今年10月31日萬圣節(jié)前夜，來自天津某工地的一段挖掘機視頻，引起了網(wǎng)友的廣泛討論。視頻中的挖掘機在深夜里運行著，而駕駛位上卻沒有人在操作：

　　“挖掘機被鬼附身了?”、“難道是遙控器控制的?”、“司機是被 P 掉了嗎?”

　　一時間，網(wǎng)友們議論紛紛。

　　其實!這是百度公司最新研發(fā)的世界上第一臺無人自主挖掘機。我們先看視頻了解一下。

　　為了能更深度的了解到關(guān)于無人挖掘機的相關(guān)信息，我們找到幾位百度研發(fā)工程師，采訪到了一些幕后的故事。而第一位主人公就是視頻當(dāng)中出現(xiàn)的傳統(tǒng)挖掘機駕駛員老高。

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　　其實，挖掘機在工地上也稱得上是“網(wǎng)紅”了。在工程機械屆，挖掘機設(shè)備不僅在數(shù)量上占到全國工程機械比的1/4到1/3，還憑借著高通用性和靈活性，成為各大工地上老少咸宜的“熟面孔”。挖掘機上樓頂拆房、挖掘機過懸崖排障……那都是常規(guī)操作。

　　在我國海量的建設(shè)項目里，挖掘機穩(wěn)穩(wěn)占據(jù)著工程機械的“C位”。

　　天津武清的老高就是一名挖掘機師傅，從業(yè)17年的他，擁有兩個身份。

　　天津武清區(qū)的高師傅

　　首先，他是一名“一線員工”。顧名思義，老高需要經(jīng)常跑去全國各地，到青海、西藏、內(nèi)蒙古這些地方的工地上，親自開挖掘機、修挖掘機。因為，不是每個地方都有像老高這樣成熟的挖掘機師傅。

　　其次，他也是一個小老板，自己買了10臺挖掘機，承包小型的工程業(yè)務(wù)。然而，由于難以招募到合格的挖機操作手，導(dǎo)致經(jīng)常出現(xiàn)3-4臺挖掘機閑置的狀況。

　　為什么挖掘機在中國建設(shè)工程中的需求量這么大，而挖掘機師傅卻如此難招?

　　老高告訴我們：是因為這個行業(yè)太苦太累，大家都不愿意來干。開挖掘機，操縱著重型裝備，感受個人的力量成百上千倍放大，看似頗有一種豪邁的浪漫，但是枯燥反復(fù)、十天半個月呆在深山工作遠(yuǎn)離家人的生活到底很難長久堅持。

　　除此之外，工地情況很復(fù)雜，有的挖掘機甚至在山上操作，隨時都有翻車等生命危險。另外，挖掘機的噪音和震動都特別大，還一直在旋轉(zhuǎn)，機器后面的柴油機會排放出濃厚的污染尾氣，一般人進去之后幾分鐘就會受不了。

　　挖掘機的作業(yè)場景

　　一邊是建設(shè)工程的大量需求，一邊是挖掘機師傅的嚴(yán)重短缺。一個行業(yè)正在面臨巨大難題。

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　　其實!目前市場上已經(jīng)出現(xiàn)了一些帶有數(shù)控或輔助操作功能的新型挖掘機。你可以理解為小時候的玩具車：拿著遙控手柄就能操控挖掘機的運動。

　　但和玩具車不一樣的是，遙控挖掘機可不是誰都能“玩”，只有精通挖掘機操作要領(lǐng)的專業(yè)師傅，才能上手。

　　而且，它雖然能把人從狹窄的駕駛室里解放出來，但并不能讓人離開工地：操作者還是需要站在挖掘機幾米開外的地方，觀察機器的一舉一動。

　　數(shù)控挖掘機

　　圖片來自網(wǎng)絡(luò)

