无人矿山技术上慧拓智能所做的事情

前几天，智车科技一篇名为《慧拓智能：矿区将是无人车最先落地的最佳场景》文章，引发了自动驾驶领域各届同仁的广泛热议。在无人矿山技术上，国外已经商用了近十年，国内为何迟迟没有一个较为完整的解决方案？作为国内最早开始探索矿区无人驾驶卡车的慧拓智能机器公司，在该领域做了哪些努力？本文我们专访了慧拓智能机器公司CSO王健博士。

一家公司如何成为行业内的技术领导者？美国计算机名人堂代表人物杰拉尔德·温伯格在《成为技术领导者》一书中提到，要想成为公司的技术领导者，必须掌握创新、激励和组织能力。然而对于一家企业来说，想成为整个行业的技术领导者，不仅要具备足够的技术领先性，同时也要用不断的创新来推动整个行业的进步。在自动驾驶创业遍地开花的今天，作为一家名不见经传的公司，慧拓智能如何敢称国内端到端的无人矿山技术领导者？带着这个疑惑，我们找到了慧拓智能机器有限公司CSO王健博士，跟他聊了聊在无人矿山技术上慧拓智能所做的事情。

“在无人矿山技术研究上，慧拓绝对是国内最资深的。”

初见王健博士，他刚从内蒙矿区回来，本人比履历里的照片显得黑瘦很多。“这次我们实地调研考察了锡林浩特、乌海两处煤矿，与矿区负责人面对面会谈，重点对自动化开采、自动挖机设备升级，以及在矿山的挖掘、生产、运输过程中所涉及的一系列问题展开探讨，为早日实现'无人矿山'达成共识。”

实地调研往往是理解客户需求、认清项目难度的重要途径。这不是王健博士第一次深入矿区进行实地考察，“矿区作业面扬尘很大，摄像头很难工作，矿山里面大多数用的都是雷达。四面环山有的地方GPS信号很微弱，机械车辆复杂的动作以及车机间配合等等，难度很大不过都在意料之中。矿区没有车道线，无人矿卡会自动装载，然后自动循迹运输，遇到路口会停止下自动检测，这些工作的前提要依赖庞大的云端，就是我们说的平行。云端会进行所有路线规划和障碍物下发、装载点下发。无人驾驶矿车国外已经商用10年了，国内还处在初级阶段。在国内无人矿山技术研究上，慧拓绝对是最资深的。”

早在上个世纪末，国内外已经开始尝试在矿用卡车上做无人驾驶。1996年，时任亚利桑那大学机器人与自动化实验室主任的王飞跃教授及其团队，承担了Caterpillar 的大型野外装载车(Wheel Loaders)的自动化项目，对动态不可预测的岩石开挖环境进行实时控制算法的设计，应用神经网络、模糊逻辑和有限状态机来模拟人类挖掘策略，通过设计在线铲斗挖掘轨迹，完成了全世界第一辆全自动装载、挖掘和运输的无人自主驾驶大卡车，并出版了世界上第一本矿山自动车的研究专著。

近年来，随着计算机算力的提高和传感器等硬件的补强，单台矿车上实现无人驾驶，已经不再是难事，但如果整体提高矿山的安全和效率，最关键的还是在集群化运营。为了解决单体智能在场景数据有限和安全不可控等弊端，王飞跃教授提出了“车端感知、云端管控”的平行驾驶架构，通过借助云端的平行驾驶管控中心对多台无人车的进行实时管控，保证了车辆行驶的安全。

“慧拓智能机器有限公司正在研发矿山无人化管理系统以及端到端的矿区无人运输解决方案，就是基于平行驾驶理论的露天矿山无人化管理系统。”

“无人驾驶用于矿区，首要的目的是提高效率。”

与城区道路不同，矿区人烟稀少，道路结构简单，所以无人驾驶用于矿区的目的是保证安全、提高效率、降低运营成本。基于平行驾驶理论的露天矿山无人化管理系统，能够在降低单车改装成本的前提下，实现集群化的运营管理。无人矿卡由控制中心管理控制，为每辆车指定运输路线，车辆通过接收无线指令以合适的速度按照目标路线运行, 根据行驶路线、自身位置、周围环境等信息，自动行驶，完成装载、运输、卸载的循环运作流程由挖掘机来引导矿卡至正确的位置进行装载，挖机机手可根据360全景影像、挖掘位姿影像等数字化辅助功能更加方便的挖掘，挖机机手挖掘完成后，挖机可实现铲斗的自动卸料，并自动回到上一挖掘点。卸载时，也有对应的设备引导无人矿卡进行卸载，并由无人驾驶卡车运输到目的地，这样就实现了端到端无人矿山的解决方案。

每个环节都配合紧密，最大程度上节约了运输时间，24小时不间断运行，实时监控车辆状况。控制中心通过网络通信，把无人矿卡、挖掘机及整个生产线串联起来，实现高效精密化作业，在正常作业过程中，车车、车与控制中心之间都能形成即时通信，确保车辆的正常运行。

慧拓智能无人矿山集群化运营方案示意

“平行驾驶屡次成功实践，未来多场景嫁接应用”

成立三年多来，慧拓智能机器有限公司以ACP平行智能理论为基础，致力于新一代云端化智能网联自动驾驶技术的研发与产业化。他们曾多次承担国内无人驾驶赛事的测试工作，并在IEEE IV 等国际会议上展示自己的成果，这些实践都为商用落地打下了坚实的基础。

