挖掘机|挖掘机的AI“变形记”

图片来源@视觉中国
文丨脑极体
挖掘机一直都是个谜一样的存在，上至老人下至小孩，都为之着迷，只要在路上看到挖掘机作业，总会有一大批停下匆匆脚步行注目礼的人，挖掘机是除游戏外，男人的另一个天堂，属于男人的快乐玩具。
挖掘机的神奇在于它像个英雄一样，在各种危险的环境中都能看到它的身影，好像什么都能干的样子，又A又飒。挖掘机也被称为工程机械领域的皇冠明珠，作为一种物料搬运的工具，被广泛用于资源开采、建设施工、抢险救灾应急救援中，拥有广阔的应用市场。

但是其工作的天然场景就是在高危的环境中，施工的环境复杂，路况起伏不平，高噪音、高粉尘、伤亡事故等，虽然司机的薪资较高，但是很多年轻人不太感冒进入这个圈子，现存的熟练主力工人都是三四十岁的中年人为主，恶劣的作业环境、频发的安全事故、降本增效的要求等是实际工业生产中的挑战，也是挖掘机向智能化方向迭代的推动力量，AI+挖掘机应运而生。
AI+挖掘机的智能变身目前我国的工程机械领域仍是一个劳动密集型的产业，在“新基建”和“中国制造2025”的政策推动下，技术革新传统行业的浪潮四起，工程机械设备智能化、无人化的升级革新可以显著减少作业安全事故、降本增效，赋能工程机械企业提升产品竞争力，行业的发展朝着智能化方向升级日渐清晰。
作为工程机械设备中使用最广泛的挖掘机，搭载AI技术的顺风车，让其升级摇身一变为工作效率狂魔。往常的情况，挖掘机作业主要依赖司机的手感，他们凭借经验把握施工的分寸和位置，这种经验有时可以发挥积极的作用，但有时也会造成作业失误。在爬坡、挖斗、移动等极易出现作业事故的场景下，施工质量合格与否难保证，效率偏低，费时费力。
智能挖掘机搭载的AI辅助驾驶技术不再那么严重的依赖人的经验，附加的传感器和感知系统，让挖掘机眼观六路、耳听八方。AI主要是从挖掘机的感知、规划、控制层面助力，百度近日开发的全新无人挖掘机作业系统（AES）技术展示，可以进行无人化作业。
无人挖掘机作业系统使用多种传感器融合和感知算法，包含一整套软件和界面设计，协助终端司机用户完成系统的操作、部署和使用。在感知层面，利用高精度低成本相机和激光雷达，实时生成高精度的三维环境地图，通过计算机视觉和深度学习等算法，可以检测作业环境中的作业物料材质、运输卡车、障碍物、标识和人员等，并对卡车、障碍物等物体进行三维姿态估计，及时调整动作。
基于感知系统的信息反馈，通过学习和优化算法，能够快速进行作业规划和多自由度的挖掘机各关节运动路径规划，确保提升作业效率的同时降低机械损耗。最后，通过高精度运动闭环控制算法，能够实现挖掘机各传动机构的精准运动控制。
目前百度的智能挖掘机已经在工业废料处理领域落地使用，在没有驾驶人员操作的情况下，自主完成物料挖掘和上料功能，实现连续24小时的全天候作业，不仅杜绝了工业废料环境对于驾驶人员的伤害，也帮助企业节省了人力成本。

在一些作业场景比较平整安全的环境中，智能挖掘机的操作完全可以实现无人化，但是在一些复杂场景特殊场景中，比如房屋拆除、采石场、地下挖掘等环境中，需要司机的经验自主判断要挖掘作业的方位，单凭挖掘机自主判断，估计就车毁人亡了。算力和算法有限，智能挖掘机倒也没有在复杂环境中安全作业的本事。