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开铲车是高科技行业吗 柳工的这台黑科技装载机,技术全球第一我给32个赞!
发布时间 : 2024-10-10
作者 : 小编
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柳工的这台黑科技装载机,技术全球第一我给32个赞!

【铁甲工程机械网原创】不久前举办的柳工装载机全球销量突破35万台的庆祝活动上,柳工展示了曾参加过CONEXPO’2017的垂直举升装载机VL80A,并在众多行业人士和媒体面前进行了举升演示,总算揭开了这种新型装载机的神秘面纱。

2016年11月,柳工VL70A进行静态展示

去年11月,柳工就展示了创新的垂直举升装载机VL70A,不过只是静态展示,VL80A在拉斯维加斯也是静态展示,没有给人一探究竟的机会。这次,总算看到了垂直举升的真面目。

柳工VL80A进行了举升展示

原来,这种装载机的动臂采用了一种平面四连杆机构中的双摇杆机构,利用该机构的运动特点,使得动臂在旋转时,前端可以近似垂直地升降,故得名垂直举升装载机。为了这种运动特性,动臂不能像普通装载机那样后端铰接在固定的前车架上,而是“浮动”在连杆之上。

双摇杆机构,白圈内为两个摇杆

其实,垂直举升概念本身并不是新东西,早在1972年纽荷兰就发明了平面四连杆机构的垂直举升滑移装载机,后来其他品牌滑移装载机也广泛采用,当然实现形式并不完全一样,但基本原理是一样的。这也导致了现在多数滑移装载机企业同时提供两种类型的产品:垂直举升和径向举升。所谓径向举升就是和普通装载机一样,动臂后端铰接在固定的车架上,运动规律上,动臂前端始终绕后铰点以动臂为半径做圆周运动。

动臂接近水平的状态,白圈内为两个摇杆

由于柳工的垂直举升装载机还没有投入市场,也未提供技术资料,因此这里以垂直举升的滑移装载机为例,来分析前者,毕竟在机械原理上二者并没有本质区别。

举升到最高点的情形,白圈内为两个摇杆

先来看径向举升,由于动臂后铰点总是高于地面,当铲斗从地面举起,动臂先是向前伸,到后铰点同高度时达到最远,随后又会不断后退。很明显,在动臂水平时荷载产生的力矩最大。

以滑移装载机为例,径向举升的动臂运动规律

而垂直举升时,受到两根连杆的制约,动臂的运动呈现出复杂的规律,总体来说,随着铲斗的举升,动臂倾斜角度不断加大,后端先向后运动然后又向前运动,而前端则沿一条特殊曲线运动,总体接近于一条垂直的线。也就是说,在举升过程中,铲斗向前伸出不多,可以忽略,荷载产生的力矩也总体没有什么变化。

垂直举升滑移装载机的动臂运动规律,近似直线

垂直举升的好处就来自动臂前端的运动规律,由于举升过程中不向前伸出,力矩不会变大,配重可适当减轻,负载离机器中心更近也使得工作更加稳定,同时,其举升高度也更大。

借用一张滑移装载机的线图,动臂前端运动轨迹更清楚

垂直举升已经在滑移装载机上应用了数十年,而径向举升历史更悠久,因此已经积累了相当多的使用经验。多数产品经理和用户认为,除了前述的优点外,垂直举升在铲取力、可靠性等方面与径向举升并没有什么不同,而工作适应性更广。但是他们同时也指出径向举升具有结构更简单,维护点更少,成本也更低的优点。这也是没有哪一种结构形式能够一统滑移装载机江山的原因。

VL80A正面图,可见结构形式比普通的要复杂

回到柳工垂直举升装载机上,尽管形式上与滑移装载机不同,但在逻辑上是一样的,都经过了几何上的精确设计,保证动臂前端的运动曲线接近垂直线。这样,也就同样具备垂直举升滑移装载机的优缺点。

换一个角度,VL80A每侧比普通装载机增加3个润滑点,共增加6个

无论如何,在普通装载机上应用垂直举升技术,柳工是全球第一家,这种创新的态度值得肯定。如果能尽快投入市场,经过市场的检验,取得成本和效益上的进步,无疑会进一步增强柳工在装载机领域的地位。

本文为铁甲工程机械网:铁甲袁瑜 原创

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依托北京理工大学感知学科优势,雷科智途瞄准千亿级井下自动驾驶

对于大多数人来说,矿山总是和昏暗、事故、风险这些词汇绑定在一起。矿井安全一度成为社会关注的热点,这些刻板印象随着舆论的频繁印证至今还停留在大多数人的印象当中:在矿山工作,意味着在漆黑的矿井下将自己的性命交给运气。

