全球首臺有全路況清掃、智能路徑規(guī)劃能力的AI掃地車亮相長沙橘子洲公園
2018年4月24日，長沙——環(huán)衛(wèi)工程機械行業(yè)龍頭企業(yè)中聯重科環(huán)境產業(yè)公司(中聯環(huán)境)攜手酷哇機器人(COWAROBOT)共同發(fā)布了全球首臺具備全路況清掃、智能路徑規(guī)劃的無人駕駛掃地車，并展示了道路清掃的實測效果。來自工程機械、環(huán)衛(wèi)、投資機構和媒體的數百名嘉賓，到場見證了該產品的重大發(fā)布。雙方共同宣布，今年內這款無人駕駛掃地車將率先于長沙、蕪湖、合肥、上海等地進行商業(yè)化落地，四城居民將能親眼目睹和感受到黑科技對日常生活的改變。
在城市交通智能化的新時代，進一步提升道路清掃作業(yè)效率是大勢所趨。中聯環(huán)境和酷哇機器人攜手將人工智能技術和產品前沿創(chuàng)新，首次應用到城市環(huán)衛(wèi)的具體場景，不僅具有千億規(guī)模市場的商業(yè)價值，更具有加速實現“美麗中國”的社會價值。
中聯環(huán)境首席專家、總工程師肖慶麟表示：“低速場景的無人駕駛看起來比通勤場景的無人駕駛簡單，但實際上技術挑戰(zhàn)并不少。我們經過多方甄選和技術方案考核，最終選擇跟有產品化經驗的酷哇開展合作?？嵬蹖Νh(huán)衛(wèi)行業(yè)的理解很深，這在很大程度上加速了雙方的互信和配合，有助于這款無人掃地車的商用化落地和推廣。”
無人駕駛掃地車緩解三大行業(yè)痛點
隨著經濟結構調整和城市化的快速發(fā)展，道路清掃保潔面積激增。根據《2015年中國城鄉(xiāng)建設統(tǒng)計年鑒》，到2020年中國環(huán)衛(wèi)服務總體市場規(guī)模將接近1700億元，復合增長率達6.8%，其中道路清掃保潔服務規(guī)模為1266億元。
雖然這是一個千億規(guī)模的市場，但面臨三個明顯挑戰(zhàn)，一是道路清掃的單位成本不斷提高;二是環(huán)衛(wèi)從業(yè)者年齡老化，而年輕人由于收入低、工況差、強度高等原因而不愿意從事這一行業(yè);三是目前因為人力短缺，即使環(huán)衛(wèi)設備機械化程度較高的大城市，大部分道路也只能實現一天一掃，甚至幾天一掃。
痛點怎么破?答案是從機械化清掃到無人駕駛的機械化清掃。2015年，我國城市平均機械化清掃率為55%，縣城機械化清掃率為43%。目前，我國只有北京、上海等一線城市和沿海發(fā)達城市的機械化清掃率達到70%左右。在此之前，為了治理大氣污染，中央先后出臺了《重點區(qū)域大氣污染防治十二五規(guī)劃》、《國務院關于印發(fā)大氣污染防治行動計劃的通知》、《京津冀及周邊地區(qū)落實大氣污染防治行動計劃實施細則》等多個文件，均提出大力提高道路機械化清掃率，并明確規(guī)劃了“力爭到2015年一般控制區(qū)城市建成區(qū)主要車行道機掃率達到70%以上，重點區(qū)域控制在90%以上“的目標。結合人力老化、勞動力缺口的現實看，要實現從55%到70%，以及重點區(qū)域70%到90%的機械化目標，無人駕駛的機械化清掃是最有效的解決方案。
先進國家的經驗也證明了這一邏輯。美國城市的道路清掃基本實現了完全機械化，環(huán)衛(wèi)工人和環(huán)衛(wèi)機械裝備數量基本比例大致為2:1，勞動力成本僅占整體運營成本的三分之一左右，顯著低于我國的環(huán)衛(wèi)行業(yè)勞動力成本比例。同時，實現無人駕駛的機械化清掃后，使用同樣數量的環(huán)衛(wèi)機械城市道路最多可以做到一天三掃，作業(yè)效率將會顯著提升。
不能全路況清掃的不叫無人掃地車