　　換句話說，目前我們只是把駕駛室搬到了離挖掘機5米以外的地方，讓工作環(huán)境不再那么惡劣，但并沒有實際解決人力短缺的難題。

　　如何讓挖掘機真正實現(xiàn)“無人化”?楊睿剛所帶領(lǐng)的百度機器人與自動駕駛實驗室團隊，也恰好在思考這個問題。

　　經(jīng)過前期的調(diào)研和體驗，團隊發(fā)現(xiàn)“無人挖掘機”的設(shè)想完全可以變?yōu)楝F(xiàn)實。“我們可以把挖掘機想象成一個帶有機械臂的、能自動駕駛的大型機器人。團隊本來就有做機械臂和自動駕駛小車的規(guī)劃，在這方面也有深厚的積累，所以技術(shù)方面是沒有問題的。”楊睿剛信心十足。

　　今年7月，百度無人自主挖掘機項目組正式成立，百度三維視覺科學(xué)家楊睿剛和百度訪問學(xué)者潘佳教授帶領(lǐng)著團隊成員鄧卓、盧飛翔、楊雅玨、徐昊、程新景，在初期制定了清晰的技術(shù)路線。

　　程新景介紹道，“大的框架就是從‘感知’到‘規(guī)劃’再到‘執(zhí)行’”。

　　“打個比方，‘感知’就是挖掘機看到這里有一堆土，然后開到這堆土面前;‘規(guī)劃’就是怎么去挖這堆土，讓挖掘機根據(jù)這堆土規(guī)劃出一個最優(yōu)的挖掘軌跡;‘執(zhí)行’就是挖掘機把這堆土挖起來，卸到另一個地方，然后再回來。挖掘機回來的時候，會對這堆土重新感知，重新規(guī)劃并執(zhí)行，一直循環(huán)下去”。

　　技術(shù)路線示意圖

　　前期準(zhǔn)備工作完成后，項目組在今年9月去天津進行封閉開發(fā)，那是他們第一次從辦公室寫代碼，到工地上開挖掘機。

　　“在施工現(xiàn)場調(diào)試機械，跟你坐在大樓里寫代碼，是完全不一樣的兩種感受。后者還停留在技術(shù)層面，而前者是實操，會接觸到各種各樣的硬件和軟件上的問題，還是非常不一樣的。”程新景說道。

　　場地鳥瞰圖

　　而老高從業(yè)17年后對挖掘機的認(rèn)知，也即將變得“很不一樣”。

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　　團隊初來乍到，在挖掘機師傅的場地上做調(diào)試，老高感到十分新奇，常常過來湊熱鬧，“你們這個遙控的還不錯”。

　　“無人挖掘機和遙控挖掘機是完全不一樣的”，徐昊向我們解釋到，“舉個簡單的例子就能明白：按照一人開一臺挖掘機來講，遙控的還是一人只能開一臺，但無人的挖掘機一個人可以開十臺”。

　　百度首創(chuàng)的無人挖掘技術(shù)方案，是世界上首套基于 AI 視覺技術(shù)開發(fā)的低成本、可量產(chǎn)、適用工程挖掘裝備的人工智能解決方案。只需通過簡單的改裝，在工程機械裝備上部署環(huán)境感知和自動控制系統(tǒng)，設(shè)備就能實現(xiàn)自主行駛和作業(yè)，大鏟子上下翻飛，挖土運土一氣呵成。

　　據(jù)介紹，在工程項目當(dāng)中應(yīng)用百度的無人挖掘技術(shù)方案，可以實現(xiàn)少人化或無人化的全天候智能施工。施工效率能提升15%，人力成本能降低40%，實現(xiàn)收入提升50%以上。百度研發(fā)的無人挖掘機，不僅真正意義上解放了人力，還極大程度地提升了施工的效率和效益。

　　百度無人自主挖掘機

　　而這一切成功的背后，是所有人難以想象的艱辛付出。

　　測試工地的環(huán)境十分惡劣。因為要隨時調(diào)試挖掘機，團隊成員們就住在泥巴土地上，日出而作，日落而息。晴天的時候風(fēng)沙大，雨天的時候就變成一個個泥坑。室外沒有樹木遮陰，原本白白瘦瘦的成員們回北京后都黑了好幾個度。

