對液壓挖掘機智能化的思考

耿家文

摘 要： 隨著科技不斷進步，我國液壓挖掘機產(chǎn)業(yè)進入飛速發(fā)展期，行業(yè)企業(yè)為提高產(chǎn)品競爭力紛紛將智能化作為液壓挖掘機技術(shù)發(fā)展重點方向，下大力氣開展技術(shù)攻關(guān)。液壓挖掘機上應(yīng)用智能化技術(shù)，能夠讓挖掘機實現(xiàn)自動作業(yè)，省去操作人員的繁瑣操作，同時可提高工作效率和作業(yè)質(zhì)量。本文對液壓挖掘機智能化進行思考，結(jié)合液壓挖掘機應(yīng)用工況了解智能化需求，提出液壓挖掘機智能化發(fā)展方向，為智能挖掘機發(fā)展及產(chǎn)業(yè)化提供相應(yīng)參考。

關(guān)鍵詞：挖掘機;智能化;思考

液壓挖掘機及其變形產(chǎn)品極多，廣泛應(yīng)用于土石方工程、礦山開采、隧道施工、道路施工、農(nóng)田作業(yè)、市政綠化、城市建設(shè)、巖石破碎等場景，有些場景例如挖掘機平坡作業(yè)，重復(fù)動作多，精細化操作要求高;有些場景挖掘機連續(xù)作業(yè)時間達到上百小時，實施“人員換班，機器不停”的工作制;在一些危險場景例如排爆和危險救援場景，對操作手的生命安全構(gòu)成威脅等等，這些場景都對液壓挖掘機智能化提出了新的要求，如何減輕操作人員的工作強度，提高其操作精度，如何實現(xiàn)無人操控用于危險作業(yè)場景，是挖掘機的智能化發(fā)展必須解決的問題。

一、挖掘機的智能化需求

（一）施工精度和效率需求

挖掘機在平坡作業(yè)、管道作業(yè)等等方面有著非常重要的應(yīng)用，而在這類施工中主要是依靠操作人員的經(jīng)驗和技巧，以及相應(yīng)測量人員的有效配合，來開展相應(yīng)的工作[1]。這樣就導(dǎo)致其工作效率較低，施工精度也較難達到預(yù)期效果。隨著我國人工成本的越來越高，以及對于施工質(zhì)量的要求越來越嚴格，液壓挖掘機智能化需求越來越迫切。

（二）特殊環(huán)境需求

挖掘機不僅在各種工程中發(fā)揮著重要作用，還會在某些特殊環(huán)境中有著不可替代的作用[2]。比如在救災(zāi)、危險隧道等方面都需要挖掘機能夠到達并完成相應(yīng)的工作。這些場景迫切需求無人駕駛挖掘機，只有實現(xiàn)智能化，無人化，才能夠讓挖掘機更好的應(yīng)用于各種危險環(huán)境下的施工。

二、挖掘機智能化行業(yè)現(xiàn)狀

目前，液壓挖掘機智能化應(yīng)用還處于自動化施工技術(shù)發(fā)展階段，在自動化施工技術(shù)中，坡度控制系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用較為成熟，其主要是通過挖斗軌跡精準控制，實時檢測動臂、斗桿、鏟斗、回轉(zhuǎn)相對位移數(shù)據(jù)，閉環(huán)控制挖斗運行軌跡，輔助機手實現(xiàn)半自動化操作，高效完成平整、修坡等作業(yè)，并可以設(shè)置安全作業(yè)區(qū)間，保證機器操作的安全性。

雖然無人操控技術(shù)及遙操作技術(shù)等在某些行業(yè)已成熟應(yīng)用，但由于液壓挖掘機應(yīng)用場景復(fù)雜，工況多變加之本身液壓控制技術(shù)難度大，遙操控、無人操控技術(shù)并未實現(xiàn)大批量產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

三、液壓挖掘機智能化技術(shù)發(fā)展方向

當前我國智能化技術(shù)快速發(fā)展，由于液壓挖掘機作業(yè)工況復(fù)雜，智能化技術(shù)還需結(jié)合對施工工況的研究選擇適于產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)方向，本文結(jié)合當前液壓挖掘機行業(yè)發(fā)展需求及智能化技術(shù)現(xiàn)狀提出液壓挖掘機智能化技術(shù)發(fā)展方向如下：

（1）人機智能交互控制技術(shù)，開發(fā)WIFI、藍牙、USB、語音、視頻等多種人機交互方式，數(shù)據(jù)通過液晶屏實時顯示，從而對挖掘機實現(xiàn)更好控制，使其在平底裝車、甩方、平地作業(yè)、淺挖和深挖等作業(yè)過程中動作更協(xié)調(diào)，作業(yè)效率更高。

（2）智能稱重系統(tǒng)，實時檢測動臂油缸壓力和挖斗運行軌跡等數(shù)據(jù)，實現(xiàn)裝車作業(yè)中，自動完成對物料的稱重，并對挖掘斗數(shù)進行記數(shù)，為機群聯(lián)合作業(yè)和數(shù)字化施工提供技術(shù)支撐。

（3）數(shù)據(jù)遠程傳輸及應(yīng)用技術(shù)，應(yīng)用5G技術(shù)，增加衛(wèi)星通信擴展模塊，音頻和視頻信號實現(xiàn)遠程傳輸，建立機群聯(lián)合作業(yè)平臺，實現(xiàn)人機遠程交互。

（4）液壓挖掘機遙操作及無人操控技術(shù)，研究遙操作電控化技術(shù)、遠程遙控座艙等，開發(fā)挖掘機無線遙操作平臺;研究360°全景影像技術(shù)、圖像傳輸及處理技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸及處理技術(shù)，開發(fā)液壓挖掘機無人操控作業(yè)平臺。

結(jié) 語

總而言之，在我國液壓挖掘機行業(yè)不斷發(fā)展過程中，智能化技術(shù)可以廣泛拓展挖掘機的應(yīng)用邊界，可以有效提升作業(yè)效率與質(zhì)量，也可以實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的國家要求，目前各種應(yīng)用工況對挖掘機智能化需求迫切，智能化已經(jīng)成為當前液壓挖掘機技術(shù)最主要的發(fā)展方向，推動智能挖機產(chǎn)業(yè)發(fā)展是行業(yè)企業(yè)的必然選擇。

參考文獻

[1] 王洪光，祝成東，劉營，趙振彪.一種挖掘機智能啟動控制技術(shù)[J].工程機械，2020，51（04）：7-11+6.

[2] 黃杰，王東，王新晴，殷勤，邵發(fā)明.液壓挖掘機作業(yè)循環(huán)狀態(tài)智能識別方法[J].浙江大學(xué)學(xué)報（工學(xué)版），2019，53（09）：1663-1673.