自动驾驶环卫机器人，让“安全员下车”成为常态

自动驾驶技术正在各行各业激起涟漪。随着城镇化进程的持续推进，城市市容环境维护需求量增长，依托于智能驾驶技术的环卫机器人将迎来市场新“风口”，成为城市街头一道靓丽的风景线。

我国新能源汽车和电池行业步入高增速阶段，公共服务领域用车成为发展突破口，环卫行业是车辆电动化的典型案例之一。新能源车辆装备以及智能化、无人化环卫作业机具设备作为政府部门重点推广的城市基建项目，具有高效率、易部署和零排放的优势。然而，传统新能源车辆、机具设备需要驾驶员具备专业素质，与环卫行业从业者老龄化现状形成矛盾，环卫领域需要一种解放人力的环境友好型解决方案。

因此，环卫机器人顺势“登场”。苏州市、无锡市、东莞市等多地的城市道路上都有这样一组环卫机器人，通体呈黑白撞色设计，线条流畅无棱角，能自动开展贴边清扫和地面喷水作业，还可以智能识别地形、调节清扫机具，经过之处干净无尘，受到当地市民的点赞。

这台环卫机器人名为“星筠”，取名于“幸运”，是上海库萨科技有限公司（以下简称“库萨科技”）研发生产的L4级环卫清扫机器人，专用于城市辅道、非机动车道等开放道路环卫清洁，已经应用到长三角、珠三角多个城市的道路环卫工作中。

图1 星筠正在城市辅路上开展清扫作业

环卫语境下的自动驾驶技术

早在二十世纪八十年代，我国就立项了“遥控驾驶的防核化侦察车”，支持发展无人驾驶技术。当前，无人驾驶终于迎来国内多个城市的政策支持，商用车已先于乘用车进入L4（在限定应用场景下的高度无人驾驶）时代。提振低速自动驾驶经济，是发展自动驾驶乘用车的“先手棋”，而环卫是商用无人驾驶最适合落地的应用场景之一。

我国智能环卫机器人产业仍处于起步阶段，目前全国共有人工智能环卫设备生产研发企业30余家，刚成立不足一年的库萨科技正是其中的后起之秀。“成立之始，库萨科技的研发团队立足于自动驾驶全栈技术和自动作业方案的自主研发，同时拉动众多上下游企业开展深度合作，共同促进机器人整机的快速研发、制造和落地。”库萨科技联合创始人兼CEO杨希讲述道。据悉，库萨科技研发人员来自无人驾驶、整车制造、芯片和智慧环卫多个专业领域，在无人驾驶技术方面积累了丰富的实践经验，为库萨科技的厚积薄发奠定了良好基础。

·环境深度感知系统

躲避障碍物是乘用车自动驾驶算法的“重头戏”，而环卫机器人与之不同。在实际作业过程中，环卫机器人要保证保洁深度，就需要尽可能贴近路缘石清扫。“我们使用视觉AI主导，结合多传感器融合技术计算可行驶区域，在硬件方面，星筠搭载七个摄像头，能够无盲区地观测周边路况，实现更精准的贴边清扫。”

·面对路障，何去何从

不同地区道路结构的不同，决定了交通规则和车辆种类的多样性。同时，辅道环境还具有动态变化的特征，易出现不可预判的障碍物。研发团队训练环卫机器人学习常见障碍物的种类，并建立了一套合规、合理的决策系统。杨希介绍道：“出于清洁效率的考虑，环卫机器人会判断前方障碍物是否很快就会离开。如果是临时停下的电瓶车，机器人会等待一定的时间；如果遇到路面塌陷、碎石堆积等一时解决不了的障碍，机器人就会规划路径绕行过去，在没有清扫到的位置做一个‘补扫’的标记，后续通过云端分配资源进行补扫。”在行人稀少的夜晚，机器人可能对自行车、机动车等人为路障做出不同于白天的决策，如减少等待时间或直接绕行。研发团队仍在不断完善细化基于视觉的路障感知和决策系统，权衡清扫时间和清扫面积，全方位保障环卫机器人的清扫效率。

·夜间保障

环卫机器人要不分昼夜地工作，就要具备优秀的夜间作业能力。夜晚光照条件不佳，机器人一般会受到月光、路灯、车灯等干扰光的影响，研发团队通过示廓灯、画面曝光和红外摄像头来塑造其良好的夜视能力。“融合感知方案在夜晚也发挥了作用。”杨希解释说，“红外摄像头和毫米波雷达在硬件上是一体的，难度在于两者存在时空的定位差，我们做到了时空同步，从而让两个传感器协同达成精准感知。”

