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居然已有60多年,工程机械远程控制现状如何、未来怎样?

2024-07-13科技

人们经常讲,自动化和机器人将是工程机械的未来。但你知道工业机器人是什么时候出现的吗?

至今已有60多年。早在上世纪50年代,第一批工业机器人问世。随后不久,汽车行业将其投入使用之后,以机器人为特色的工程机械智能化革命就已经开始了。

世界第一例工程机械远程控制是怎么诞生的?

上世纪中期,尤其是在第二次世界大战后,远程控制技术开始在军事和工业领域崭露头角。

1950年代初,美国贝尔系统(Bell System)开发了一种远程操控系统,最早的应用之一是用于处理核废料。这种设备通常被称为「长臂挖掘机」或「遥控机械手」,使用电缆和电信号来远程控制机械手臂,来完成如抓取、移动和放置物体的简单动作。

卡特彼勒第一台遥控履带式装载机实现了远程控制技术从实验室/军事应用到商业领域的突破。

进入1960年代,工程机械的远程控制技术逐渐从实验室和军事应用过渡到商业领域。此时,卡特彼勒(Caterpillar)公司作为全球领先的工程机械制造商,于1968年首次推出了无线电遥控 Cat 977K 履带式装载机, 通过固态集成电路、发射器和接收器在最远四分之一英里的距离进行控制,用于清除炉渣

无线电遥控 Cat 977K 履带式装载机

但由于通信技术的限制,计算和控制系统的不成熟,以及成本高昂等问题,工程机械的远程控制并没有很快发展起来。

5G等技术,加速了全球工程机械智能化浪潮的蓬勃发展。

进入21世纪,随着5G网络、人工智能和自动化技术的迅速发展,工程机械的远程操控技术进入了蓬勃发展期。 除了卡特彼勒、小松等知名工程机械制造商,RCT、BUILDERX(拓疆者)、Teleo等科技公司也陆续推出自主研发的远程操控系统 ,掀起了工程机械行业在全球范围内真正的智能化革命。

美国卡特彼勒自20世纪90年代初期推出Cat Command系列远程操控系统,经历了从验证到应用的多个发展阶段, 目前提供Command控制台和Command指挥站两种远程操作选择

卡特彼勒手持便携式控制台

卡特彼勒「虚拟驾驶室」

控制台是手持便携式控制台,可在最远400米的距离内提供视线范围内的机器控制;指挥站是一个模块化的 "虚拟驾驶室",支持操作任何配备Cat Command的机器。据悉目前涵盖了从推土机、挖掘机到矿用卡车和钻孔设备,主要应用于露天和井下采矿的钻探、推土和运输作业等作业场景。

作为全球领先的工程机械制造商之一的日本小松,也在2000年代早期就推出了其首个商用远程操控推土机系统,并于2021年与NTT等公司合作成立了EARTHBRAIN公司,随后推出名为Smart Construction的远程控制系统,于2024年5月正式上市, 提供最新的「智能圆环」型和「宇宙飞船」型两种座舱来支持操控小松的多种机械设备

小松商用推土机近距离遥控

小松Smart Construction「智能圆环」

据官网显示,该系统目前被大野化工株式会社引入利用,计划进一步完成现场验证后实现量产。小松首席执行官大橋徹二表示:「未来打造无人施工现场不是梦想,这是我们的目标。通过远程操作,这一切都将成为可能。」

在国际市场上同样备受关注的中国拓疆者,于2019年推出自主研发的智能化远程操控系统。不同于其他远程操控,拓疆者利用AI、AR、自动化等技术, 为其远程操控系统配备了一系列实用的智能化辅助功能,如景深识别、侧剖面雷达显示等,以解决常规2D画面下空间距离难以把握等问题,从而实现「远程操控」+「AI辅助」的高效协作模式

拓疆者在日本某矿山进行装车作业

据悉拓疆者已与徐工集团、太重集团、日本住友建机等一线厂商合作,成功将近200台传统工程机械「无损」升级为智能机器人,广泛应用在中国和日本的50多个矿山、港口和工业厂区。此外,来自加拿大、新西兰、澳大利亚等国家的多家企业也与拓疆者接洽并展开合作。

拓疆者在中国某港口完成清舱作业

澳大利亚最早致力于工程机械和车辆远程控制技术的公司之一RCT,自成立以来专注于为全球的采矿、工业和工程行业提供远程操控和自动化解决方案,其旗舰远程控制产品系列 ControlMaster支持视线内遥控、视线外遥控和自主操作三种模式 ,以适应不同操作场景和需求。

RCT远程操控台

日本神钢集团也在2020年推出名为K-Dive远程操控系统并开始验证,以第一步「近距离遥控」,第二步「远距离遥控」,最终实现「云匹配系统与遥控的融合」为目标进行了研究和开发,并于2022年12月正式开始租赁式服务。

神钢K-Dive远程操控台

另外来自美国的初创科技公司Teleo,其Teleo Supervised Autonomy技术允许操作员从远程指挥中心控制多台不同品牌和型号的重型设备,目前主要应用于建筑和土木工程中的地基挖掘和物料搬运等重复性作业。

Teleo远程操控系统在北美工地进行测试

另外一家美国初创科技公司Built robotics的核心产品「Exosystem」通过电动液压 (EH) 系统控制以实现自主操作或远程控制,于2021年首次投放市场,主要运用于建筑及太阳能行业的自动打桩和直线定点挖掘等场景。

Built robotics直线定点挖掘场景

随着全球范围内安全、效率和人员短缺等方面的问题日益凸显,越来越多企业不断地加入到工程机械智能化革命的浪潮中,推动工程机械行业朝着更安全、更高效和更智能化的方向发展。

无人化,是工程机械智能化的未来吗?

从最初用于处理核废料的「长臂挖掘机」,到如今在商业各个领域得到广泛应用的智能「机器人」,随着AI、大数据、物联网等技术的进一步发展和成熟,工程机械行业是否会发展到无需人类参与的阶段?

对此,小松(美国)公司的采矿技术解决方案自主无人化产品策略经理William Nassauer表示:「 目前还没有真正的SAE L5级自动驾驶,随着乘用车的发展,施工设备将从辅助功能向自动化作业,再向自主化作业发展。

拓疆者创始人隋少龙表示:「 在工程机械的实际使用中,会遇到各种各样的特殊情况,操作人员的实践经验起到了关键的作用。工程机械的完全自动化面临长期挑战。

SafeAI创始人Bibhrajit Halder博士也在相关采访中表示:「 也许吧,但还需要好几年的时间。

总的来看,尽管完全无人化是一个值得追求的目标,但在可预见的未来, 远程操控加智能化辅助将继续主导这场工程机械智能化革命