工程机械机器人化关键技术探讨

张伟 蒋宗来 徐晓伟

摘 要 建设机械机器人化所包含的内容有很多。以工程机械专用控制装置为基础，建构系统自动控制系统和网络监测系统，从而实现对工程机械进行电液伺服控制的改造。为了识别启动物体，将安装视觉检查系统，并设置卫星位置确认系统。上部电脑通过有限状态机器进行操作目标分解，下边的伺服控制器则为实现工程机械的智能控制而执行特定动作。文章针对工程机械机器人化核心技术进行了分析，提出具体的实现方法，整理了工程机械机器人化的途径和研究焦点，提供了相应的理论和适用标准值。

关键词 工程机械;智能化;机器人化;核心技术

引言

机器人工程技术的广泛应用，能够使相关的电脑技术、信息感应技术、自动控制技术和人工智能更好的适用于建筑机械，实现系统的机动性、移动性和安全性的提高，从而提高机械的性能和可靠性，降低燃油消耗量，提高运行效率和质量。

1電液伺服控制技术的应用

为了提高工程机械的操作性能，对机械或油压控制系统进行了升级。第一，手动控制系统由手动操纵系统改进为计算机编程的电液伺服控制，为了更好地保证工作装置的自动控制，一般直接使用电液比例控制或电液多比例控制多方向阀门。机械的电液伺服控制系统整合了手动先到控制和先导比例减压阀，从而能够在手动和电子控制中对切换阀进行选择[1]。

2遥控与自动控制技术的应用

提升工程机械的电液伺服器控制后，在工作设备及驱动装置上安装相应的位置及压力传感器，并将感应信息反馈给控制器，形成完整的工程机械自动控制系统。远程启动可实现工程机械的自动启动。如果工程机械工作环境恶劣，一般PLC控制器都难以满足严格的环境要求，这时需要一个保护水平更高的特殊动作控制器，这不仅可以实现程序化逻辑控制，还可以进行特定规划、叙事、快速收集和并列计算等能力[2]。

3智能监测与诊断技术的应用

工程机器在复杂而恶劣的环境中工作的情况较多，实时监测系统状态、故障诊断及警报是提高安全和信赖性的重点。在建筑机械的主要部件上安装传感器，对系统中每个变量进行定量监测，使用最新信号处理技术提取信息功能，再由专家进行推论，然后对危险作业进行预知和预测，并且提供上述相关的维护策略。过去工程机械监控系统中，嵌入式微控制器一般用于直接收集信息，或者系统控制中只使用总线控制系统。最近，移动自组网络引入了CAN总线基础的监控系统，并且通过CAN/TCP之门相互连接，在以TCP/IP为基础的远程通信网络和实时控制网络之间建立了灵活的连接。与原来的分点间控制系统相比，网络监测系统的优点是高配置、资源共享、轻松扩展和维护、远程操作等[3]。

4识别与智能控制技术

4.1 对象识别

工程机械在无人工作中要充分认识外部环境，有效识别启动物体，必须确定工作范围和视觉干扰，识别工作物体和路径干扰。双筒望远镜立体视觉设置在回转路径上，能够很好地识别步行路径和工作物体，eyeon-in-hand手眼系统安装在挖掘部位上使用。在进入工作目标时，能更加准确、稳定地执行视觉伺服控制。

4.2 智能控制

虽然每个工程机械的控制战略都不一样，但基本控制结构是由高级作业计划、中层路径和轨迹规划及伺服控制构成的。伺服器采用的是工程机械专用的特殊控制器，上面及中间等级别的决策都由主机完成，并具备卫星确定位置及自动警报系统模块。选定一个任务目标后，使用有限的操作系统，对通过智能控制比较复杂的进行采掘机器的操作系统进行分析，将采掘对象分解成多个动作，然后将每个动作再分解，最后将任务分解成多个动作。状态间的转换由感知条件和动作判断决定。目标到特定动作的决策计划完成后，下方的伺服器控制特定动作。

使用GPS或北斗等定位系统可以实时获得工程机械准确的位置信息，从而有效的选择工作位置。钻井工作中使用卫星定位能够准确地配置钻孔，并自动修改和控制钻孔深度。在工地上有很多的工程机械，如果把它们定位，就体现了智能型建设机械的工程控制，通过集中式布局和分散控制，能够进行动态优化，从而保证工作质量，让工程质量稳定准确。这也是适应未来现代化建设的机器。同时，GPS技术在使用的过程中还可以实现工程结构位移监测工作，对工程建设中各结构的变形及位移情况进行检测，以保证工程推进的安全性[4]。

5结束语

为了实现建设机械的机器人化，首先必须将建设机械转换成电液伺服控制，并在此基础上构建远程控制或自动控制系统，构建以工程机械用特殊控制器为基础的网络监测系统，工程机械的工作状态可以进行综合的监测和诊断。视觉检测系统的安装能够有效识别运营目标，为任务计划和轨道计划奠定基础。卫星测绘系统的安装能够准确地为智能型机械群落的施工控制过程，安装基础的配置。工程机械的智能型控制系统可分为高级行为决策计划和低层伺服控制，高级行为决策通过有限状态的机器进行分解工作，然后由底层伺服控制系统执行动作控制。该文章详细介绍了建设机械机器人化的核心技术，提出了具体的实现方法，并将工程机械机器人化的实现途径和研究焦点明确起来，具有很高的应用和参考价值。

参考文献

[1] 黎波，陈雁，袁家安，等.工程机械机器人化关键技术[J].建筑机械，2015（9）：61-64.

[2] 卢浩飞.工程机械机电一体化、机器人化研究[J].现代制造技术与装备，2017（6）：22-23.

[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）：177.

[4] 髙翊，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）：56-56，59.