图2 星筠在微光条件下作业

“安全员下车”常态化

目前，国家层面缺乏环卫无人驾驶车辆生产、检验、道路测试、路权管理方面的统一标准，因此，环卫机器人还没有完全迈过“真无人”的门槛，每台机器人都配有一个安全员，负责监管机器人正常作业，并在危急时刻代替机器人做决策。

人力成本优化，是应用主体着重考虑的经营策略，也是“安全员下车”所带来的运营效益之一。环卫机器人只有通过了经济测算，才能真正打开市场。杨希算了一笔“经济账”，他讲道：“从节约人力资源成本的角度来说，我们一台环卫机器人能替代10~15名环卫工人，如果每台环卫机器人都要配备一个安全员，工资支出和培训费用会让使用机器人的成本直线上升，愿意买单的企业自然会变少。”因此，环卫机器人行业要想实现市场规模可持续放大，就一定要追求最大程度的无人化，这也是安全员“不能久留”的原因所在。

近年来，工业和信息化等相关部门发布无人驾驶车辆利好政策，无人驾驶全产业链受益。将视线转回环卫领域，我国市政环卫清扫保洁面积逐年增长，已有多个城市引入环卫机器人试点应用场景。近日，江浙一带环卫机器人圈内出现了“安全员下车”常态化的风向，杨希笑道：“其实我们早就准备好了，不需要安全员随车同行，远程采集数据、掌控车辆状况足矣。”

“安全员下车”计划象征着国家对企业自动驾驶技术发展实力的认可。在无需安全员的情况下，为帮助环卫机器人应对无法自主做决策的路况，库萨科技有一套自己的技术沉淀。“首先是确保全部环卫机器人联网、实时在线，其次是在紧急情况下，环卫机器人能够自主地从自动驾驶模式切换到远程遥控模式。”杨希介绍道，“比如，遇到道路临时管制或交警道路执勤的情况，就要用到远程遥控模式，因为目前没有充足的数据库训练机器人识别交警手势。”

图3 APP端可远程管控星筠

安全

是城市机器人的“必备修养”

清扫效率是环卫机器人研发和应用过程中主要关心的问题，而安全可靠是环卫机器人成为城市基础设施的先决条件。首先，机器表面没有锋利部分，机器的设计，应当满足在部分硬件失灵的条件下，仍能够保持其清扫功能和应变能力。其次，当机器人发现周围有行人通过，要主动预测发生事故的概率，并从常见避让措施中选择伤害程度最低的一种。最后，当安全事故避无可避时，机器人要及时向主控中心发出讯息，启动应急机制。

“即便是人工驾驶，也存在发生交通事故的风险，基于视觉训练出的安全机制，也只能无限向100%安全靠近。对自动驾驶行业来说，任何一点误差对于生命来说都尤其危险。”杨希感叹道，“在不断迭代视觉算法的同时，我们的产品也经过了保险公司的测评，与他们合作定制了针对环卫机器人的保险产品，在发生事故后，对受害人的生命财产提供安全托底。”

从“管人”过渡到“管机器”，环卫机器人云端管理系统帮助城市环卫系统向信息化蜕变。“视觉算法赋予了星筠机器人优秀的环境感知能力，结合硬件条件，我们为它设计了清扫、喷水和巡检的功能，未来巡检和指挥交通的功能可能会慢慢融合起来。”杨希透露道。目前，城市中用于巡检、交通和环卫领域的机器人有不同的底盘设计和运动学模型，建立通用城市机器人模型不可一蹴而就，还需技术先行。

图4 加压喷雾水 管降低清扫扬尘

杨希表示：“目前，我们已经收到许多客户的反馈，也已经在考虑研究适用于机动车道、公园广场等更多场景的环卫机器人设备。此外，库萨科技也正在着力扩展机器人的其他功能，让‘无人驾驶’的概念传播到垃圾收集、转运和处理的全流程中。”据悉，库萨科技已着手申请相关海外认证，发扬国内无人驾驶技术和新能源产业优势，将中国的环卫机器人产品远销海外。

环卫机器人的小规模落地，是前沿技术塑造智慧城市的坚实一步。在国家支持机器人技术研究和落地的同时，城市规划者也需要考虑将机器人的需求，纳入城市的基础设施建设中。当城市规划和机器人研发企业开始“双向奔赴”，相信机器人将更快地融入普通市民的生活，成为城市的“新新市民”。

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