近日,西井科技COO章嶸發表了題為《碼頭全工況無人駕駛作業車的量產挑戰》的演講,介紹了港區內無人駕駛技術商用量產化的企業需求、落地挑戰和應用實踐。
一、碼頭人力成本高昂 呼吁無人駕駛技術
章嶸介紹到,碼頭是一個特殊的、獨立的作業場地,主要包括岸橋區域,堆場區域,閘口區域。
他說到,港口的運輸任務通常是把貨物從岸邊轉運到路側,或從路側轉運到岸邊,要完成這些任務,需要大量的港口機械,而港口機械的技術發展,經歷了四個重大變革周期。

前兩個技術周期,主要都圍繞著人工操作的機械發展,包括船只、港口龍門吊、港口岸橋、場橋的設計優化等。
從第三個周期開始,自動化的趨勢就越發明顯,標志性事件是1992年荷蘭碼頭開發的全球第一個自動化碼頭。但這個周期主要針對于新建碼頭的自動化建設,不涉及已建碼頭的自動化改造。
從第四個周期開始,港口機械技術發展的重點就變成了幫助傳統的碼頭進行智能化、自動化改造。
他說到,港口企業有很大的自動化改造需求,因為碼頭工作環境差,工作強度大,對從業人員資格和經驗要求高,即便付出高昂的人力成本,企業也很難招到工人。
老碼頭如果要采用AGV(自動導引運輸車)模式,則需要重新改造基建設施,改造成本和維護成本都很高,并且改造后缺乏靈活度。但如果采用碼頭全工況無人駕駛作業車,就能有效解決這個問題。
對西井科技來說,他們選擇在港口落地無人駕駛技術,一方面原因是港口企業有很強的付費意愿和付費能力。另一方面原因是,港口是一個封閉場景,無人車可以作為港口機械在場內運作,這一技術形成的渠道壁壘強。
二、已拿到海外訂單 封閉場景無人車面臨5大挑戰
章嶸介紹稱,他們目前已發展出兩條非常清晰的產品線,第一個是他們自主開發的,基于人工智能的無人駕駛重型卡車;另一個是他們和振華重工一同開發的港口無人跨運車,這款車也賣到了瑞典。
他說到,西井科技作為一家初創公司,面對國內外眾多無人車巨頭能率先獲得海外訂單,主要原因是他們的發展路徑非常明確,從一開始就確定了要實現港口無人駕駛商業化落地,并稱,其落地進程主要有三個階段。
一是港口工況適應階段,這個階段是驗證單車無人駕駛在港口環境的適配性與安全性;二是小范圍局部試運營階段,涉及到多車的整體調度;三是大規模全工況商用階段,涉及了港口全工況V2X(車聯網)協調。
章嶸說到,大家都認為無人車在封閉場景應用非常簡單,在開放道路應用很難,其實不然,無人駕駛技術在封閉場景的應用也有許多不一樣的難點,從單車無人駕駛適配性來說,有三大挑戰。
首先是無人車融入港口業務流程難,精準定位要求高。
他介紹稱,無人車跟港口機械交互的精度要求非常高,跟岸橋、軌道吊、輪胎吊等設備的鎖頭對位精度要求是厘米級的,超過3.5厘米就無法完成,但開放道路下只要求20厘米的縱向精度。
其次是港口通行環境復雜,與公開道路相比,港口的行駛車道更加狹窄,標線也更復雜。
最后是港口環境動態變化大,港口的車道可能會因業務變動而發生變化,也可能有周期性的變化,因此無法依據固定的地圖來做定位。
另一方面,從多車無人駕駛技術適配性來說,也有兩大挑戰。
一是交互安全性要求高。港口的安全性要求包括港口機械與無人車的交互安全、無人車之間的交互安全、有人/無人駕駛混跑下的交互安全。他說到,他們考慮的不僅是無人車駕駛的安全,還有整個流程的安全。
二是車隊效率要求高。在開放道路,僅需考慮單車從A點到B點行駛的安全性和效率,但在港口,他們需要考慮整體車隊的效率。
三、V2X系統支持無人車運作 全局優化方案可降低成本80%
關于西井科技無人駕駛技術落地的成果,章嶸介紹到,他們在2018年1月完成了第一代基于柴油車線控底盤改制的無人駕駛重型卡車,能夠實現單車作業。
在2018年6月,研發完成了第二代線控底盤改制的無人集卡WellTruck D1,能夠實現多車作業,并做好了這款新能源集卡的量產準備。
在2018年9月,他們發布了新一代無人集卡Q-Trunk,能夠實現150公里續航,擁有成熟穩定的線控底盤及多車作業V2X系統,這一款車將在今年7月實現量產。
從其產品的單車智能來看,他們使用了多傳感器融合方案,包括毫米波雷達、激光雷達、攝像頭等。
從制導系統來看,西井科技制定了港區內的三級制導策略,來適應港區內不同區域內的導航定位需求。
據介紹,西井科技的無人集卡擁有自動抓箱系統和自動放箱系統,自動抓箱系統可以實現近100%的一次抓箱成率,而人工操作的一次抓箱成功率還不到70%,同時,其自動放箱系統能實現厘米級開底誤差和堆箱誤差。
西井科技自主開發了一整套車隊管理系統,同時搭載了2D和3D的用戶展示和操作界面,可以把場區所有的港口機械和集裝箱都虛擬到這套系統里進行管理。另外,他們開發了一套模擬器,可以幫助用戶在改造碼頭之前,就知道改造之后能達到什么樣的工作效率。
章嶸介紹稱,V2X技術是支持其無人車運行的關鍵。去年,他們已經完成了整個V2X系統的設計和封閉測試。
在場區內不同區域,他們設置了不同的傳感器來采集和傳輸信息,能夠掌握箱區內集裝箱的情況,并用攝像頭來抓取和追蹤港區內人工駕駛集卡的位置,同時利用RTK差分基站來實現更精準的定位。
演講最后,章嶸說到,西井科技是全局智慧化港口解決方案的提供商,其無人車可以無縫對接智慧港口系統,V2X系統能夠讓港口機械實現信息互通,全局優化所有的作業步驟,基于此,他們致力于打造全球第一個真正的無人智慧碼頭。
通過章嶸的演講可以看到,中國企業通過具體場景下的商業化、規?;涞責o人駕駛技術,已經取得了一些成就,其技術在國內若干港口落地,成功收獲海外訂單即是最佳證明。
但同時需要注意的是,無人駕駛技術即使在封閉港區落地也不是一個簡單的事,還需要針對具體環境做技術適配,將無人車與碼頭業務融合,做好港口全局優化等。