今年10月31日萬圣節前夜，來自天津某工地的一段挖掘機視頻，引起了網友的廣泛討論。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，網友們議論紛紛。

　　其實!這是百度公司最新研發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于無人挖掘機的相關信息，我們找到幾位百度研發工程師，采訪到了一些幕后的故事。而第一位主人公就是視頻當中出現的傳統挖掘機駕駛員老高。

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　　其實，挖掘機在工地上也稱得上是“網紅”了。在工程機械屆，挖掘機設備不僅在數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……那都是常規操作。

　　在我國海量的建設項目里，挖掘機穩穩占據著工程機械的“C位”。

　　天津武清的老高就是一名挖掘機師傅，從業17年的他，擁有兩個身份。

　　天津武清區的高師傅

　　首先，他是一名“一線員工”。顧名思義，老高需要經常跑去全國各地，到青海、西藏、內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，承包小型的工程業務。然而，由于難以招募到合格的挖機操作手，導致經常出現3-4臺挖掘機閑置的狀況。

　　為什么挖掘機在中國建設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、十天半個月呆在深山工作遠離家人的生活到底很難長久堅持。

　　除此之外，工地情況很復雜，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，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。

　　挖掘機的作業場景

　　一邊是建設工程的大量需求，一邊是挖掘機師傅的嚴重短缺。一個行業正在面臨巨大難題。

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　　其實!目前市場上已經出現了一些帶有數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的專業師傅，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。

　　數控挖掘機

　　圖片來自網絡

　　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“無人化”?楊睿剛所帶領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。

　　經過前期的調研和體驗，團隊發現“無人挖掘機”的設想完全可以變為現實。“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劃，在這方面也有深厚的積累，所以技術方面是沒有問題的。”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，百度三維視覺科學家楊睿剛和百度訪問學者潘佳教授帶領著團隊成員鄧卓、盧飛翔、楊雅玨、徐昊、程新景，在初期制定了清晰的技術路線。

　　程新景介紹道，“大的框架就是從‘感知’到‘規劃’再到‘執行’”。

　　“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;‘規劃’就是怎么去挖這堆土，讓挖掘機根據這堆土規劃出一個最優的挖掘軌跡;‘執行’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，重新規劃并執行，一直循環下去”。

　　技術路線示意圖

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

　　“在施工現場調試機械，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17年后對挖掘機的認知，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”。

　　百度首創的無人挖掘技術方案，是世界上首套基于 AI 視覺技術開發的低成本、可量產、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境感知和自動控制系統，設備就能實現自主行駛和作業，大鏟子上下翻飛，挖土運土一氣呵成。

　　據介紹，在工程項目當中應用百度的無人挖掘技術方案，可以實現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%，實現收入提升50%以上。百度研發的無人挖掘機，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。

　　測試工地的環境十分惡劣。因為要隨時調試挖掘機，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

　　而室內的情況也沒有好到哪里去。工地沒有正規的洗手間，日常用水也不是自來水，而是從地底下抽上來的水。剛去的時候，屋子里爬滿了蒼蠅，還有一股很神奇的味道。

　　但即便在這樣的環境下，團隊成員們仍然不斷推進著項目的進度，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，鼠標就隨便找一個紙板湊合。”盧飛翔回想起當時的場景，覺得有些搞笑。

　　團隊成員在工地上辦公

　　“上網也是一個問題。剛去的時候，工地是沒有網的。但對于我們來說，查資料、遠程調試等，都需要網絡。后來我們干脆自己搭建了一個網絡，包括遠程控制平臺等。”

　　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，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”工作中來。“剛開始研發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，現在已經是我們的‘前線特派員’了。為了和它搞好關系，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;師傅們想盡辦法聯絡一切人脈，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試

　　團隊成員告訴我們：“項目做完后非常舍不得，已經和師傅們建立起了革命友誼。直到現在，我們也還經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

　　已經結成了革命友誼，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。

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　　在項目前期調研時，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。

　　現在，作為參與“研發”無人挖掘機的一員，老高很是欣喜：“我在這行已經干了十七年了，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。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到底應該怎么操作呢?只要四步：飛、走、挖、送。復雜的工地現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的第一重要步驟。無人機能夠捕捉到工地的整體環境狀態信息，并將信息發送至自動控制系統。

　　 走   

　　施工場地自動駕駛  

　　接收到無人機的環境信息后，自控系統就可以據此構建出全局地圖，自動識別出作業目標如“小沙堆“的位置，并將作業指令發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劃出自主運動軌跡，借助機上搭載的多目視覺感知系統，就能實現在工地里的自動駕駛了。

　　挖

　　工作目標精準三維重建

　　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會實時對“小沙堆”展開高精度的三維掃描和建模，根據多項指標，輸出效益最好、最漂亮的挖臂動作。

　　 送 

　　  挖掘機運載車協同作業

　　待運載車識別到滿負載之后，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，直到任務完成。

　　就這樣，一次挖掘機自主作業就順利完成了!

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　　百度運用AI 技術和工地場景的結合，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技能，至少得花上半年光景。

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

　　他們還準備用 AI 技術賦能更多設備、更多工地，實現鏟車、貨車等的無人化，讓未來的工地上所有的車都能協同起來，實現整個工地的自動化。

　　我們希望百度的這些工程師能繼續不斷帶給我們驚喜，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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