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包头北重无人驾驶矿卡纪实

2021-3-24 21:44| 发布者: 巨车网| 查看: 769| 评论: 0|来自: 包头晚报

摘要: 监控下的三辆无人驾驶矿用车如同长了大脑、眼睛、手和脚一样,巨大的身躯精准地完成装车、卸车、行进、会车等各种动作。
  几场大雪过后,白云鄂博铁矿东采场显得更加空旷。两辆高大威猛的电动轮矿用车装载着沉重的矿石,或在矿坑内前进、倒车、刹车,或平稳地行驶在弯曲的矿坑道路上。

  仔细端详,巨大的采矿场中,竟然看不到一个人,最令人不可思议的是,自由行驶的矿用车驾驶座位上竟也没有人。

  这不是电影,而是真实的场景。经过中国兵器工业集团北重集团北方股份公司(以下简称北方股份)三年多的努力,国内首台110吨NTE120AT无人驾驶电动轮矿用车成功下线,白云鄂博铁矿东采场5台改造后的小编组矿用车也正在用智能“大脑”,开启中国矿山的智能时代。


  中国智造

  北方股份整洁的厂房里,一间彩钢房静谧地躲在角落。推门进入,显示屏上呈现的是几百公里外白云鄂博铁矿东采场的俯瞰全景。

  这里是北方股份调度指挥中心,北方股份总设计师王龙坐在监视器前,认真观察着白云鄂博铁矿东采场内三辆矿用车在矿坑中的作业状态。

  “大屏中显示的是实时画面,正在作业的车辆就是我们改造完成的无人驾驶矿用车。”王龙说,“车辆如果发生问题,通过网络,我们会快速给出最有效的解决方案。”

  几个小时里,监控下的三辆无人驾驶矿用车如同长了大脑、眼睛、手和脚一样,巨大的身躯精准地完成装车、卸车、行进、会车等各种动作,空旷的矿坑中自始至终没有一个人出现。

  除了白云鄂博铁矿,在芜湖海螺集团的矿山上、通辽霍林河露天煤矿等地,由北方股份生产研发的无人驾驶矿用车都在平稳安全地运行着。这些矿山上的“巨无霸”,正在向世界展示着第三个掌握无人驾驶矿用车技术国家的能力。这份骄人成绩的背后,是内蒙古高原上,北方股份十几位工程师用三年时间,缔造的“中国智造”神话。


  白纸画图

  2015年初,当北方股份领导提出“无人驾驶”这四个字的时候,王逢全意识到,北方股份要开启一个新时代。

  早在20多年前,美国、日本就开始研究无人驾驶矿用车。如今,美国卡特公司,日本小松公司生产的无人驾驶矿用车,已经在巴西、澳大利亚、智利和北美一些自动化管理水平较高的矿山上工作,成为世界的顶流。两家公司将这项高端技术严密封锁,做到了密不透风。

  彼时,我国在无人驾驶矿用车领域仍是一片空白。

  “接到这个任务,我内心既激动又忐忑。激动的是,我们终于开始向世界矿用车顶级技术进军;忐忑的是,依靠现有能力,想要完成这项技术,难比登天。”王逢全说。

  当时,王逢全35岁,刚从清华大学学习一年归来,虽然他满心抱负想要施展,但并没有想到,公司会将这项艰巨任务的领队重担交给自己。

  “外国人能完成的事,我们同样可以完成。”带着不服输的劲头,王逢全一头扎进无人驾驶矿用车的研究中,带着11位工程师在一张白纸上规划着中国“巨无霸”的未来。

  百米冲刺

  一年,可研报告形成;两年,设计方案出炉;三年多,NTE120AT无人驾驶电动轮矿用车下线;四年,在用矿车无人驾驶改造完成……北方股份用百米冲刺的速度,跑完了发达国家历时近20年的马拉松。

  讲述艰难走过的五年,已是北方股份产品研究院副总设计师的王逢全,显露出科研工作者特有的平静。

  到底能成功吗?起初,这个问题困扰着所有人。研究院的工程师虽然都是矿用车研发专家,但从未涉猎无人驾驶领域。王逢全不断接洽国内的高校和科研院所,在走过无数弯路之后,找到5家国内顶尖产学研机构,开启了加速跑模式。

