简析工程机械机电机器人化

尚颖

摘 要：本文主要对于世界工程机械机电一体化机器人化的情况进行了介绍，并且对当前工程机械的发展和他面临的问题进行了概述，认识到机电一体化和机器人化是工程机械今后发展和努力的方向，并阐述了工程机械智能化存在的问题、困难以及需要采取的应对措施。

关键词：工程机械；机器人化；发展

工程机械在新的世纪面临越来越多的挑战，时代的发展催生着技术革命的产生，工程机械也越来越需要节约能耗，实现绿色工程，这些都需要工程机械的驱动中枢、传导系统等实现自动化控制，合理分配功率来完美地完成一组工程。为了降低操作人员的工作难度，完成轻松化的自动控制，工程实行的精确度和高技能作业的完成也十分依赖于智能化任务的完成。一般而言，工程作业的危险度越来越高，一些关键的场所不允许人员的进入，这就更需要一些智能化的机械的加入，来代替人来完成一些危险度高的工作。以往的机械都是人工操作，但是人的生理素质是有限的，因此，假如机械自身能够进行一些工作的自动处理，信息收集等工作，完成自动化运作和智能化运行，问题就可以得到很好地解决，如果解决控制问题需要从机械的相关处理方面来进行，仅仅依据机械层面的技术很难让工程处理实现质的飞跃，因此需要引进有较好的控制效果和信息处理能力的计算机技术来进行机械技术的改造，让工程机械有思想和感觉，像人一样有知觉和神经的机电一体化系统，所以工程机械的电子化，自动化以及机器人化是工程机械产品更新换代的未来发展趋势，也是难以避免的发展潮流。

一、工程机械机电一体化发展的现状及存在的问题

我国的智能工程技术的发展在上个世纪开始就已经崭露头角。在上世纪末，我国开展了工程机械机器人化技术的研究工作，相继展开了挖掘系统和推土系统的机器人化的研究工作，一些国家级别的重点研究院，比如中国科学院，清华大学等单位和中国其他的几个科技企业工程展开了生产研究以及教学合作。徐工集团在第九个五年计划期间，和清华大学等研究单位一起实现了机械机器人化现代继承建造应用。在新世纪初，有关装载机械远程专人指导以及智能化机械建造、信息化工程成功立项。并且已经有对应的履带式凿岩台车已经开始在隧道施工中应用，可以自我掌控钻头的钻进速度，回旋速度以及冲击速度等。

从生产的情况而言，建设施工机械作业对象的识别比较难实现建设工程的展开，这是机械围绕工程对象而展开的运动，但是工程对象和施工环境的变化没有规律，土地的情况、障碍物以及地面的情形都在发生着变化，需要操控人员进行随时的观测，持续地对工程对象、工作环境展开认知和断定，还需要在施工现场灵活判断局势下达一些紧急指令，才能够很好的完成相应的工程，施工效果在很大的层次上依赖操控者的已有经验，但是因为建设施工工程的每一个操作的对象要求都不是十分稳定，有一些诸如单件产品的生产，很难从中找到一定的操作规律，不可以依据一些固定的程序来展开施工，所以，现阶段的工厂自动化根本难以达到要求，需要工程机械能够自主地实现掌控、感知以及判断，变成智能化的机械，有自适应能力，当前我国类似的技术还不是十分的完善。

工程机械的相关工作条件相对不理想，给工程机械及其人化带来了很高的要求，工程机械通常都是采用外出施工的方式，环境的温度苛刻，很容易受到恶劣气候的影响，甚至还需要受到强烈的冲击和波动，所以对于控制系统而言，有更高的要求，通常室内固定设备都采用性能可靠，功能完好的保护性措施乃至防干扰措施，这些技术在国内的研究都不是很充分。

工程机械机电机器人化需要多方位的功能加持，同样也需要多种学科内容的交互发展，诸如：机电、声光、生化等学科内容是今后智能化机器人发展所需要依赖的。智能化机器人的发展需要多种技术的联合，是工作装置的自主适应性的信息处理机制，很多基本的技术和特殊的问题需要进一步解决，工程机械需要对于内部机械的工作和废料排放的情况了如执掌，同时要对于内部机械的运作的过程加以掌控，激光平地机在施工时通常采用声波来进行距离测算以及滋光基准来调控刀板和地面之间的距离以及方向的掌控，掘进机和低些穿孔机在施工过程中需要按照一定的路线穿透地面，就像是空中的导弹，通常采用激光作为外部导向或者用测力计、加速度测量器、倾斜度测量计还有光陀螺仪作为内部的方向向导，在工程机械机器人工作的时候一定要使其对工程对象的各方面因素，诸如，位置、方向、形状、大小等有所认知，需要采用图像处理技术和视觉感知等技术的加持来实现，很多遥控机器人和无人驾驶系统都是采用无线通讯控制技术来完成这一目标。

二、工程机械机电机器人化的发展方向

在工程的建设过程中，假如工程的目标比较单一，就可以采用專门的机械来展开工程的实施。还有按照施工的需求来研究新的工作形式，按照施工的方法来进行相应的专业机械的设计。

其中在装修行业，装修机器人可以用来对于房屋外墙的检修，粉刷或者高层楼房外层的砖瓦贴附；另外在室内的墙壁粉饰，门窗玻璃的安装和清洗，打磨地面混凝土；屋内管道的铺设和装配，这一类的机器人的制造技术相对来说十分简易，运作起来不是很繁琐，节省了人力，十分有必要展开研究。

另外在基建方面，机器人主要用作地基挖掘、加固、改进；还有混凝土的搅拌，加工，材料的传递和输送等，基建是劳累并且辛苦的工作，对于成效的要求也十分苛刻。在这一层面采用自动化机械操作和加工，节省了人力，保证了质量，也是未来机械机器人化研究的主要方向。

在地底施工方面，机器人主要用来对下水道进行检修、疏通以及隧道的挖掘和土石的传运，地下的钻孔等，这些层面的施工环境恶劣，人类在其中展开工程容易遭受健康影响，假如引入了机器人技术，那么一定会给工程带来极大的方便。

机器人在其他的工程领域的应用也拥有较为明显的效益，比如在路面检修，山体维护，海底侦测等方面也十分需要机器人技术的引入。

三、结语

综上所述，机电一体化技术在工程机械领域的应用已经十分广泛，值得一提的是现代化的自动化设备都是机电一体化范畴的一种，而且工程机械中的机电一体化技术在机械制造和工程建造领域的研究和应用程度也会越来越深，对于机械设备设计制造人员以及实际造作的人员的能力要求也会越来越高。

当前在很多高等学府对于这一项目已经展开了研究，同时也充分认知了其必要性，但是关于此的研究还依旧停留在概念以及实验阶段，还不足以量产并投入使用，所以，这一项目的发展任重道远。

参考文献

[1]黄宗益.工程机械机电一体化、机器人化[J].中国机械工程，1996（3）：64-66.

[2]高翊，康世斌.论工程机械机电一体化及机器人化[J].中国科技纵横，2015（14）：56-56.

[3]张自立.工程机械机电一体化、机器人化的研究[J].新商务周刊，2017（12）.

（作者单位：秦皇岛开发区美铝合金有限公司）