2017年中国智能车未来挑战赛中，虚实结合的无人驾驶车辆平行测试平台首次实战应用，该平台通过虚拟测试和实际测试的互动，利用对抗式生成网络和平行学习的方式快速生成更多具有挑战性的测试任务，不断迭代更新，使之更好的拟合人类驾驶员、行人等和受试车辆互动行为，并通过虚拟测试探查当前的车辆智能系统面对这些测试任务的反应和结果。这是平行系统在自动驾驶汽车测试场景下的应用。

平行测试系统管理平台电子打分系统架构和十车联调

2018年3月18日，慧拓智能机器公司在常熟成功演示了平行驾驶3.0系统，该系统可以对自动驾驶汽车进行远程监控、及时预警，用独特的加密方式确保车辆与云端的通信安全，为自动驾驶汽车路测以及特殊场景的应用多了一种可能。据王健博士介绍：“当时测试车辆由3辆车内前排不坐驾驶员的无人车以及4-5辆有人驾驶的社会车辆组成，演示无人驾驶车辆在一般交通场景响应式接管（正常接管）和紧急交通场景主动接管（紧急接管）两种典型场景下远程管理与控制等。第三代平行驾驶系统主要包括三个组成部分：平行驾驶管控系统、遥控驾驶系统与无人驾驶系统（无人车）。”

平行驾驶3.0示意图和多辆无人车避障现场图

2018年6月27日，国际平行驾驶联盟（iPDA）在常熟宣布成立，“iPDA国际联盟的成立意义重大，”王健博士说，“这将及时交流与平行驾驶相关的最新研究成果，用于研究的非保密性测试数据将在成员之间实现共享，参与共建平行驾驶通用共享研究平台等，推动平行驾驶学术研究的健康快速发展。”

iPDA成立，王飞跃教授与当选的联盟副主席合影

（从左到右依次为：慧拓智能CEO陈龙博士、美国普度大学印第安纳波利斯分校李灵犀副教授、加拿大滑铁卢大学曹东璞教授为副主席、中科院自动化所复杂系统管理与控制国家重点实验室主任王飞跃教授）

2018年6月30日，国际平行驾驶联盟（iPDA）承办了“IEEE IV 2018 On-road Demonstration国际智能车联合道路演示”。这次路演以“From Parallel Driving to Smart Mobility”为主题，在统一的平行驾驶远程管控平台上展现多家单位的网联自动驾驶车辆在多种典型应用场景下的协同驾驶及平安出行。现场演示了一般交通场景响应式接管、紧急交通场景主动接管、主动避障、中心驾驶员实时状态检测四个部分。围绕“平行驾驶”框架的平行驾驶3.1系统，通过平行驾驶管控平台流畅的管理多台无人车，让无人车更安全平稳的在道路上行驶。

王飞跃教授在国际智能车联合道路演示上发言及多台无人车集中展示

慧拓智能机器公司基于“车端感知，云端管控”理念的平行驾驶系统不仅可以应用到矿区中，实现无人矿山整体场景平行智能解决方案，也可以用于民用无人车的上路测试、油田、飞机场、工业园区等需要有人远程监管的限制场景中。同时也衍生出了基于自动驾驶的平行物流体系解决方案以及智能网联场地建设完整解决方案等。

“当你构建了平行驾驶系统，很多场景都可以嫁接应用。传统自动驾驶主要是基于传感器单车智能车辆，网联自动驾驶涉及了多车并行。而在平行驾驶中，我们会构造真实世界的映射，映射可以做更大空间、更大时间的预测，这样可以形成特定场景更好的描述。”

“从技术上讲，横轴是我们决策的时间，纵轴代表能够预测多远距离会有风险。从这两个维度，传统单车智能感知范围十分有限，加上网联的好处是能够获得更远的距离信息。在平行里面能做到什么呢，所有交通场景都在平行，就可以在更远的时间跟更远的空间做出更精确的结果，这个结果对无人驾驶来讲会更有用处，这是真正意义上的区别。”

“从成本上来看，我们做特定场景，10辆车和20辆车是完全不一样的概念。云平台是很大的投入，如果车辆很少的话，这个方案并不占优势，因为我们的方案要靠量来均摊，蓝色和绿色线是网联和单车智能自动驾驶，红色线代表平行自动驾驶。对于我们来讲，车的数量上来后，固定场景下的运营成本就会大大降低，而往后成本增加基本上就很少了。”

“资历雄厚的技术团队，保证了我们不断创新。”

“我们有着强大的技术背景，团队成员30%具有博士学位，40%具有海外学位或留学经历，主要来自：卡耐基梅隆大学、加大伯克利分校、剑桥大学、滑铁卢大学、慕尼黑工大、米兰理工、清华、北大、中科院、中山大学、北理、北航、吉大等。经过20多年的学术与技术积累，组建了一支由无人车、电子、人工智能等各领域人才组成的专业队伍。目前公司专注于自动驾驶与车联网技术、产品、解决方案和测试评估的高新技术公司，产业分布于中国、英国、美国和加拿大。”

谈到目前发展状况，王健博士说：“慧拓智能把无人驾驶首先在特定场景下落地，在2017年初就与世界工程机械排名前十的国内大型集团企业达成了面向无人矿山量产的战略合作，做无人矿山机械及管控平台。同时，公司也与国内主流整车厂签署了量产无人驾驶物流商用车的合作。公司也在与其他整车厂和大型能源公司以及华为、移动、联通等移动互联网公司洽谈合作，进一步完善整体运营方案。”