华体会体育工地上的商用车正逐步实现“自主无人操控”SafeAI和大林组（Obayashi）在日本的一个建筑工地示范了一辆经过自动化改装的卡特彼勒（Caterpillar）725铰接式卡车。（SafeAI—Niall David摄影）

　　建筑业会否发展到了在工地上鲜有施工人员身影的阶段？从美国、欧洲、亚洲等地涌现出越来越多的自主无人施工示范项目来看，答案是肯定的。建筑业终将进入这个阶段。

　　且看总部位于加州的SafeAI和日本建筑公司大林组之间的合作。去年夏天，大林组首次在日本的一个建筑工地上示范了一辆经改装的卡特彼勒725铰接式自动驾驶卡车。两家公司认为，公开示范是确保自动化施工获得日本政府审批的关键的一步，因此在公开示范之前，它们花了六周时间在日本进行了全面的测试，以确认之前在美国概念验证中开发的所有功能可以正常运行。

　　SafeAI改装的自主无人系统得益于“针对特定行业”的人工智能技术。该技术利用了现成的硬件（如，激光雷达、雷达、摄像头、线控系统、控制硬件）、专利的自动驾驶车辆和现场作业管理软件，以及基于感知的GNSS定位，用于探测周围环境并进行实时决策。SafeAI创始人兼首席执行官Bibhrajit Halder表示，该项目采用基于云计算的项目模型，因此作业流程不完全依赖GPS和网络，而且能够支持混合车队。

　　Halder表示：“从现在起，我们将重点从政府或行业组织买入自动驾驶汽车，并计划将建筑业的自动化应用从日本扩大到全球。”他补充道，公司将继续与政府和行业联盟合作，以检验实施成果，并评估必要的监管规则修改。

　　大幅提高生产率和工作环境安全性是自主无人设备发展的两大主要驱动力。SafeAI称华体会体育，凭借运行自主无人设备，企业每年可增加数千小时的产能，重大项目可提高20%的完成速度，同时降低25%的成本。

　　大林组公司业务创新部的Shinya Sugiura表示：“我们坚信建筑业的未来将依赖于非道路自主无人设备，而我们正致力于将这项技术引入日本，以大力提高建筑业的安全性、可持续性和生产效率。”

　　Halder表示，所有行业的自主无人技术，包括建筑业，都是美国政府相关研究的受益者，比如在21世纪初，美国国防高级研究计划局（DARPA）旨在加速发展自主无人技术而发起的“无人驾驶挑战赛”（Grand Challenge）。Halder表示：“这项挑战赛是一个触发点，成功推动了美国自主无人技术的发展。”

　　豪士科（Oshkosh）公司的自主无人技术和主动安全高级总工程师Brendan Chan在SAE 2022 商用车工程年会（COMVEC）上表示，政府对自主无人系统感兴趣“主要是出于提高效率和乘员安全方面的考虑。尽管实际应用可能各不相同，但自主无人系统领域中存在许多协同作用。其核心都是用例和运行设计域。”

　　艾里逊变速箱（Allison Transmission）公司的国防项目副总裁Dana J.H. Pittard表示，国防领域可能已经引起了人们对自主无人技术的兴趣，但目前商业领域中的自动驾驶和无人驾驶汽车的发展“更加成熟”。经过对“主从式（leader-follower）”货车的试验，士兵们已经能够向自动驾驶车辆发出数字命令，以完成车队组成，按阵型行进和提取货物等任务。

　　Pittard在商用车工程年会上表示：“这只是一个开始，而我们最终想要达到的目标是：当你看到战场上行进的坦克或步兵战车时，你应该无法分辨它们是有人驾驶还是无人驾驶。”

　　虽然进步巨大，但在自主无人系统能够应用于所有情况之前，商业公司仍然任重道远。小松（Komatsu）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：“目前还没有线级自动驾驶。”随着乘用车的发展，施工设备将从辅助功能向自动化（automation）作业，再向自主化（autonomy）作业发展。

　　卡特彼勒建筑数字与技术产品经理Fred Rio表示，设备自动化应放在工地完全实现自主无人的背景下考虑，这种工地上有多台自动设备协同工作。Rio表示：“工地上所有的设备都服务于同一项任务，没有任何一台设备能够单独完成任务，而使这些设备协同作业才能够实现真正的价值飞跃。”

　　Built Robotics的Exosystem包括一个全天候保护壳、近程雷达、360°摄像头、GPS和一台强大的液冷计算机，使机器能够自主操作。（Built Robotics）

　　除了SafeAI之外，包括Autonomous Solutions, Inc.（ASI）、Built Robotics和Teleo在内的几家公司也在开发旨在将操作员从驾驶室中解放出来的改装套件。ASI定义了三种不同程度的控制方式：远程控制，即设备在操作员视线范围内；远程操作或视线外操作，每台设备上仍配备一个操作员；以及自主无人操控，即操作员仅监督整个车队的运行。