　　團隊成員在測試工地上

　　而室內(nèi)的情況也沒有好到哪里去。工地沒有正規(guī)的洗手間，日常用水也不是自來水，而是從地底下抽上來的水。剛?cè)サ臅r候，屋子里爬滿了蒼蠅，還有一股很神奇的味道。

　　但即便在這樣的環(huán)境下，團隊成員們?nèi)匀徊粩嗤七M著項目的進度，哪怕是最嬌小的女生也在工地上開起了挖掘機。

　　楊雅玨在開挖掘機

　　在這里，正常辦公也成為一個難題。“剛開始的時候，工地上沒有桌子椅子，我們只好把電腦擱在廢棄的輪胎上，把鍵盤放在土地上，鼠標(biāo)就隨便找一個紙板湊合。”盧飛翔回想起當(dāng)時的場景，覺得有些搞笑。

　　團隊成員在工地上辦公

　　“上網(wǎng)也是一個問題。剛?cè)サ臅r候，工地是沒有網(wǎng)的。但對于我們來說，查資料、遠(yuǎn)程調(diào)試等，都需要網(wǎng)絡(luò)。后來我們干脆自己搭建了一個網(wǎng)絡(luò)，包括遠(yuǎn)程控制平臺等。”

　　雖然困難重重，但幸好，工地上還有一群善良而可愛的人們傾囊相助。

　　工地地處郊區(qū)，附近沒有餐館和飯店，交通還很不方便。用手機叫車一般是叫不到的，團隊如果想外出吃飯，會耽誤很長時間。工地里的師傅們見狀，主動給大家做大鍋飯吃。

　　除了照顧團隊成員們的日常起居，挖掘機師傅們還慢慢投入到“研發(fā)”工作中來。“剛開始研發(fā)的時候老高都是看著我們干，后來有了興趣，就加入我們一起干，簡直成了‘全職’。”說到這里，楊雅鈺的臉上浮現(xiàn)出感恩的笑意。

　　師傅在幫忙安裝傳感器

　　“他們會從自己的角度給我們一些建議，以及機器在測試中遇到問題時，他們自己平時會如何處理。比如，在設(shè)計挖掘機的挖土動作時，師傅們會親自示范一遍，或者告訴我們這個情況應(yīng)該怎么挖，我們再去修改。這樣就能讓機器挖得越來越像人。”

　　徐昊與加工師傅一起討論方案

　　“連工地上的狗子都幫我們測試!”盧飛翔補充道。工地里有一條警犬，從小就被訓(xùn)練看管挖掘機，只要挖掘機動起來就會興奮得汪汪叫。有時候團隊在遠(yuǎn)處運營程序，看不清挖掘機是否在運行，這時只要聽到狗叫，就知道機器在工作了。

　　“它叫大黑，現(xiàn)在已經(jīng)是我們的‘前線特派員’了。為了和它搞好關(guān)系，我們每天都會從賓館帶兩個雞蛋喂它“。

　　工地上的“警犬”大黑 |

　　在天津的這兩個月，工地上的每個人都和團隊成了好朋友。老高曾經(jīng)凌晨兩點還在四處張羅，幫團隊修輪胎;改裝師傅6天沒洗澡，通宵加班，只為幫助團隊在工期前完成車輛改裝;師傅們想盡辦法聯(lián)絡(luò)一切人脈，幫助無人挖掘機順利上線。

　　楊睿剛、盧飛翔、徐昊和老高在場地調(diào)試

　　團隊成員告訴我們：“項目做完后非常舍不得，已經(jīng)和師傅們建立起了革命友誼。直到現(xiàn)在，我們也還經(jīng)常在微信上問候和感謝他們。老高還出鏡并出席了今年11月的百度世界大會，他非常開心。”