環(huán)衛(wèi)領域的研究證明，大多數道路上的碎屑都分布在道路靠近路肩的60厘米區(qū)域內，其中包括影響空氣質量和水質的道路垃圾和顆粒物，如果不及時加以清掃，就會形成PM10和PM2.5。
所以在COWAROBOT的創(chuàng)始人兼CEO何弢看來，不能全路況清掃、不會智能規(guī)劃路線的，就不能算是人工智能掃地車，更不能幫助城市環(huán)衛(wèi)部門提高道路清掃效率、降低運營成本、改善城市居民的生活質量。
道路清掃場景下的無人駕駛和通勤場景下的無人駕駛有許多不同。其一，為了保證清掃效果，行駛速度不求快，但求全覆蓋;其二，處理的路面情況復雜，有坑洼、井蓋、邊渠、靜態(tài)障礙物，并要掃干凈路肩等重點區(qū)域;其三，非高速路的城市道路兩側多半有行道樹和綠化樹遮擋，對定位的挑戰(zhàn)比較大;其四，待清掃路面的遮蓋物較多，樹葉、垃圾、冰雪等，會對路面標識有一定遮蓋。
由于上述差異，讓通勤場景下的無人駕駛技術對探測距離的要求較高，而遠距離激光傳感器和海量數據處理能力就意味著高成本。而低速場景下需要瞬間探測的范圍較小，而且高強度作業(yè)的時間段多半在夜間，車流和人流量都較少，所以整體成本更低，更容易商業(yè)化落地。
掃地車需要更強的自適應環(huán)境能力。COWAROBOT就通過融合激光雷達、h毫米波雷達、攝像頭、超聲波雷達等多種傳感器組合，來全時偵測障礙物，還配合一整套穩(wěn)健的底盤運動執(zhí)行策略來跨越或繞過障礙。
不能自主規(guī)劃路線的不叫AI掃地車
中聯環(huán)境和COWAROBOT聯合發(fā)布的這款無人駕駛掃地車，更聰明的特點是能自主規(guī)劃線路。
用專業(yè)的話來說，就是這臺車能真正實現全自動自主完成指定區(qū)域的清掃任務，包括復雜路徑的自主行走;區(qū)域內完成清掃任務前提下的路徑自主規(guī)劃;特定清掃模式的自主選擇;自動觸發(fā)或關閉“清掃”指令;自動回位到指定的區(qū)域，并且可遠程監(jiān)控。
用大白話來說，就是能不能完成人類老板交給它的任務：在指定時間內，在掃干凈的前提下，盡可能多掃點城區(qū)道路，并且還會自己根據道路交通狀況、人口居住密度來調整行進路線(不是固定路線)，當完成清掃任務后，還能自動關閉清掃功能以節(jié)約能源和水，自己找到回車庫的路，當然還得帶上防火防盜的遠程監(jiān)控。
看起來很簡單的功能，背后是復雜的人工智能模型、算法和大數據。COWAROBOT做了三個關鍵技術創(chuàng)新來實現上述功能，整合為一套CO-MOVEPRO系統(tǒng)。
首先是建立了一套生活場景智能感知系統(tǒng)，對動態(tài)場景中的視覺以及幾何特征物體進行提取和分類，進而對這些特征進行語義化標注和結構化表達，然后對時序變化的結構化數據進行分析，以及進一步的事件和行為意圖的建模分析，從而實現對動態(tài)場景的語義理解和分析。通俗的理解，就是可以讓CO-MOVEPRO系統(tǒng)具有和人類似的視覺感知能力，能夠對動態(tài)場景進行感知、理解和分析。
其次是創(chuàng)建了一套無人駕駛的決策規(guī)劃系統(tǒng)，CO-MOVEPRO系統(tǒng)能感知并預測周邊物體的運動軌跡，結合當天的清掃最佳路線和實時位置，能自主做出最合理的決策和控制。這套系統(tǒng)包括——行為決策，在宏觀上決定了無人車如何行駛，如在遇到障礙物的等待、避讓，以及在路口和其他車輛的交互通過等，特別的，CO-MOVEPRO系統(tǒng)能夠根據場景理解規(guī)劃調整清掃行為(包括清掃路徑和清掃模式);動作規(guī)劃，解決的是具體的動作規(guī)劃問題，如在狹小區(qū)域內兩點之間如何行駛的問題，車的路徑點、速度、朝向、加速度等;運動控制，具體解決無人車的運動學和動力學模型。
