如何设计人工智能辅助和自动化的建筑电动车辆-Trojan蓄电池
先进的AI正在全球范围内为挖掘机和装载机推动智能自动化，提高生产力，同时解决行业面临的严重劳动力短缺问题。我们与专家对话，了解它是如何实现的。
自主技术正越来越多地重塑建筑格局。从遥控推土机在危险环境中作业到由人工智能驱动的系统优化土方工程，行业正经历一场技术革命，承诺重新定义生产力、安全性和运营效率。虽然采矿业早已接受自主矿卡和钻孔系统，但建筑工地——其动态条件和不断变化的项目规格——对自动化提出了更高的挑战。然而，最大的机会就隐藏在这一复杂性中。瑞士公司Gravis Robotics正引领这一变革，将智能自动化带到全球建筑工地的挖掘机和装载机。
孟子泥水挖掘机
上面：Gravis 的第一个非道路项目是将它为四足机器人开发的软件适应到 Menzi Muck 行走挖掘机 ©Diane-Klee
Gravis Robotics 成立于苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）的技术大学衍生公司，受益于瑞士蓬勃发展的机器人产业——全球科技公司如谷歌和 Anthropic 在该国进行了大量投资。Gravis Robotics 的首席执行官 Ryan Luke Johns 描述了公司的非传统起源。“我们起源于一个实验室，该实验室将基于 AI 的控制应用于四足机器人，并开始研究将该技术应用于 Menzi Muck 行走挖掘机，”他说。“最终，我们将这种先进的控制迁移到了更传统的液压机器上。”
变革背后的科技
Gravis Robotics解决方案的核心是其改装套件——Rack系统。该系统集成了五个环绕视图摄像头、用于3D感知的激光雷达传感器、车载计算能力、GPS定位和一个名为Slate的无线平板接口。这项技术将传统的挖掘机和装载机转变为能够自主操作的智能机器，同时保持完全的手动控制能力。
“只有最技术和经验最丰富的操作员才能与自主系统相媲美。”
Slate 平板代表了用户界面设计的重要创新。与传统的机器控制系统显示难以理解的等级信息不同，Slate 提供直观的实时 3D 可视化。蓝色区域表示需要移除材料的地方，绿色表示符合等级的区域，黄色或红色高亮显示需要回填的部分。这个视觉系统随着工作的进展不断更新，无论自主工作还是手动操作，都能为操作员提供即时反馈。
石板 tablet
上面：Slate平板电脑不断更新，为操作员提供工作进度的视觉概览——包括自主和手动操作。
该系统的智能来自于在无数种地形条件下模拟环境中训练的机器学习算法。AI 不依赖于基于规则的系统，而是通过液压压力数据、地形形状和 GPS 信息分析土壤硬度，学习优化挖掘策略。结果是一个系统，它在各种地面条件下能够始终实现满铲作业，并且能够适应从软土到隐藏的岩石等各种情况——往往在特定任务上表现优于有经验的操作员。
“当地面非常柔软时，需要非常满的一铲子，”约翰斯说。“当有它看不见的隐藏岩石时，它会轻轻地感觉到并仍然能够满铲子而不会卡住。”这种敏感性转化为一致的循环时间和生产力提升，与基准情况相比，手动操作可以提高多达30%。
多个技术因素的结合使Gravis Robotics的愿景成为可能。“自动驾驶汽车的巨大机遇促使硬件成本大幅下降，例如激光雷达、摄像头和边缘计算，”约翰斯说。“人工智能的能力也有所提升，使机器能够适应地面和工地的复杂性。”
然而，Gravis Robotics必须应对将其实现与不同的液压系统集成的挑战。“液压系统的性能在OEM之间、尺寸类别和接口上可能会有所不同，”约翰斯说。“即使是同一品牌和型号的两台机器，或同一物理机器上的机器，其性能也可能随着时间的推移而不同。我们的解决方案能够适应这些差异，以最大化机器的生产控制。我们提供支持电液机器或传统液压先导级机器的接口解决方案。挑战以及我们AI原生方法的关键价值在于拥有一个能够适应这些变化的自主代理。我们的基于学习的AI能够适应每台机器液压系统和几何的独特特征，让一个软件解决方案在不同的泵和液压配置中工作。
随着建筑领域自主性的增加，OEMs现在正转向电动液压机械。“转向电子操纵杆信号，从传统的液压先导级控制中，使我们更容易插入改装计算机并直接控制机器，”约翰斯说。
推动OEM采用
自2025年4月在Bauma展上首次与Menzi Muck合作以来，Gravis Robotics已经与主要的建筑设备OEM建立了合作。公司在Develon的展位上展示了自动驾驶卡车装载，现场演示了与Menzi Muck的远程操作，发布了与Case合作的自动驾驶装载机，展示在Sumitomo的展位上，并在Gravis的展位上展示了自主的Yanmar机器。