　　ASI的Mobius平台支持多车辆指挥、控制和监控，帮助工地利用自动驾驶车辆在交通管理上的优势。（ASI）

　　ASI业务拓展经理Matt Nielsen表示：“我们将其视为当前情况下的最优解决方案，但我们的关注点集中在自主无人系统。ASI公司拓展了Mobius自主无人平台，纳入了与Epiroc Drilling Solutions合作的Mobius for Drilling应用程序华体会体育，对类似的自动驾驶运输和爆破程序进行了补充。Nielsen表示，Mobius系统能够实现多车指挥、控制和监控，从而促进工地充分利用自动驾驶车辆在交通管理的优势。

　　据Teleo公司联合创始人兼首席执行官Vinay Shet介绍，改造Teleo的Supervised Autonomy框架是为了纳入操作员。他表示：“我们将操作员丰富的经验和知识与技术结合起来，从而使操作员能做的事情比以前更多。”

　　Teleo称，如果一个操作员远程控制两台或两台以上的设备，车队就可节省30%甚至更多的运营成本，并在一年内收回成本。Teleo与迪尔公司（Deere）的经销商RDO Equipment等合作，目前正在北美工地对其系统进行beta测试。

　　卡特彼勒的Rio表示：“转变管理方式对于采纳自主无人设备十分重要。”由于卡特彼勒、小松和ASI在采矿方面具有自主操控经验，他们合作开发了一种结构化的方法，帮助客户采纳自主操控设备。

　　小松的Nassauer表示：“我们的客户需要改变思维方式。他们必须以不同的方式管理工地，改变工人的工作方式，并将操作员的角色转变为监督者的角色。为此，客户需要学习的东西还很多。”

　　小松美国公司的产品副总裁Michael Gidaspow表示，了解一个工地（包括每台设备每天的工作任务）和输入与输出信息如何运行是实现自主无人操控的重要一步。他表示：“客户必须向设备发出关于施工的地点与时间的确切指令。”

　　天宝（Trimble）的土方工程级水平转向控制系统使用3D模型或压实通过线自动控制土壤压实机，通过精确控制压实之间的重叠，提高压实生产率和质量。 （Trimble）

　　天宝（Trimble）的非道路自主无人系统总经理Finlay Wood表示，自主无人技术要想具备吸引力，最终还必须容易操作。他表示：“我们并不希望客户去雇佣一大批IT专家，因为将事情复杂化没有任何意义。”2022年初，天宝就开始在其土方工程级控制平台上为土壤压实机提供水平转向控制功能。Wood表示，据称，这是业内首款用于土壤压实机的自动转向控制解决方案，也是天宝实现自主无人化目标的下一步。

　　为实现自动化，Built Robotics设想了一个新职位：机器人设备操作员（REO）。Built Robotics的传媒总监Erol Ahmed表示：“为此，我们需要投入50%的精力开发机器人，并投入50%的精力部署工作人员，使其能够有效地管理机器人。REO是一线工作人员，他们需要经过30个小时的培训才能够操作和管理这些设备。”Built Robotics公司已与国际操作工程师联合会（International Union of Operating Engineers）合作，为其成员提供资格证书。

　　除了自主无人设备的研究外，一些公司还在研究针对特定工作的机器人元件。例如，ULC Technologies的机器人道路工程和挖掘系统（RRES，Robotic Roadworks and Excavation System）在履带式底盘上安装了机械臂，以执行复杂地下公用设施维修中的精确钻孔等任务。

　　ULC Technologies的机器人道路工程和挖掘系统使用履带式底盘上的机械臂来进行复杂的地下公用设施维修任务。 （ULC Technologies）

　　ULC Technologies基础设施自动化和人工智能总监Ali Asmari表示：“这个机器人元件可实现从地面扫描和识别地下设备的位置，到完工后恢复道路整个操作流程的自动化。”扫描完成后，车载软件会创建一个“地下世界”的3D模型，以指导后续操作。然后传感器盒的位置可以被替换成各种路堑、空气、真空、修复和回填工具。

　　Asmari表示，尽管虽然RRES是为一个公用设施客户专门打造的，但其实际应用范围相当广泛。ULC正在积极寻求与其他公司合作的新机会，包括如何单独使用每种工具。

　　建筑工地是否会出现“禁止人类进入”的区域，其中没有人类在工作，甚至无需人类的参与？SafeAI的Halder表示，也许吧，但还需要好几年的时间。

　　但一定会有这么一个临界点。比如，当使用自主无人设备能够提高20%的生产率。Halder表示：“当一个承包商凭借自主无人设备以8000万美元的成本完成了一个价值1亿美元的项目时，自主化就成为不可避免的趋势了。从此以后，所有人都必须借助自主化设备，因为传统方法已经没有竞争力了。”

　　Teleo的Shet表示：“建筑业的规模无疑十分庞大，痛点也十分突出，且业内自主无人化仍处于早期阶段华体会体育。说实话，像我们这样从事自主无人化的公司还远远不够。”

　　Built Robotics公司的Ahmed表示：“人们对自主无人化有着巨大的胃口和浓厚的兴趣。或许建筑业需要针对其需求制定自己的一套自主无人化的分级，并反映出每个级别目标的价值。”