  无人驾驶矿用车两个最关键的部分是线控化底盘和上位机——线控化底盘发出一个指令,就可以让车行进、转弯、刹车、减速,上位机是无人驾驶车的眼睛和大脑,拥有感知系统和定位系统,可以保证车辆安全行驶。研发过程中,第一台无人驾驶电动轮矿用车转向控制器成为一个难点。

  “我们坚持一个信念,只有拥有更多自主研发技术,无人驾驶矿用车才真正属于我们。”王逢全回忆。

  最终,12人经过一个月连轴式的攻关,完成了转向控制器的设计。这一设计不仅提高了NTE120AT无人驾驶电动轮矿用车的智能化水平,还从中剥离出多项技术,实现了车辆的自动巡航、主动防撞等,为未来其他车辆的智能化提供了更多技术保障。


  创造奇迹

  矿用车顶级领域的研发,在国外至少需要六七十人的团队,而且其中专家众多,但在王逢全的团队中,不仅有刚刚毕业的大学生,还有从其他领域转过来的“门外汉”。

  “没有他们忘我的付出,真的不会有今天的成绩。”望着试车场内自如运行的“巨无霸”,王逢全眼中充满温情。

  技术攻关进入关键时刻,核心编程的两人先后离开。情况紧急,团队中年龄最大的张强工程师主动接下重任。张强是电器工程师,为快速接棒,几个月时间里,他每天工作十七八个小时。团队的其他人心疼之余,更加团结努力——原本搞结构的李官平工程师也临阵改行编程,在张强的指导下飞速进步;刚刚入职一年的马超也挑起大梁。

  进入110吨NTE120AT无人驾驶电动轮矿用车驾驶室,一个白色箱子映入眼帘,张强介绍,这就是“巨无霸”的“大脑”——控制柜,它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,探知周围环境,再将信息回传到“大脑”,这个系统隐藏的真正黑科技是毫米波雷达。正是这些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。

  研发过程中,控制柜“宕机”现象难住了大家。“我们四五天没怎么休息,就是找不到问题所在。”张强和同事们每条指令逐一测试,来回对比数据,终于找到症结,确保了‘大块头’畅通无阻。

  2018年,当国内首台110吨NTE120AT无人驾驶电动轮矿用车成功下线奔跑起来,欢呼之余,研究院所有人泪流满面。此时,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24小时无人驾驶循环作业。

  随后,工程师们马不停蹄地开始新的研发,90吨、186吨、220吨无人驾驶矿用车系列产品纷纷下线,北方股份无人驾驶矿用矿车技术达到了国际先进、国内领先水平。


  再次起航

  翻越高山,王逢全又开始向更难领域进发——在用矿车改造无人驾驶。

  王逢全介绍,美国和日本的两家公司都只做新车,但他们要走更切合实际的道路。据不完全统计,目前我国正在使用的矿用车有2万余辆,如果都替换成新车耗资巨大,通过改造完成无人驾驶,可以省下一辆新车90%的费用。

  面对在用车无人驾驶改造这一蓝海,团队开始挑战极限。

  第一块试验田定在包钢白云铁矿。2019年,北方股份开始与包钢合作,对白云铁矿已经使用了13年至15年的四台老旧矿车实施改造,开启了世界上首次矿用车无人驾驶改造。

  “改造的过程很艰辛,就拿一个我们认为很简单的举升设备来说,当时我们直接用了新车的举升系统,可是发现旧车举重原理与新车完全不同,其特殊性需要重新研发。”王逢全的笔记上记录了在用矿用车改造过程中所有的自主研发项目,数量与新车差不多。

  一次,在白云鄂博铁矿东采场采矿坑中,北方股份产品研究院装配工艺工程师邬鹏程突然出现在一辆正在运行的矿车前方,“巨无霸”稳稳地停住了。邬鹏程说:“为了让无人驾驶矿用车的感应系统更加灵敏,我们做了无数次试验。如今这些矿车基本实现了准确行驶与精准停靠,并将横向误差和航向误差限制在厘米级别。”

  隆冬来临,白云铁矿矿坑中-30℃的低温和通辽霍林河露天煤矿上-40℃的低温同时考验着无人驾驶矿用车。王逢全说:“经历过这个严冬的考验后,全新的无人驾驶矿用车和在用车改造无人驾驶矿用车预计明年年底就可以实现真正的商业推广。”

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