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

自動駕駛的落地難、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放道路，拉到人煙稀少的煤礦山區(qū)，就會發(fā)現(xiàn)，礦區(qū)其實是自動駕駛落地最快的場景之一。

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

“高噪音、高震動、高粉塵、枯燥甚至危險的施工環(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挖掘機了。現(xiàn)在工地上40-50歲的老司機是主力，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1萬塊錢，今年已經(jīng)1.2萬-1.5萬，像隧道施工這樣干半年肯定會得塵肺病的高危工作，（薪資）能開到2萬以上。”

為了解決這些痛點，拓疆者研發(fā)了可安裝于現(xiàn)有挖掘機和裝載機等工程機械設(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。礦區(qū)挖掘現(xiàn)場只需配備一名管理人員使用無線安全鎖隨時急停設(shè)備，并負(fù)責(zé)挖掘機的保養(yǎng)、維護和加油。

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、開山修路、挖料裝車等，累計施工量超過30萬立方。此前，拓疆者還有一臺遠(yuǎn)程無人駕駛挖掘機在海南樂東縣的百畝農(nóng)場作業(yè)，協(xié)助農(nóng)場翻耕林地、挖掘與疏通灌溉溝渠等。在北京石料廠和海南農(nóng)場這兩個場景的挖掘機都是由拓疆者技術(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)程控制讓拓疆者實現(xiàn)了快速落地，但簡單的遠(yuǎn)程控制無法為用戶提供足夠好的使用體驗和施工效率，一方面是因為安裝在挖掘機上的攝像頭難以像真人坐在挖掘機里一樣感知礦區(qū)周圍環(huán)境，另一方面是因為網(wǎng)絡(luò)和機械部件造成的操作延遲無法完全避免，因此，通過遠(yuǎn)程操作進行平地、刷坡、對準(zhǔn)料斗等精細(xì)操作時效率損失較大。

針對第一個難點，拓疆者研發(fā)了一系列基于計算機視覺技術(shù)的智能感知方案。

“我們的設(shè)備有一次在施工過程中差點從一個斷崖跌落。最開始以為是操作手粗心大意，后來分析發(fā)現(xiàn)，工地上的黃土和石塊，透過遙控畫面的確很難判斷出高差。于是我們開發(fā)了算法計算出景深，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，“還有一次差點撞到車后面視野盲區(qū)的人，后來增加了多個攝像頭實現(xiàn)360度全覆蓋，但發(fā)現(xiàn)操作手在集中精力操作時也很難顧及多個屏幕，于是，我們又開發(fā)了行人識別深度學(xué)習(xí)模型在后臺持續(xù)監(jiān)測，當(dāng)發(fā)現(xiàn)行人或設(shè)備在附近出現(xiàn)時，給操作手彈出畫面進行強提醒或主動制動”。

AR駕駛室?guī)椭h(yuǎn)程操作手識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）

而針對第二個難點，拓疆者在解決方案里應(yīng)用了機器人自動化技術(shù)，把挖掘機改造成一個機械臂來實現(xiàn)精細(xì)操作自動執(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補足。在礦石挖掘裝車的工作中，他們通過實現(xiàn)卸料點對齊自動化，把工作效率由純手動5G遙控的30秒單循環(huán)時間提升至20秒內(nèi)，并計劃通過進一步的技術(shù)優(yōu)化達(dá)到、甚至超過熟練操作手實地操作的15秒單循環(huán)效率。

基于計算機視覺的挖聊點和卸料點識別（圖源：拓疆者）

殷銘認(rèn)為，他們的最終的目標(biāo)還是希望逐步實現(xiàn)全自動無人駕駛。在礦石挖裝場景中，拓疆者已經(jīng)開始測試深度學(xué)習(xí)的場景理解算法來讓設(shè)備自主選擇挖料點和卸料點，以減少人工介入。目前，經(jīng)驗豐富的操作手通過遠(yuǎn)程控制進行實際施工，可以為算法和策略的迭代積累充足的真實場景數(shù)據(jù)。

目前，拓疆者已經(jīng)開始探索海外市場。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。除了與中國礦區(qū)一樣面臨安全風(fēng)險以外，發(fā)達(dá)國家和地區(qū)的勞動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，用私人飛機運送挖掘機操作手進礦山施工，包吃包?。?，挖掘機操作手的年薪可達(dá)10萬澳幣，加上在礦山的食宿和保險補貼，雇主需要負(fù)擔(dān)的人力成本超過25萬澳幣，堪比在硅谷做高級工程師的待遇。

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，除了過度教育這種普遍的社會問題外，更主要的是因為年輕人難以適應(yīng)遠(yuǎn)離家人、長期枯燥重復(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)常讓雇主成為社會輿論的焦點。對拓疆者來說，礦區(qū)無人化作業(yè)方案在經(jīng)濟效益和社會發(fā)展方面都有重要價值。

拓疆者CEO隋少龍畢業(yè)于斯坦福大學(xué)工程機械專業(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)計算機科學(xué)專業(yè)畢業(yè)后，曾在硅谷Google總部工作，參與多項核心產(chǎn)品研發(fā)，回國后加入陌陌任技術(shù)總架構(gòu)師。

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