在矿井中运行的卡特彼勒自动驾驶汽车。 （Caterpillar 照片）自动驾驶技术在采矿、农业领域的成熟度很高
汽车行业当前最大的焦点是自动驾驶汽车。老牌汽车制造商以及 Apple Inc. 和 Alphabet Inc. 旗下的 Google 等科技公司正在努力开发汽车和轻型卡车，这些汽车和轻型卡车可以辅助人类驾驶员或自行引导。
重型汽车制造商已经实现了这一目标.卡特彼勒公司（伊利诺伊州皮奥里亚）在卡内基梅隆大学国家机器人工程中心（匹兹堡）的协助下，销售用于采矿和其他应用的自动驾驶卡车。 Deere & Co. 的 John Deere（伊利诺伊州莫林）是自动驾驶汽车的早期开发商cles，在这种情况下是拖拉机和其他农用车辆。多年来，它得到了 NASA 的帮助。
此类产品的催化剂是需要降低成本和提高生产力。例如，自动驾驶矿用卡车的工作时间更长，因为它们没有司机。自动拖拉机可以更精确地播种和施肥，通过减少或消除重叠来节省资金。
此类车辆还在矿山和田间的指定非公路路线上行驶。这比汽车在空旷的道路上自动导航要简单。
“应用 [农业和采矿车辆] 肯定更受限制，尽管它仍然非常复杂”国家机器人工程中心主任赫尔曼·赫尔曼说，该中心隶属于卡内基梅隆机器人研究所。该中心已与 Caterpillar 和 Deere 合作。
最近的技术进步加速了d 自动驾驶非公路车辆的持续发展，Herman 说。
“从硬件方面来看，有许多新传感器不仅功能更强大，但成本也更低，从而支持一整套新的应用程序，”他在接受电子邮件采访时说。 “从软件方面来看，AI [人工智能] 算法取得了许多进步，这些进步也带来了更好的功能。”
此外，Herman 说，“随着我们设计和制造更多的机器人，人们从系统工程的角度对构建自动驾驶系统（例如自动驾驶卡车）需要什么有了更好的理解。”
自动化采矿作业
自动驾驶重型车辆可以追溯到四分之一个多世纪前。卡特彼勒和卡内基梅隆大学在 1980 年代开始合作研究如何使露天采矿设备自动化。
一辆卡特彼勒 793F 自动驾驶卡车正在矿山上装货。 （卡特彼勒照片。）在 1990 年代后期，这两个合作伙伴共同开发了用于自动卡车装载的机器人挖掘机。该系统使用扫描测距仪来识别要装载的卡车并感知工作区域中的障碍物。
“我们已经展示了一种用于挖掘机的自主装载系统机器人研究所在 1998 年发表的一篇技术论文中说：“能够以专业人类操作员的速度将软材料装载到卡车上。”该系统根据传感器检测到的土壤沉降修改其挖掘和倾倒计划” Herman 是该项目团队的一员。
2000 年代，卡内基梅隆大学和卡特彼勒在国防高级研究计划局 (DARPA) 的自动驾驶汽车竞赛中合作。之后，两人合作开发了自动运输解决方案 (AHS) 或自动驾驶采矿卡特彼勒 793F 等卡车。
根据重型设备制造商提供的背景材料，卡特彼勒于 2011 年开始使用三辆自动采矿卡车进行测试和验证。两个多年后，卡特彼勒商业部署了六辆自动驾驶卡车。到今年年底，这家重型设备制造商预计将有 100 辆这样的卡车在三大洲运营。
这些卡车没有人工操作员。他们已经设计了路线但可以选择替代路线到达指定的目的地。它们被部署在偏远的采矿地点，并由由人工监督员管理的中央控制系统进行监督。传感器和相关技术使卡车能够避开其他车辆和采矿g人员。如果有物体或车辆挡道，卡车就会停下来。它们还提供诊断数据，并在需要维修时向控制中心发出警报。
卡特彼勒继续与卡内基梅隆机器人中心“积极合作”，Joe Forcash，该公司匹兹堡自动化中心的工程主管在一封电子邮件中说。
“这个解决方案包含很多复杂性和技术，”Herman
Down on the Farm
农田也是自驾的地盘车辆，包括拖拉机和联合收割机。约翰迪尔的车辆并非完全自主。操作员仍在船上。他们驾驶第一排弯道，实际上是将其传授给拖拉机的引导系统。之后，系统会完成大部分的驾驶工作，操作员的手可以离开方向盘。
约翰迪尔机器同步技术允许联合收割机与牵引运粮车的拖拉机同步。（John Deere 照片）Deere 将自动驾驶技术视为客户降低成本和延长设备运行时间的一种方式。
“想象一下在州际公路上行驶，必须将轮胎保持在白线上，”John Deere Integrated Solutions 高级工程经理 Terry Pickett 说。“每次你离开白线，都要花费 3 美元。你几乎会被瞪大眼睛。
“我们真的在 1996 年开始了一条专注的道路， ”皮克特继续说道。“我们与斯坦福大学就基于 GPS 的导航进行了合作。在 1990 年代后期，该公司与斯坦福大学密切合作，开发基于 GPS 的先进制导系统以及专为稳健性和成本效益，Pickett 说：“当时我们试图决定在现场开展业务需要多准确。”
在2000 年代初，迪尔推出了其首个 AutoTrac 系统。当时的目标是将精确度控制在 40 厘米以内，“我们在 25 厘米时达到了目标，”Pickett 说。
