势转变,在国内工程机械市场,无人驾驶技术一直是自动化领域的一个热门话题。中大机械技术部部长贺舜君介绍,在行业趋势和市场需求的催动下,公司从2013年开始涉猎智能压路机研发领域,目前已经有32吨和36吨两款机型正在全国各地的各个工地进行试验。

    “无人驾驶压路机的应用范围很广,包括大型水坝、机场和高速公路等。”贺舜君向笔者阐述这款振动碾压机械智能无人驾驶系统的优势,以土石坝施工为例,土石料的碾压是一道关键施工工序,对碾压速度、遍数和塔接距离等都有着严格的要求,依靠人工操作,很容易出现疲劳乏味、偏离轨道、精准度不高等问题。而在无人驾驶的模式下,只需根据现场作业环境和要求输入正确参数,压路机就能在一定的范围内实现精准且不知疲倦的作业。“压几遍、压多厚、循着怎样的线路,都能完成得没有丝毫偏差。”贺舜君信心满满。

    中大机械这款无人驾驶压路机,由振动式压路机本体、基准站、主控室三大部分组成。其中,基准站由GNSS(全球导航卫星系统)组成,具有定位服务功能,主控室包含服务器及电脑,通过发送指令实现信息交流。三者互联互通,结合后期软件的运用就能实现“无人驾驶”。

    “研发过程中与相关科研机构合作,我们确定主体框架,该机构根据现场试验反馈反复对技术进行改造,确保碾压精度和可靠性。”贺舜君介绍,公司不断调试各方参数,确保无人驾驶的“傻瓜植入式”操作能够直接复制进每一台机器。智能压路机“上路”后,不但能够实现更“智能”的压路,作业过程中的压实厚度、遍数记录、密实度报表甚至到后期的漏压现象等,都能够形成整套完备的数据列表,为技术人员提供数据支撑,也杜绝了作业过程中“偷工减料”的可能。

    “无人驾驶的信号指令在多广的范围内有效?”目前,这款智能压路机信号至少可以覆盖15公里以上,并能实现多机联动,保证信号可用,并兼顾周边多台无人驾驶压路机的实际操作。贺舜君说,“一个人可以同时操作几台压路机了,对于企业解决用工难和人工成本高等问题来说,也是一个福音了。”

    2018年10月17日,由国机重工洛阳公司研发制造的国内首台智能遥控垃圾压实机GYL263RC实现销售,进驻豫北地区,为打造国内首个智能垃圾填埋场开启新篇章。

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国内首台智能遥控垃圾压实机GYL263RC

    该设备是国机重工洛阳公司最新研发的一款智能化产品,通过行业首创的超视距无线遥控装置,实现了垃圾压实机的无人化操控,开创了智能化无人操控技术在垃圾压实机领域的应用先河。智能遥控垃圾压实机GYL263RC于2017年北京国际工程机械展期间首次亮相,凭借其出色的科技创新、产品性能和绿色环保水平,获得了组委会和中国工程机械协会颁发了“创新产品白金奖”。

    一直以来,大型垃圾处理场中的垃圾压实机操作人员都在忍受着恶劣的工作环境,垃圾压实填埋过程中高温、缺氧、有毒有害气体等对驾驶人员造成严重威胁。在本届BICES展中,国机重工发布了GYL263RC型遥控无人驾驶垃圾压实机,彻底解决了恶劣环境、特殊工况对驾驶人员的困扰。

    这款GYL263RC型遥控无人驾驶垃圾压实机由国机重工洛阳公司研发制造,通过采用行业首创的超视距无线遥控装置,实现了垃圾压实机的无人化操控,开创了智能化无人操控技术在垃圾压实机领域的应用先河。

    无人驾驶压路机的利与弊

    随着物联网的趋于成熟,VR、AI、大数据等新兴技术也逐步向压路机等工程机械设备应用。

    当前全球范围内工程机械行业暂未发布无人驾驶压路机的明确准则,相比较而言,汽车行业“NHSTA"及"SAE”分级标准更为成熟,这两类标准分别由美国国家公路交通安全管理局及国际自动机工程师学会于2013年发布,工程机械无人驾驶行业标准较为滞后,暂未有具体的说明,但趋势所向,值得关注。

    工程机械行业中,无人驾驶挖掘机的探索和实践走在前列,尤其以履带式挖掘机为主力的产品已经出现在国外顶尖厂商的产品系列中,因地制宜,适合中国及亚洲范围内的无人驾驶压路机工作环境有待进一步论证及实践,无人驾驶压实机械的利与弊应当客观、务实的去分析,如果我们坚信无人驾驶技术在机械设备领域的应用可以让社会加速发展,真正意义上替代人工提高生产效率的话,将是一项革命性的成就。

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    矿山开采,废弃物处理、大型基建项目等恶劣环境中采用无人驾驶压路机等工程机械设备能有效降低事故率和节省人力成本,确实具有得天独厚的优势;感知传感器、人工智能、V2X三大技术如何从机器人研制领域过度到工业级别机械设备中是国内无人驾驶压路机厂家需要攻关的领域,广泛应用于实际作业中的积累需要有较长的一个周期。

    保证安全、提高效率、降低成本是无人驾驶机械设备的长远目的,实现集群化运营管理,如智能化、无人化、短道物流运输、紧急情况远程接管等端对端整套解决方案有待资源整合与共享精神。

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