Gravis Robotics 的一个关键合作伙伴是 KTEG，这是日立 Construction Machinery 和 Kiesel Technologie Entwicklung（日立在德国、奥地利和波兰的经销商的子公司）的合资企业。
ZE135电动挖掘机的合作展示了自主技术如何与其它行业趋势相结合，特别是电气化。“在Bauma的演示区域内，这台机器自主操作，”KTEG的营销和支持销售经理Timo Vestweber说。“它通过平板电脑接收诸如挖掘沟渠等作业指令，并独立执行。零排放技术和人工智能的结合将KTEG ZE135提升到了一个新的创新水平，并展示了自主、无排放施工的未来。”
解决行业关注问题
从劳动力短缺到生产力需求，建筑行业面临自动驾驶技术旨在解决的挑战，正如约翰斯所解释的那样。“当人们想到这个行业的自动驾驶时，他们认为第一个目标应该是消除驾驶室中的人类操作员。然而，我们的目标是提高生产力——在减少人工手动平整效率和返工的情况下，移动更多的土方。如果我们看看行业的需求，劳动力生产力下降和工人短缺——这是一个巨大的需求。我们的目标是提高30%的生产力，如果是50%的自动驾驶和50%的辅助，或者90%的自动驾驶和10%的辅助——这对客户来说是很好的，因为他们能够用现有的操作员获得更多的产量。”
“我们的学习AI会根据每台机器的液压和几何的独特特性进行调整，使一个软件解决方案能够适用于不同的配置”
尽管自主挖掘机仍处于开发阶段，但Vestweber认同Johns对这些技术潜力的认可，这些技术可以解决生产力问题。“它们有潜力全天候工作，从而减少项目完成时间，使承包商能够更好地利用资源并节省成本——这也意味着他们可以接更多的项目，增加盈利能力，”Vestweber说。“在工作执行中也可以找到效率。例如，当涉及到从现场挖掘精确数量的材料时，只有最熟练和最有经验的操作员才能匹配自主系统的准确性。此外，通过利用大数据，它们将能够评估自己的性能并实现预测性维护。”
在操作人员的安全问题上，Vestweber强调了自主机器在保持最低事故率方面的作用。“操作人员将不再暴露在危险的工作环境中。自主机器也不会因为操作人员疲劳而犯错。”
扩大采用
Gravis Robotics强调挖掘机和装载机反映了市场现实——这些机器在不包括运货卡车的建筑设备销售中占据了约90%的体积。随着机器现在在瑞士、德国、荷兰、日本、英国和美国广泛部署，Gravis Robotics专注于扩大部署，以收集在各种工地条件和机器类型下的运营数据。“行业反应令人鼓舞，”约翰斯说。“人们强烈理解市场正在向自主化发展。现在的问题是我们如何快速将这些系统交付给终端用户，以获得我们需要的反馈，了解我们如何共同将技术应用于工地，以及我们如何塑造未来的景观。”
上方：Gravis Robotics的改装套件包括五个环视摄像头、激光雷达传感器、车载计算GPS定位和Slate无线平板电脑。
这种广泛部署超越了单台机器的性能。“那些对系统有益的是在许多站点和多种类型机器上进行的大规模部署，”约翰斯说。“因此，我们真的可以全面地说‘是的，我们能够持续地提高生产力’。”
展望未来，KTEG看到了将自主系统扩展到更大机器的潜力，这将使其经济利益更加显著。“自主系统在较小型号中的成本会相似，”Vestweber说。“但在生产方面——即每小时移动的材料量——在更大的挖掘机上将变得更加具有成本效益。”
自主未来
科技公司与知名OEM之间的合作标志着建筑设备新时代的到来。“最终用户和OEM的核心动力是尽早掌握自动驾驶的未来，”约翰斯说。“我们确保正确的参与者在桌面上，以带来最大的价值并推动行业前进。这对所有的人来说都是一个非常激动人心的时刻。”
随着建筑行业应对劳动力短缺和生产力需求，自主技术提供了一条前进的道路。通过易于操作员使用的解决方案，增强而非取代人类能力，建筑行业的未来不在于消除人类因素，而在于智能地增强人类能力，以实现以前无法达到的效率和精度。日本汽车制造商日产公司与日立集团的子公司合作，推出了一种在停电时为电梯供电的新系统。这一创新解决方案将利用 电动汽车（ EVs）的电池为电梯提供能源。

尽管仍属罕见，但双向充电技术正在越来越受欢迎，福特和雷诺等公司正在探索其潜力。通过这项技术，车辆可以为家庭提供电力，甚至将能源反馈到电网中。
 

日产汽车已与日立公司合作，测试利用电动汽车的电池储存的电力在断电时为日本特别是地震期间的电梯供电。

日本是地球上发生地震最多的国家，每年大约有1500次，这是因为它位于一个特别活跃的地震火山带上，称为太平洋火环。当地方电网被这些事件破坏时，电动汽车提供了可以维持关键系统运行的移动电网。

使用电动汽车的电力称为双向充电（或车辆到电网、车辆到家庭、车辆到一切）。在这种情况下，是车辆到电梯。