北京
中国教育报-中国教育新闻网讯（记者 陈欣然 通讯员 王鹤立 刘晓艳）又值新疆长绒棉采摘季，新疆生产建设兵团第八师121兵团德鑫农机服务专业合作社的棉花轧花厂中，堆起一座座十几米高的棉花小山，正待打成棉包，搬运入库。这是一项浩大的工程，往年总要耗费大量人力。但今年，就在这些“棉花山”中，一辆无人驾驶的小车灵活穿梭其间，伸出“双臂”“抱”起一个个棉花包，轻松搬运到指定地点……这辆小车，正是天津大学无人驾驶交叉研究中心团队专为新疆棉收获研发的“无人驾驶夹抱车”。
据悉，兵团第八师作为全国重要的优质棉生产基地，棉花种植面积占全国的1/12，总产量占全国的1/10。每年到了棉花收获的季节，棉花的采摘运输就成了难题。为了解决新疆棉花产业的实际问题，不久前，天津大学机械工程学院副教授宋康带领几名学生，将他们在校内无人驾驶试验场调试的“无人驾驶夹抱车”带到了新疆。在轧花厂，经过长达一个多月的调试部署，终于实现了全流程的自动化和智能化棉包搬运、码放作业，大幅提升了棉花运送和出入库的效率。
实际作业中，受光照条件变化、棉包包装多样、车辆行驶空间狭窄、棉包位姿多变等因素的影响，棉包的精准检测和取放、车辆和夹抱板的协同控制，成为棉包运输存储中的两大难题。团队开发的“基于多信息融合检测的夹抱车自学习规控算法”，使得棉包搬运和码放的智能化改造取得了显著成效。
在该算法中，团队开发了融合视觉相机与激光雷达点云的棉包位姿深度学习检测算法，使得棉包的识别准确率超过99%，为精准夹取与码放提供了根本保障。同时，团队开发了路径规划与车辆控制的一体化算法，实现了大曲率精准行车与高精度夹取，使货运效率提升了30%以上。为了便于仓储管理与车辆调度，团队还开发了三维孪生云控平台与手机端APP应用程序，授权后的用户可以随时随地向“无人驾驶夹抱车”下发取货点位与仓储区域指令，并通过云控平台进行孪生监控。
如今，“无人驾驶夹抱车”可以自动检测出包口的棉包数量与位姿，自主决策夹取时机，规划行驶路径，完成棉包夹取，还可以实现多个一组打包搬运。在存储区，夹抱车可以在4.5米宽的有限空间内，完成车辆的极限转向与精准码放排布。作业过程中，仓储管理系统自动记录进出库信息，并多作业过程进行三维孪生，形成无人仓库。从安全防控的角度来看，精准的定位系统与可靠的路径规划及控制机制，有效规避了作业过程中的车辆碰撞事故，确保了人员、设备及货物的安全，显著提升了整个仓储作业区域的安全性。
据介绍，2023年5月，该团队负责人谢辉教授代表天津大学无人驾驶交叉研究中心与新疆生产建设兵团第八师121团德鑫农机服务专业合作社签订了战略合作协议。去年，团队已完成采棉机的无人驾驶改造，成功在新疆棉田完成了实地采收测试。本次“无人驾驶夹抱车”的成功部署作业，实现了棉花从采摘、搬运到入库存储的全流程智能改造升级。
天津大学“无人驾驶夹抱车”在新疆棉田劳作。学校供图
作者：陈欣然 王鹤立 刘晓艳
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