但是,近年来,随着技术的不断进步,矿山已经不是曾经的模样。

位于安徽省铜陵市的冬瓜山铜矿,是铜陵有色金属集团股份有限公司下属的一座采选联合骨干矿山,1966年建成投产,开采深度已逾千米,是亚洲最深的坑采铜矿之一。

2023年,冬瓜山铜矿宣布“地下开采无人驾驶系统”试验成功。这次试验,结合自动驾驶、远程遥控技术的应用,对采铲&运输车辆装备进行智能化升级改造,在国内首次实现了地下金属矿铲、装、运、卸现场全流程无人化作业。

参与此次实验的雷科智途负责人表示,井下无人作业和远程操控面临的挑战包括卫星信号缺失、行驶空间狭隘、多坡急弯、照明度低等问题,这些都要求更高水平的自动驾驶技术。国内首个深井非煤金属矿的铲运协同无人驾驶项目,展示了这项技术的可行性,完成运输矿卡车辆的无人作业,这些车辆能够支持自动寻迹行驶、定点停靠和卸载,以及与铲车的协同配合。

自动驾驶正在改变矿山的井下作业,推动智慧矿山的建设。

一、以无人驾驶构建智慧矿山

参与冬瓜山铜矿地下开采无人驾驶系统建设的雷科智途,是一家由上市公司雷科防务(002413)、毛二可院士创新团队及无人车技术工信部重点实验室核心团队联合创立的高科技企业,致力于智能无人驾驶技术以及商用车高级驾驶辅助系统的研发、生产和推广。在该项目落地之前,雷科智途已经拥有了成熟的智慧矿山解决方案。

所谓智慧矿山,指的是以矿山数字化、信息化为前提和基础,对矿山生产、职业健康与安全、技术支持与后勤保障等进行主动感知、自动分析、快速处理,最终实现安全矿山、无人矿山、高效矿山、清洁矿山。

我国的智慧矿山建设始于自动化,从2010年开始逐步开始结合物联网等技术进入智慧化时代。在政策面上,智能化、数字化矿山建设受到了国家的重点关注。2020年3月份,八部委联合印发《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》提出,到2025年,大型煤矿和灾害严重煤矿基本实现智能化,露天煤矿实现智能连续作业和无人化运输。2022年印发的《“十四五”国家安全生产规划》,也将“数字矿井”、矿山智能化建设等内容列入安全生产科技创新优先领域。

目前,矿业软件的应用和主体设备的自动化在国内矿山企业已经基本实现。部分矿山实现了生产管理远程化、遥控化和无人化;一些先进企业正在利用人工智能、大数据和云计算技术,创新矿山智能操控、决策系统,争取实现生产作业、经营管理全流程智能管控。根据国家矿山安全监察局统计。通过智能化建设,2016年到2022年,全国煤矿井下作业人员共计减少了37万人。减少的数字代表着工作效率的提升,更代表着安全的提高,不安全的减少。

随着无人驾驶技术的发展,越来越多L4无人驾驶技术被应用到了智慧矿山的建设当中。雷科智途认为,L4无人驾驶技术是未来矿山智慧化管理的关键技术,在矿山数字化和智慧化趋势中扮演着核心角色。

在雷科智途的智慧矿山解决方案中,L4级别的无人驾驶系统扮演着至关重要的角色。鉴于矿山井下工作环境的复杂性、全球导航卫星系统的不可用性以及对无人驾驶精度要求极高的特点,矿井L4无人驾驶技术集成结合了更为全面的技术生态系统“车-巷-云”一体化技术体系中,即智能车辆一巷(路)侧系统一云端平台,确保技术的高效协同和精准运作。

车辆搭载AI视觉、雷达、控制器和5G车载单元,作为运输系统的执行者;地面系统通过在路口建设激光雷达、视觉相机、毫米波雷达对路口车、人目标进行有效感知,提供稳健运行的支撑和保障;云控平台则提供任务调度、车辆监控、多车协作等功能,负责监控调度管理。

显然,这个体系不仅仅能用于自动驾驶矿用车辆,也可以用于智能调度平台、远程驾驶平台等,甚至像冬瓜山铜矿一样,利用车巷协同异构融合技术,实现无人车辆与其他设备之间的安全和高效运作,让铲运机、装卸机、卸料机、无人矿卡等多设备联动,实现铲、装、运、卸现场全流程无人化作业。

换句话说,智慧矿井并非智能系统的简单叠加,而是需要综合采矿工艺系统、智能装备配备以及控制系统建设,将矿山的生产管理和运营一体化考虑。无人驾驶在智慧矿井的应用当中形成的“车-巷-云”一体化技术体系,形成了一个完整的智慧矿山解决方案,因此是下一步智慧矿井建设的核心。

