智能化工程機械的發(fā)展現狀及關鍵技術研究

就工程機械智能化的問題, 本文對智能化工程機械的發(fā)展現狀及關鍵技術, 進行了研究，即電液比例控制技術、狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷技術、自動變速技術、衛(wèi)星定位技術等，概述了施工過程的機群智能化控制。機械工業(yè)的智能化不僅可減少人類的體力勞動,而且更重要的是可替代人類的腦力勞動, 從而實現腦力勞動的機械化、自動化。智能化工程機械和機群智能化施工是工程機械的未來發(fā)展方向，具有巨大的市場空間與廣泛的行業(yè)需求。

關鍵詞：工程機械;機群 智能化 關鍵技術

1 概 述

自動化工程機械一般可以分成三類：遙控操作工程機械、可編程控制工程機械和智能化工程機械。遙控操作工程機械經常被用于危險或人類難以進入的作業(yè)環(huán)境，如水下、高溫、高壓、核輻射環(huán)境，由操作者通過遠程控制完成作業(yè)任務。可編程控制工程機械通過改變工程機械的控制程序，完成不同的任務?？删幊炭刂乒こ虣C械適合在結構化環(huán)境下進行工作，一旦外部施工環(huán)境和施工對象發(fā)生變化，則需要重新編寫控制程序。目前絕大多數自動化工程機械都是可編程的。智能化工程機械不需要操作人員的參與，通過安裝各種復雜的傳感器來獲取環(huán)境的信息，具有自我感知、自主決策、自動控制的功能。

工程機械的智能化, 就是將智能化技術應用到工程機械中, 用信息技術、計算機技術、控制技術等高新技術融入工程機械, 以提高工程機械的操縱性、平穩(wěn)性、舒適性, 提高工作效率, 并向智能化方向發(fā)展。智能化工程機械涉及機、電、液、聲、光和化學等學科, 以計算機技術、控制技術、微電子技術、傳感器技術等為基礎, 將多種技術組合起來進行機械內部的信息處理。智能化工程機械是智能機器人的一類，目前還正處于探索階段，預計在未來將具有廣闊的前景。

1.1 智能化系統概要

智能化系統的定義：具有( 或部分具有) 人類智能，能模擬( 或部分模擬) 人類智能的系統稱為智能化系統。其特征如下：(1)多信息感知與融合;(2)正確地識別、推理與決策;(3)聯想記憶;(4)自治控制，即自相似、自學習、自適應、自組織、自維護;(5)容錯。當然，就智能的高級形態(tài)而言，還有信念、意圖、喜愛、厭惡、誠摯、承諾等理性和情感的因素，這在當前“ 人為”的智能系統中還難以達到。工程機械智能化系統一般由獲得環(huán)境信息的傳感器、認識判斷由傳感器獲得的信息及控制實際作業(yè)的執(zhí)行器 3 部分組成。

例如, 當對剛爆炸破碎巖石進行挖掘作業(yè)時, 其作業(yè)對象是破碎堆積物, 必須用傳感器取得這種破碎堆積物的堆積狀況等三維信息和作業(yè)對象物以及自身( 智能建設機器人) 如何分離這些信息的方法。掌握破碎堆積物的堆積狀況, 自身認識環(huán)境, 接著, 以計算機等存儲的知識為基礎, 弄清如何進行實際的高效率作業(yè), 或者制定作業(yè)計劃, 最后由執(zhí)行此作業(yè)的計算機通過執(zhí)行器發(fā)出指令, 進行實際作業(yè)。但是工程機械的作業(yè)對象是自然界, 很難具備有智能建設機器人適用的環(huán)境。地面狀況有軟有硬, 含水率和透水性也隨場所而不同。特別是剛爆破而碎裂的堆積物, 巖石的粒度不一定, 含有大

巖石時搬運困難。當進行挖掘或裝卸作業(yè)時, 其作業(yè)環(huán)境隨時都在變化。即這些作業(yè)不僅沒有達到事前定型化的作業(yè)循環(huán), 而且在作業(yè)過程中還需要頻繁變更作業(yè)前制定的作業(yè)計劃。就是說, 智能建設機器人一旦開始作業(yè), 要用另外的傳感器掌握作業(yè)的進行情況, 碰到硬巖石或者因外部干擾而不能跟蹤目標軌道時, 要求以知識庫為基礎, 自律進行一系列的動作來變更作業(yè)計劃。

1.2 智能化技術現狀及展望就目前的科學技術水平而言，智能化技術在其各領域的應用中主要體現在先進計算機技術、精密傳感技術、智能控制技術、互聯網技術、無線遙控技術、GPS 導航定位技術等的綜合應用。藉此達到優(yōu)化作業(yè)環(huán)境，降低勞動強度，保證工作質量，提高生產效率的目的。另可使得一些人力不可及的作業(yè)得以完成。同時設備本身的自我感知與適應能力增強，故而可降低運行成本，延長使用壽命。各行業(yè)對智能化技術都有著不同程度和范圍的應用與嘗試。隨著調整經濟結構和轉變經濟模式進程的加深，智能化技術水平的提升及成熟，智能化優(yōu)勢將得到廣泛體現，其應用范圍也會不斷擴大。展望未來，到本世紀中期，將有可能以認知科學技術為中心，把信息科學技術、生命科學技術和系統科學技術等高新科學技術結合起來，形成智能( 認知) 科學技術群。如果真正實現了，人類社會的經濟、文化、科學、技術就會產生更大的飛躍，人類文明必將達到一個新的高度。