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河面也有“掃地機器人”?博士團隊用科技賦能青山綠水

2021-10-21 12:25 性質:轉載 作者:孟佩佩 來源: 中國青年報
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風景秀麗的清華園荷花池,因朱自清的《荷塘月色》遠近聞名。今年上半年,這里來了一位特殊的“保潔員”——歐卡智舶水面環保無人船。按下手機App上的啟動鍵,它...

風景秀麗的清華園荷花池,因朱自清的《荷塘月色》遠近聞名。今年上半年,這里來了一位特殊的“保潔員”——歐卡智舶水面環保無人船。按下手機App上的啟動鍵,它便緩緩駛向湖中。與其他船只不同,船上空無一人,“駕駛員”全程都在岸上操作。遇到漂浮的垃圾或水草,船不僅不會避讓,還會伸出兩條“手臂”迎上去,把它們統統攬進“肚子”里。

就像行駛在河面上的掃地機器人,這艘“打撈神器”由陜西歐卡電子智能科技有限公司(以下簡稱“歐卡智舶”)自主研發。不過,四五年前,水面無人駕駛僅在軍事上有所應用,像這樣的民用產品研發尚處“無人區”。

“三無”狀態下小步快跑 讓技術走進現實

2017年,西北工業大學航海學院博士朱健楠結束國外訪學和工作,回國尋求技術轉化的機會。機緣巧合下,他和曾經的本科學弟、正在清華大學電子工程系攻讀博士的程宇威“一拍即合”。瞄準水面無人駕駛的藍海,他們決定進行學科專業資源整合,“盡管與空中無人機和陸地無人駕駛車的飛速發展不同,水面無人駕駛在行業應用上還缺少高頻剛需產品,但全新賽道大有可為”。

哪些場景能夠進行高頻應用?又能解決哪些現實問題?朱健楠坦言,“確定大方向時,這些問題我們都還沒有想清楚”。直到一次在浙江嘉興西塘鎮旅游,他們找到了技術落腳點。朱健楠還記得那天清晨6點左右,看到兩位大爺已經撐著木船撿拾河面垃圾了,“清掃河面垃圾的工作既危險又繁重,內陸河流湖泊相對封閉,無人船技術應用到水面垃圾清理上似乎有很大可能”。

經過一番調研,他們認為,“不管是從國家對生態環保、河湖治理的重視,還是從民生角度考量,以及市場上的空白,研發無人清潔船進行水域維護都將是一件既有社會價值、經濟價值,又飽含科技應用價值的事情”。于是,歐卡智舶正式注冊成立,朱健楠任公司CEO,程宇威任CTO。

用什么技術打造這樣一艘無人船?程宇威說:“最開始我們的想法很簡單,就是通過遙控方式操作船來收集垃圾,主要考慮在城市公園湖泊和一些南方城市內河里使用。”但在第一個產品研發過程中,他們又覺得,僅靠遙控器是遠遠不夠的,“因為遙控還是需要一個人一直關注船的工作進展。是否可以讓船自己進行河面漂浮物的清掃?”他們又將自主控制導航、環境感知和避障等技術投入研發設計中。

在朱健楠看來,任何創業者都要經歷“三無”狀態:缺錢、缺人、缺方向。他們也一樣:最初的技術團隊是倆人的師弟們和同學們,“甚至要去學校獎學金答辯現場去‘挖人’”;沒有資金支持研發設計,朱健楠就靠參加創新創業比賽賺獎金、賣配件和雜物去一筆一筆賺。直到拿到第一筆投資,但供應鏈資源缺乏又成了大問題。他們來到廣東東莞,“一家家工廠跑,和工人同吃同住,直到第一臺無人駕駛清潔船樣機研發制作完成”。

“第一臺樣機雖然搭載了自主研發的控制模塊,但其實是用PVC管拼起來的”,朱健楠很擔心,“一直在高校實驗室里的他們會是閉門造車”,他們決定“小步快跑”,把第一樣機投入實際場景的測試,讓產品不斷快速迭代。

朱健楠覺得,“做產品就要經過千錘百煉”。他們跑遍了國內大多數的江河湖泊,“想收集更多數據做產品實測,讓產品的適應性和可靠度多增加一分”。他笑稱,因為公司距離西安豐慶公園很近,在公園金湖上頻繁的產品測試,使那里幾乎成了他們的“第二個家”。