其三是創(chuàng)造了特征驅動全局的定位系統(tǒng)，這讓CO-MOVEPRO系統(tǒng)能基于視覺以及激光雷達傳感感知并識別周圍的環(huán)境特征，并融合IMU、GPS等信息，通過關聯環(huán)境特征來確定自己在全局地圖中的實時位姿，再用深度強化學習和神經網絡來建立實時導航系統(tǒng)。這也是為何CO-MOVEPRO系統(tǒng)能基本無需標注好的地圖指引，僅僅依靠環(huán)境照片的圖像和點云信息識別，就能定位和導航，還能智能動態(tài)調整清掃路線的原因。
依托中聯環(huán)境在環(huán)衛(wèi)行業(yè)的深厚積累，COWAROBOT結合自身在無人駕駛領域的技術優(yōu)勢，攜手打造的這款無人駕駛掃地車，不僅能顯著提升城市道路機械化清掃率，更有助于實現“美麗中國”的宏大目標。環(huán)衛(wèi)行業(yè)從機械化到自動化、智能化，不僅能改善環(huán)衛(wèi)工人的工作狀況、提升效率，讓更多從業(yè)者能將精力投入到更關鍵和更高附加值的工作中，還能以科技創(chuàng)新降低城市道路清掃成本，讓城市居民體驗到更美好的生活。
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關于中聯環(huán)境
中聯重科環(huán)境產業(yè)公司是中聯重科旗下從事城市保潔固廢清運、餐廚垃圾資源化處理、除冰雪與道路維護、污水(泥)滲濾液處理、建筑垃圾資源化處理等技術、裝備研發(fā)、制造和營銷的事業(yè)部。目前是國內最大的環(huán)衛(wèi)、環(huán)保裝備制造商，市場份額占70%以上，未來將發(fā)展成為全球最大的集研發(fā)、生產、運營為一體的環(huán)境產業(yè)裝備制造商和運營商。主要產品有：掃地車系列、洗掃車系列、清洗車系列、垃圾車系列、除雪車系列、市政園林設備、垃圾壓縮站成套設備、垃圾填埋場成套設備、餐廚垃圾收運及資源化處理、建筑垃圾處理裝備系統(tǒng)，共10大類近180個型號。通過多年來科研技術的沉淀和積累，公司造就了一批專家級研發(fā)團隊，研發(fā)能力位于中國同行前列。公司擁有完善的營銷服務系統(tǒng)。遍布全國的9大運營中心均設立了技術服務站和配件供應中心，配備專業(yè)的營銷、服務人員，通過網絡同步技術支持和遠程服務監(jiān)控，實現“專家級的營銷和服務”。
關于酷哇機器人
酷哇機器人(COWAROBOT)是國內無人駕駛領域的新銳企業(yè)，專注于低速動態(tài)場景下無人駕駛技術;公司服務于行業(yè)龍頭，專注在垂直行業(yè)場景，用移動AI賦能行業(yè)。核心團隊成員均來自于CMU、上海交大、百度等，創(chuàng)始人何弢曾師從機器人大師HiroseShigeo，是特征驅動全局定位理論的提出者，資深無人駕駛技術專家;首席科學家為國際人工智能先驅，ETH人工智能實驗室原主任RolfPfeifer;并且，公司得到CMU的戰(zhàn)略支持，雙方在無人駕駛的感知算法上展開聯合研發(fā)。酷哇機器人自主研發(fā)的低速無人駕駛系統(tǒng)CO-MOVEPRO已經成功應用并布局于智慧環(huán)衛(wèi)、物流等行業(yè)。目前與中聯環(huán)境等多家環(huán)衛(wèi)龍頭合作，是首個實現無人路掃車真正產品化和商業(yè)化的企業(yè);與埃夫特機器人等多家國內物流、工業(yè)機器人行業(yè)龍頭合作并開發(fā)無人物流車。
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