智能化工程機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀及關(guān)鍵技術(shù)研究

就工程機(jī)械智能化的問題, 本文對智能化工程機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀及關(guān)鍵技術(shù), 進(jìn)行了研究，即電液比例控制技術(shù)、狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷技術(shù)、自動變速技術(shù)、衛(wèi)星定位技術(shù)等，概述了施工過程的機(jī)群智能化控制。機(jī)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(xiàn)腦力勞動的機(jī)械化、自動化。智能化工程機(jī)械和機(jī)群智能化施工是工程機(jī)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(guān)鍵詞：工程機(jī)械;機(jī)群 智能化 關(guān)鍵技術(shù)

1 概 述

自動化工程機(jī)械一般可以分成三類：遙控操作工程機(jī)械、可編程控制工程機(jī)械和智能化工程機(jī)械。遙控操作工程機(jī)械經(jīng)常被用于危險或人類難以進(jìn)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(yuǎn)程控制完成作業(yè)任務(wù)。可編程控制工程機(jī)械通過改變工程機(jī)械的控制程序，完成不同的任務(wù)?？删幊炭刂乒こ虣C(jī)械適合在結(jié)構(gòu)化環(huán)境下進(jìn)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(shù)自動化工程機(jī)械都是可編程的。智能化工程機(jī)械不需要操作人員的參與，通過安裝各種復(fù)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(jī)械的智能化, 就是將智能化技術(shù)應(yīng)用到工程機(jī)械中, 用信息技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)等高新技術(shù)融入工程機(jī)械, 以提高工程機(jī)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(jī)械涉及機(jī)、電、液、聲、光和化學(xué)等學(xué)科, 以計算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、微電子技術(shù)、傳感器技術(shù)等為基礎(chǔ), 將多種技術(shù)組合起來進(jìn)行機(jī)械內(nèi)部的信息處理。智能化工程機(jī)械是智能機(jī)器人的一類，目前還正處于探索階段，預(yù)計在未來將具有廣闊的前景。

1.1 智能化系統(tǒng)概要

智能化系統(tǒng)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(tǒng)稱為智能化系統(tǒng)。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(lián)想記憶;(4)自治控制，即自相似、自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)、自組織、自維護(hù);(5)容錯。當(dāng)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(dāng)前“ 人為”的智能系統(tǒng)中還難以達(dá)到。工程機(jī)械智能化系統(tǒng)一般由獲得環(huán)境信息的傳感器、認(rèn)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(dāng)對剛爆炸破碎巖石進(jìn)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(shè)機(jī)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(rèn)識環(huán)境, 接著, 以計算機(jī)等存儲的知識為基礎(chǔ), 弄清如何進(jìn)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(jī)通過執(zhí)行器發(fā)出指令, 進(jìn)行實際作業(yè)。但是工程機(jī)械的作業(yè)對象是自然界, 很難具備有智能建設(shè)機(jī)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(dāng)進(jìn)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(dá)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(shè)機(jī)器人一旦開始作業(yè), 要用另外的傳感器掌握作業(yè)的進(jìn)行情況, 碰到硬巖石或者因外部干擾而不能跟蹤目標(biāo)軌道時, 要求以知識庫為基礎(chǔ), 自律進(jìn)行一系列的動作來變更作業(yè)計劃。

1.2 智能化技術(shù)現(xiàn)狀及展望就目前的科學(xué)技術(shù)水平而言，智能化技術(shù)在其各領(lǐng)域的應(yīng)用中主要體現(xiàn)在先進(jìn)計算機(jī)技術(shù)、精密傳感技術(shù)、智能控制技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、無線遙控技術(shù)、GPS 導(dǎo)航定位技術(shù)等的綜合應(yīng)用。藉此達(dá)到優(yōu)化作業(yè)環(huán)境，降低勞動強(qiáng)度，保證工作質(zhì)量，提高生產(chǎn)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(shè)備本身的自我感知與適應(yīng)能力增強(qiáng)，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(shù)都有著不同程度和范圍的應(yīng)用與嘗試。隨著調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)模式進(jìn)程的加深，智能化技術(shù)水平的提升及成熟，智能化優(yōu)勢將得到廣泛體現(xiàn)，其應(yīng)用范圍也會不斷擴(kuò)大。展望未來，到本世紀(jì)中期，將有可能以認(rèn)知科學(xué)技術(shù)為中心，把信息科學(xué)技術(shù)、生命科學(xué)技術(shù)和系統(tǒng)科學(xué)技術(shù)等高新科學(xué)技術(shù)結(jié)合起來，形成智能( 認(rèn)知) 科學(xué)技術(shù)群。如果真正實現(xiàn)了，人類社會的經(jīng)濟(jì)、文化、科學(xué)、技術(shù)就會產(chǎn)生更大的飛躍，人類文明必將達(dá)到一個新的高度。