二、创新体系,解决场景痛点

随着智慧矿山概念的普及,2010年以来,我国矿山智能化建设出现了一大批示范项目、示范矿山,立足矿山无人驾驶的企业也不在少数,但几乎都面临着不少技术和市场方面的难题。

最典型的问题是,由于矿山环境具有其独特性,无人驾驶系统不仅需要处理常规的交通管理问题,还需要应对井下特有的环境挑战,如狭窄的空间、恶劣的视觉条件和极端的气候条件,因此,矿山无人驾驶系统在封闭环境中的可控性、技术集成度、系统设计的分层性,以及对安全和效率的重视等方面,与普通的封闭道路和开放道路无人驾驶系统都有所不同。

“机场、港口,以及露天矿山,定位全靠北斗,感知一般靠摄像头,但是这些定位和感知体系,在地下是用不了的。因为地下光线特别差,也没有北斗系统,目标物不是标准的物品。”雷科智途CEO、创始人黄琰说,井下自动驾驶系统,整个的感知和定位体系是推翻重来的。

雷科智途采用的是4D毫米波点云SLAM定位技术方案,通过点云SLAM、RTK、IMU的多源融合感知技术,能够在井下弱光、水雾、灰尘条件下实现全域、全态的环境感知定位。此外,结合车路协同控制技术,通过智能路侧的信息补盲,对无人车控制进行全局拥堵预警、轨迹规划。截至目前,在实际应用中,可以实现40多种目标识别以及20多种事故场景智能决策。

另一方面,我国幅员辽阔,矿业种类多样,既有露天矿区、地下矿区,也有煤炭、水泥、有色金属、稀土、锂矿等不同矿种,地理环境也覆盖高原、平原、山地、盆地,还要适应极寒、高温、潮湿的不同环境。尽管不少项目都已经实现了在完全封闭的路段进行无人化常态运营,但这些场景的通用性不够强,难以低成本、快速、大规模落地。

雷科智途的解决方案是,与主机厂联合打造无人车品牌,以实现快速复制和规模化生产,同时利用北京理工大学的核心技术知识成果,定义统一的技术栈,以低成本复制于各个场景。

另外,雷科智途还通过借鉴大模型的模型架构、训练方式或直接应用大模型本身,算法在抽取和利用特征空间的能力得到加强,形成以更大模型参数、更加集成贯通和更彻底数据驱动为特点的新一代技术栈,同时结合多模态和大模型的诸多能力,提高复杂场景的泛化性与可解释性,端到端致力于将独立的算法模块纳入统一模型框架,用于低成本场景复制。

三、依托核心优势,引领行业发展

据亿欧智库测算,到2030年,中国智慧矿山自动驾驶潜在市场将达到3869.9亿元。根据公开数据,中国大约有4000座煤矿,三万多个有色金属矿,大部分在地下,井下自动驾驶市场非常可观。

雷科智途的核心团队能力非常综合,黄琰在自动驾驶行业有多年沉淀,曾经开发了国内首款辅助驾驶的自动作业拖拉机(前装)和国内第一台无人驾驶农机。团队里还有感知、自动驾驶领域的权威专家,以及在矿山、能源行业有丰富人脉的市场负责人。其中有两位是北理工博士生导师,北京理工大学在雷达探测、实时信息处理技术、航天遥感、卫星导航定位等领域有突出的学科优势,确保雷科智途在行业的技术优势。

雷科智途的团队,在感知领域有很深的积淀。团队在上世纪70年代,就做出了国内最早的无人驾驶汽车,而且适用于戈壁沙漠、石头路和林地场景,对复杂环境有很强的适应能力。

“在地下的感知场景,必须定制,我们对硬件做了很大的变化改动,做了包括软件、融合感知端的改动。另外,还有对非结构化道路交通的决策,这都是雷科智途领先他人的优势。”黄琰说。

目前,雷科智途已经与多家顶级央国企密切合作并深度绑定,建设交付全国首个L4级别井工矿无人驾驶项目,在煤炭、有色金属等行业累计落地数十台无人驾驶车辆。2023年,公司已实现盈亏平衡。2024—2025年,雷科智途还将开拓海外市场,并实现标杆案例落地。

在黄琰的计划里,雷科智途未来3年内,将把矿山无人驾驶系统推广到全球10个主要矿业市场,并争取至少20%的市场份额。

“我们希望成为行业首个井工矿封闭场景无人驾驶系统服务商,引领行业发展。”黄琰说。

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