南京圖靈人工智能研究院附近水域的無人停靠岸基。

產品、技術并行 和“天使”客戶一起成長

從第一款產品樣機到如今已推出三大系列無人駕駛清潔船,3年多來銷售出的上百臺船只都是團隊一艘一艘賣出去的,“第一個半年里可能只找到5位左右的示范客戶”。但盡管如此,朱健楠還是很感謝早期的“天使”客戶。

“作為創新品類,前幾代產品一定會存在各種實際操作問題,我們都會誠懇告知,希望他們能夠把使用過程中的問題反饋回來,升級的新產品還會免費贈送。”他記得第一位客戶是無錫的一家環保公司,“我們跟公司反復溝通后,他們甚至愿意用企業內的專項研發經費支持我們,共同完成產品迭代”。

有了客戶實際應用的問題反饋,他們不斷發現了更多需求,產品迭代升級和技術創新發展的速度快了起來。程宇威介紹,“最初研發的兩米級無人駕駛清潔船更適用于小型水域,處于大型水域時就顯得杯水車薪,因此推出了4米級、5米級的大型清潔船;最初的船類似于家庭掃地機器人的模式進行水面清掃,但其實水面垃圾的分布并不均勻,這就需要船在自主識別垃圾后前往清掃,因此我們又添加了識別技術,并針對垃圾多分布在水域沿邊位置,研發了沿邊清掃功能;初代產品需要工作人員將船的電池卸下來進行充電,但這種方式不僅具有一定的危險性,還耗費人力,因此我們研發了配套自主充電系統,讓船自己返回岸基進行充電,甚至研發了自主脫困功能,被未知障礙絆住時能夠自己解決,真正實現無人化作業”。

程宇威還告訴記者,盡管每個水域的水情都各有不同,但他們針對水域類型和水域邊緣情況進行了分類,“希望通過幾款通用標準化的產品去適應不同水域,在不同水域中存在的細分小問題,我們會通過算法學習等技術讓船快速迭代和適應場景”。他們遇到的最復雜的水域場景,是一個兩邊遮擋比較多的內河,還會有各種各樣的橋,“在這里進行無人化作業,就會存在信號定位不好等問題,需要我們自己研發的新的算法去解決問題”。

就這樣,根據實際應用需求,小型無人駕駛清潔船已迭代了約三四十次,大型船則有近10次產品迭代,并自主研發了一鍵啟動、自主航行、智能避障、區域清潔、自動返航等技術功能,還針對不同水域定制化模塊功能,實現了水域清漂、安防巡檢、水質監測、水下割草等一系列水域服務。公司也從最初的兩人發展到了現在的80余人,并在今年建立了自己的市場團隊。據他們的數據統計,散布在各地的船已清理了超過1萬噸水域垃圾。

朱健楠說,盡管直到2020年公司才開始獲得大量客戶,“但硬科技的周期的確很長,需要市場、客戶、投資人等包容我們慢慢地、一步一個腳印地成長。作為新時代科技公司,既要打磨技術不斷適應需求和市場變化,面對競爭,還要不斷磨練團隊”。2020年8月,歐卡智舶完成千萬元級A輪融資,由姚期智院士創辦的圖靈創投領投。此前,他們已經完成兩輪融資,其中就有大疆“孵化者”李澤湘參與投資。

現如今,他們研發的無人駕駛清潔船,已在北京南沙河、成都麓湖、武漢沙湖、蘇州中央公園和新加坡圣淘沙島港灣、西班牙巴塞羅那港、英國泰晤士河等國外內水域,開啟了工作之旅。

新加坡圣淘沙島港灣水域工作的無人駕駛清潔船。

每次看到投入使用的船,朱健楠都會覺得“小有成就”,但更多的是,“希望能夠在實踐中總結出未來朝什么方向繼續迭代,用科技力量持續為守護綠水青山作貢獻”。關于未來發展,程宇威也談到,在不斷地對水面無人駕駛技術更新優化后,希望能在智能水域交通新賽道上拓寬產品應用范圍,“我們在重慶兩江新區成功落地了國內首個無人駕駛游船,就像陸地上的無人車、無人巴士一樣,希望通過無人駕駛游船的方式,讓游客安全、舒適地乘坐,甚至享用一份水上下午茶”。

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