同时，迪尔也在此期间达成了一项协议在 GPS 接收器上与 NASA 的喷气推进实验室合作。
2004 年，Deere 修改了其 StarFire GPS 接收器，使其能够接入 NASA 的地面站网络并使用 NASA 软件进行校正 GPS 信号。在 Deere 开发了自己的系统后，该公司与 NASA 的许可于 2015 年终止。
NASA 协议“让我们提前三四年进入市场，”Pickett 说。 “它让我们能够进行更专注、更深入的思考过程”，同时开发他说，它正在开发自己的系统。
“它让我们从 25 厘米 [精度] 系统下降到 7 或 8 厘米系统，”他说。 “现在精度达到 3 厘米。”
除了协助操作员外，迪尔系统还帮助指导农具进行耕作、种植和施肥。迪尔系统帮助拖拉机和机具遵循相同的精确路径。例如，牵引运粮车的拖拉机可以到达正确的位置，从联合收割机装载谷物。
迪尔已经为完全自动驾驶的农用车辆制造了原型但皮克特表示，预计此类车辆不会很快部署。 “这与其说是技术本身，”他说。 “这就是你完成整个工作的方式。”
自动驾驶原型
其他公司正在研究完全自动驾驶的拖拉机。 CNH Industrial（伦敦），销售农业设备Case 和 New Holland 品牌下的 pment，以及 Autonomous Solutions Inc.（犹他州洛根）去年在爱荷华州布恩举行的 2016 年农场进步展上展示了两个原型。
原型由 CNH Industrial and Autonomous Solutions Inc. 开发的全自动拖拉机（图片由 CNH Industrial 提供）“农用设备现在不能无人驾驶，”Matt Nielsen 说， CNH 的技术合作伙伴 Autonomous Solutions 的营销总监。 “有一些技术可以帮助转弯，但没有真正的无人驾驶。”
与此同时，“这就是它的发展方向，”他说。 “真的很容易对这项技术感到兴奋。这是一次了不起的飞跃。但还有很多
原型配备了摄像头、雷达和激光雷达，激光雷达使用激光来感知物体。 “这就是让车辆拥有眼睛的原因，”尼尔森说。操作员可以使用笔记本电脑或平板电脑规划路线并监控车辆。 “我们还没有智能手机功能；这将在未来，”他说。
自动驾驶拖拉机原型技术得到了自动驾驶汽车开发工作的帮助，这已经降低了传感器的成本，尼尔森说。
“我们非常感谢全世界的通用汽车公司、福特汽车公司和谷歌公司，”他说。 “投入这项技术的大量资金 [have] 确实帮助了我们。”
目前尚不清楚完全自动驾驶的拖拉机何时会投入商业使用。与自动驾驶汽车一样，可能会有法律责任问题需要解决五。还有成本问题。
“处于年轻状态的技术非常昂贵，”他说。 “早期采用者将是您的大型农场。”
Self-Parking Semis
自动驾驶重型车辆的另一个区域就在高速公路旁——装卸码头和其他设施。
Eaton Corp.（爱尔兰都柏林），一家电力管理公司公司，正在开发用于重型商用卡车的自动停车装置。该公司将其称为高级驾驶辅助系统 (ADAS)。
ADAS 有两种形式。借助 Dock Assist，驾驶员可以将卡车倒车到尽可能靠近装卸码头的地方。驾驶员然后应用行车制动器，将车辆停在行驶中。按下设备上的开关，卡车开始慢慢倒退。 Dock Assist 参与传输控制。
约翰迪尔的内饰配备制导技术的农用车辆。（John Deere 照片）变速箱根据推动码头时施加的扭矩检测码头。卡车停下来并停放。码头辅助被称为“2 级”系统，如果没有人坐在驾驶座上就无法操作。
Autonomous Self Docking 更为精细。它包括 GPS 和找到卡车计划停放的码头。系统向变速器发送命令，变速器调整速度并应用离合器。系统控制方向盘，而无需驾驶员触摸它。
“我们没有确定的发布日期，”伊顿商业动力总成集团全球产品战略经理 Chris Nielsen 说。“它’可以肯定地说，在几年内您会看到我们提供的一些技术来帮助停靠卡车。”
推动发展的是成本。卡车经常在停靠事故中受损。 “你可能会对离合器、基础设施和拖车造成损害，”他说。此外，“我们在全行业面临的最大挑战之一是司机。那里存在很大的短缺。
“我们已经用它玩了三到四年，以开发我们拥有的东西，”尼尔森继续说道。 “这有点等待行业迎头赶上。随着兴趣的激增，我们开始加大力度。”
不仅仅是重型车辆在工业环境中实现自动驾驶。 Seegrid（宾夕法尼亚州科里奥波利斯）推出了用于装卸托盘的 GP8 系列 6 自动驾驶托盘车。它有叉车那么大d 使用五组摄像机。
卡内基梅隆大学的 Herman Herman 预计自动驾驶系统能够在非公路环境中加快速度。
“我预计自动驾驶技术在广泛用于消费者/公共用途之前会在许多工业应用中得到广泛采用，”他说。 “我们很乐意为其他行业开发类似的解决方案。”