　　世界上第一臺無人自主挖掘機的誕生，是這些項目組的每位成員、工地上每個師傅的參與和付出換來的，認(rèn)真工作的人最美。

　　從左至右：盧飛翔、程新景、楊睿剛、楊雅玨、徐昊

　　從左至右：徐昊、盧飛翔、鄧卓

　　項目收尾時，徐昊、楊雅鈺、程新景、盧飛翔

　　已經(jīng)結(jié)成了革命友誼，共同舉杯蓋慶祝

　　采訪途中被他們同事之間那種淳樸又濃厚的情誼所打動，團隊齊心合力的力量果然是最厲害的，正是這樣才有他們今天所收獲的成果。

　　4

　　在項目前期調(diào)研時，我們問老高，開挖掘機最痛苦的事情是什么?他沉思了一會兒，說是“孤獨”。挖掘機一開就是一天，駕駛位只容得下一人，沒人聊天，沒法消遣。

　　現(xiàn)在，作為參與“研發(fā)”無人挖掘機的一員，老高很是欣喜：“我在這行已經(jīng)干了十七年了，還真沒見過這樣的挖掘機，不用人就把活給干了。”

　　“一個工地有時候就我一人會開挖掘機，我一走整個工地就會停工，這些家伙就不一樣了，我要是有事走開，工地自己也能運轉(zhuǎn)。這機器自己能知道哪里需要挖土，就自己開到哪里挖，卸土也不用管。而且人會打盹，會上廁所、偷懶，但是機器不會。這些家伙還真不賴。”

　　我們聽了這么多的故事那如果讓挖掘機自主作業(yè)到底應(yīng)該怎么操作呢?只要四步：飛、走、挖、送。復(fù)雜的工地現(xiàn)場一下子成為精密的工廠流水線，無人操作觸手可及。

　　 飛 

　　放飛無人機  

　　放飛無人機無疑是讓挖掘機自主作業(yè)的第一重要步驟。無人機能夠捕捉到工地的整體環(huán)境狀態(tài)信息，并將信息發(fā)送至自動控制系統(tǒng)。

　　 走   

　　施工場地自動駕駛  

　　接收到無人機的環(huán)境信息后，自控系統(tǒng)就可以據(jù)此構(gòu)建出全局地圖，自動識別出作業(yè)目標(biāo)如“小沙堆“的位置，并將作業(yè)指令發(fā)送給挖掘機和運載車。之后，挖掘機和運載車即可在全局地圖里規(guī)劃出自主運動軌跡，借助機上搭載的多目視覺感知系統(tǒng)，就能實現(xiàn)在工地里的自動駕駛了。

　　挖

　　工作目標(biāo)精準(zhǔn)三維重建

　　到了“工位”，挖掘機立馬干活。但是這一鏟子挖了多少?小沙堆成什么樣了?下一鏟怎么鏟?這些問題，都有辦法。機體上的多目視覺感知系統(tǒng)會實時對“小沙堆”展開高精度的三維掃描和建模，根據(jù)多項指標(biāo)，輸出效益最好、最漂亮的挖臂動作。

　　 送 

　　  挖掘機運載車協(xié)同作業(yè)

　　待運載車識別到滿負(fù)載之后，將會自動開到目的地“卸貨”然后再返回。運載車返回位置，挖掘機即再次開工。如此往返，直到任務(wù)完成。

　　就這樣，一次挖掘機自主作業(yè)就順利完成了!

　　5

　　百度運用AI 技術(shù)和工地場景的結(jié)合，僅花了4個月的時間，便誕下了無人挖掘機這第一個 baby。而在從前，想要掌握開挖掘機的最基礎(chǔ)技能，至少得花上半年光景。

　　這一切只是開始。采訪結(jié)束后我們了解到楊睿剛團隊正在不斷優(yōu)化和完善設(shè)備，為無人挖掘機的落地而努力。

　　他們還準(zhǔn)備用 AI 技術(shù)賦能更多設(shè)備、更多工地，實現(xiàn)鏟車、貨車等的無人化，讓未來的工地上所有的車都能協(xié)同起來，實現(xiàn)整個工地的自動化。

　　我們希望百度的這些工程師能繼續(xù)不斷帶給我們驚喜，解放更多工地的工作人員，讓所有在駕駛室里面操作機器的人們能脫離那個小小的單人控制室，用科技的力量來改變生活、改變工作方式，我們一起等待那一天的到來!

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