簡析工程機械機電機器人化

尚穎

摘 要：本文主要對于世界工程機械機電一體化機器人化的情況進行了介紹，并且對當前工程機械的發展和他面臨的問題進行了概述，認識到機電一體化和機器人化是工程機械今后發展和努力的方向，并闡述了工程機械智能化存在的問題、困難以及需要采取的應對措施。

關鍵詞：工程機械；機器人化；發展

工程機械在新的世紀面臨越來越多的挑戰，時代的發展催生著技術革命的產生，工程機械也越來越需要節約能耗，實現綠色工程，這些都需要工程機械的驅動中樞、傳導系統等實現自動化控制，合理分配功率來完美地完成一組工程。為了降低操作人員的工作難度，完成輕松化的自動控制，工程實行的精確度和高技能作業的完成也十分依賴于智能化任務的完成。一般而言，工程作業的危險度越來越高，一些關鍵的場所不允許人員的進入，這就更需要一些智能化的機械的加入，來代替人來完成一些危險度高的工作。以往的機械都是人工操作，但是人的生理素質是有限的，因此，假如機械自身能夠進行一些工作的自動處理，信息收集等工作，完成自動化運作和智能化運行，問題就可以得到很好地解決，如果解決控制問題需要從機械的相關處理方面來進行，僅僅依據機械層面的技術很難讓工程處理實現質的飛躍，因此需要引進有較好的控制效果和信息處理能力的計算機技術來進行機械技術的改造，讓工程機械有思想和感覺，像人一樣有知覺和神經的機電一體化系統，所以工程機械的電子化，自動化以及機器人化是工程機械產品更新換代的未來發展趨勢，也是難以避免的發展潮流。

一、工程機械機電一體化發展的現狀及存在的問題

我國的智能工程技術的發展在上個世紀開始就已經嶄露頭角。在上世紀末，我國開展了工程機械機器人化技術的研究工作，相繼展開了挖掘系統和推土系統的機器人化的研究工作，一些國家級別的重點研究院，比如中國科學院，清華大學等單位和中國其他的幾個科技企業工程展開了生產研究以及教學合作。徐工集團在第九個五年計劃期間，和清華大學等研究單位一起實現了機械機器人化現代繼承建造應用。在新世紀初，有關裝載機械遠程專人指導以及智能化機械建造、信息化工程成功立項。并且已經有對應的履帶式鑿巖臺車已經開始在隧道施工中應用，可以自我掌控鉆頭的鉆進速度，回旋速度以及沖擊速度等。

從生產的情況而言，建設施工機械作業對象的識別比較難實現建設工程的展開，這是機械圍繞工程對象而展開的運動，但是工程對象和施工環境的變化沒有規律，土地的情況、障礙物以及地面的情形都在發生著變化，需要操控人員進行隨時的觀測，持續地對工程對象、工作環境展開認知和斷定，還需要在施工現場靈活判斷局勢下達一些緊急指令，才能夠很好的完成相應的工程，施工效果在很大的層次上依賴操控者的已有經驗，但是因為建設施工工程的每一個操作的對象要求都不是十分穩定，有一些諸如單件產品的生產，很難從中找到一定的操作規律，不可以依據一些固定的程序來展開施工，所以，現階段的工廠自動化根本難以達到要求，需要工程機械能夠自主地實現掌控、感知以及判斷，變成智能化的機械，有自適應能力，當前我國類似的技術還不是十分的完善。

工程機械的相關工作條件相對不理想，給工程機械及其人化帶來了很高的要求，工程機械通常都是采用外出施工的方式，環境的溫度苛刻，很容易受到惡劣氣候的影響，甚至還需要受到強烈的沖擊和波動，所以對于控制系統而言，有更高的要求，通常室內固定設備都采用性能可靠，功能完好的保護性措施乃至防干擾措施，這些技術在國內的研究都不是很充分。

工程機械機電機器人化需要多方位的功能加持，同樣也需要多種學科內容的交互發展，諸如：機電、聲光、生化等學科內容是今后智能化機器人發展所需要依賴的。智能化機器人的發展需要多種技術的聯合，是工作裝置的自主適應性的信息處理機制，很多基本的技術和特殊的問題需要進一步解決，工程機械需要對于內部機械的工作和廢料排放的情況了如執掌，同時要對于內部機械的運作的過程加以掌控，激光平地機在施工時通常采用聲波來進行距離測算以及滋光基準來調控刀板和地面之間的距離以及方向的掌控，掘進機和低些穿孔機在施工過程中需要按照一定的路線穿透地面，就像是空中的導彈，通常采用激光作為外部導向或者用測力計、加速度測量器、傾斜度測量計還有光陀螺儀作為內部的方向向導，在工程機械機器人工作的時候一定要使其對工程對象的各方面因素，諸如，位置、方向、形狀、大小等有所認知，需要采用圖像處理技術和視覺感知等技術的加持來實現，很多遙控機器人和無人駕駛系統都是采用無線通訊控制技術來完成這一目標。

二、工程機械機電機器人化的發展方向

在工程的建設過程中，假如工程的目標比較單一，就可以采用專門的機械來展開工程的實施。還有按照施工的需求來研究新的工作形式，按照施工的方法來進行相應的專業機械的設計。

其中在裝修行業，裝修機器人可以用來對于房屋外墻的檢修，粉刷或者高層樓房外層的磚瓦貼附；另外在室內的墻壁粉飾，門窗玻璃的安裝和清洗，打磨地面混凝土；屋內管道的鋪設和裝配，這一類的機器人的制造技術相對來說十分簡易，運作起來不是很繁瑣，節省了人力，十分有必要展開研究。

另外在基建方面，機器人主要用作地基挖掘、加固、改進；還有混凝土的攪拌，加工，材料的傳遞和輸送等，基建是勞累并且辛苦的工作，對于成效的要求也十分苛刻。在這一層面采用自動化機械操作和加工，節省了人力，保證了質量，也是未來機械機器人化研究的主要方向。

在地底施工方面，機器人主要用來對下水道進行檢修、疏通以及隧道的挖掘和土石的傳運，地下的鉆孔等，這些層面的施工環境惡劣，人類在其中展開工程容易遭受健康影響，假如引入了機器人技術，那么一定會給工程帶來極大的方便。

機器人在其他的工程領域的應用也擁有較為明顯的效益，比如在路面檢修，山體維護，海底偵測等方面也十分需要機器人技術的引入。

三、結語

綜上所述，機電一體化技術在工程機械領域的應用已經十分廣泛，值得一提的是現代化的自動化設備都是機電一體化范疇的一種，而且工程機械中的機電一體化技術在機械制造和工程建造領域的研究和應用程度也會越來越深，對于機械設備設計制造人員以及實際造作的人員的能力要求也會越來越高。

當前在很多高等學府對于這一項目已經展開了研究，同時也充分認知了其必要性，但是關于此的研究還依舊停留在概念以及實驗階段，還不足以量產并投入使用，所以，這一項目的發展任重道遠。

參考文獻

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（作者單位：秦皇島開發區美鋁合金有限公司）