重型车辆引领自动驾驶落地：矿山与农田已成现实

自主技术在采矿、农业领域已深度确立

车企当前最大焦点是自动驾驶乘用车。传统车企与苹果、谷歌等科技巨头竞相开发辅助或全自动驾驶的汽车、轻卡。

重型车辆制造商已率先实现。卡特彼勒（伊利诺伊皮奥里亚）在卡内基梅隆国家机器人工程中心（匹兹堡）协助下，推向市场用于采矿等场景的自主卡车。约翰迪尔（伊利诺伊莫林）旗下John Deere是自主农用车早期开发者，多年获NASA技术支持。

催化剂是降本增效需求。自主矿卡无司机可连续作业；自主拖拉机精准播种施肥，消除重叠节约成本。

此类车辆在矿区、农田行驶指定非公路路线，远比开放道路自主导航简单。

“农用/矿用车辆应用场景虽复杂但更受约束”，卡内基梅隆机器人研究院国家机器人工程中心总监Herman Herman表示。该中心同时服务卡特与迪尔。

近年技术进步加速非公路自主车辆演进，Herman称。

“硬件层面，新传感器更强、更低成本，解锁全新应用；软件层面，AI算法进步大幅提升能力。”他在邮件采访中写道。“此外，随着机器人设计制造积累，系统工程视角对构建自主系统（如自动驾驶卡车）的认知显著深化。”

采矿作业自动化

自主重型车辆历史超四分之一世纪。卡特与卡内基梅隆80年代起合作自动化露天采矿设备。

90年代末合作机器人挖掘机自动装车，用扫描测距识别待装卡车与感知障碍。机器人研究院1998年技术论文称：“演示了以专家人工操作员速度装软物料的挖掘机自主装车系统。系统基于传感器检测的土壤沉降动态调整挖掘与卸载计划。”Herman参与该项目。

2000年代双方合作DARPA自主车辆挑战赛，后协作自主运输方案（AHS）即Cat 793F等自主矿卡。

卡特2011年投入3辆自主矿卡测试验证，两年后商业部署6辆，年底预计三大洲运营100辆。

无人驾驶，有预设路线可自主选替代路径达目的地。部署于偏远矿区，中央控制系统人工监管。传感器技术实现避障避人，遇阻停车，提供诊断数据并报修。

卡特持续与卡内基梅隆机器人中心“积极合作”，公司匹兹堡自动化中心工程主管Joe Forcash称。“该方案蕴含大量复杂性与技术”，Herman说。

农场上的自动驾驶

农田也是自主车辆主场，含拖拉机、联合收割机。John Deere车辆非完全自主，驾驶员仍在驾驶位。驾驶员开第一行弧线教导导航系统，后续系统接管大部分驾驶，驾驶员可脱手。

迪尔视自主技术为客户降本、延长设备运行时长的路径。

“想象高速公路必须压着白线行驶，每偏离一次扣3美元，你会紧张得瞪大眼”，John Deere集成解决方案高级工程经理Terry Pickett打趣。

“1996年聚焦该路径”，Pickett续称，“与斯坦福合作基于GPS的制导。”90年代末紧密合作先进GPS制导及自研鲁棒性成本效益系统，探讨作业所需精度。

2000年代初推首代AutoTrac，目标40厘米精度，实测25厘米。

同期与NASA喷气推进实验室达成GPS接收机协议。2004年改进StarFire接入NASA地面站网络用NASA软件修正GPS信号。2015年自研成熟后终止授权。

“NASA协议让我们早3-4年上市”，Pickett说，“允许更聚焦深度思考自研体系。精度从25厘米推进到7-8厘米，现已达3厘米。”

除辅助驾驶，迪尔系统还引导耕作/播种/施肥作业器械，让拖拉机与作业机沿同一精准路径作业。拖拉机牵引粮车可精准对位联合收割机装粮。

迪尔制造全自主农用车原型但不期望近期部署，“非技术本身问题，而是如何完成整个作业体系”，Pickett说。

全自主拖拉机原型

其他公司探索全自主拖拉机。CNH Industrial（伦敦，旗下Case/New Holland品牌）与Autonomous Solutions Inc.（犹他洛根）去年爱荷华州农业进步展发布两款原型。

“当前农机无法无人驾驶”，Autonomous Solutions市场总监Matt Nielsen说，该公司是CNH技术伙伴。“虽有辅助转向技术，但无真正无人驾驶。”

“但方向明确”，他续称，“技术令人振奋，壮丽跨越。仍有大量工作待做。”

原型配摄像头、雷达、激光雷达（激光感知物体）——“赋予车辆眼睛”。操作员可用笔记本/平板编程路线监控，“手机端未来再加”。

自动驾驶汽车研发降低传感器成本惠及拖拉机原型，“感谢通用、福特、谷歌投入巨资助我们一臂之力。”

全自主拖拉机商业化部署时间未知。同自动驾驶汽车一样，法律责任、成本待解。“早期技术极贵，首批采纳者将是大规模农场。”

半挂车自动泊车

另一自主重型车辆领域在公路旁——装卸码头等设施。

伊顿（爱尔兰都柏林）开发重卡自动泊车装置，称高级驾驶辅助系统（ADAS）。

ADAS两形态：靠泊辅助中，驾驶员倒车尽量靠近码头，踩服务制动挂前进挡停车，拨动开关车辆慢速倒车。靠泊辅助接管变速箱控制，检测推靠码头的扭矩停车锁止。属“Level 2”系统，需驾驶员在座。

自主泊车更复杂：含GPS寻找预约码头，向变速箱发指令调速离合，控制方向盘无需驾驶员触碰。

“无确切发布日期”，伊顿商用动力总成全球产品战略经理Chris Nielsen说，“可说未来两年内将看到助力卡车泊车技术。”

驱动力是成本：泊车剐蹭频发损离合器、基建、挂车。且“全行业最大挑战是司机短缺”。

“研发摸索3-4年，等行业跟上。关注度激增下我们加速投入。”

工业场景自主化不止重车。Seegrid（宾州Coraopolis）推GP8 Series 6自主托盘车装卸托盘，叉车大小，用五组视频摄像头。

卡内基梅隆Herman Herman预判工业场景自主驾驶采用将先于消费端普及：“期待在消费/公共广泛应用前，自主驾驶在众多工业应用加速采用。乐意为其他行业开发类似方案。”