簡(jiǎn)析工程機(jī)械機(jī)電機(jī)器人化

尚穎

摘 要：本文主要對(duì)于世界工程機(jī)械機(jī)電一體化機(jī)器人化的情況進(jìn)行了介紹，并且對(duì)當(dāng)前工程機(jī)械的發(fā)展和他面臨的問(wèn)題進(jìn)行了概述，認(rèn)識(shí)到機(jī)電一體化和機(jī)器人化是工程機(jī)械今后發(fā)展和努力的方向，并闡述了工程機(jī)械智能化存在的問(wèn)題、困難以及需要采取的應(yīng)對(duì)措施。

關(guān)鍵詞：工程機(jī)械；機(jī)器人化；發(fā)展

工程機(jī)械在新的世紀(jì)面臨越來(lái)越多的挑戰(zhàn)，時(shí)代的發(fā)展催生著技術(shù)革命的產(chǎn)生，工程機(jī)械也越來(lái)越需要節(jié)約能耗，實(shí)現(xiàn)綠色工程，這些都需要工程機(jī)械的驅(qū)動(dòng)中樞、傳導(dǎo)系統(tǒng)等實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，合理分配功率來(lái)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(dòng)控制，工程實(shí)行的精確度和高技能作業(yè)的完成也十分依賴于智能化任務(wù)的完成。一般而言，工程作業(yè)的危險(xiǎn)度越來(lái)越高，一些關(guān)鍵的場(chǎng)所不允許人員的進(jìn)入，這就更需要一些智能化的機(jī)械的加入，來(lái)代替人來(lái)完成一些危險(xiǎn)度高的工作。以往的機(jī)械都是人工操作，但是人的生理素質(zhì)是有限的，因此，假如機(jī)械自身能夠進(jìn)行一些工作的自動(dòng)處理，信息收集等工作，完成自動(dòng)化運(yùn)作和智能化運(yùn)行，問(wèn)題就可以得到很好地解決，如果解決控制問(wèn)題需要從機(jī)械的相關(guān)處理方面來(lái)進(jìn)行，僅僅依據(jù)機(jī)械層面的技術(shù)很難讓工程處理實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍，因此需要引進(jìn)有較好的控制效果和信息處理能力的計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)進(jìn)行機(jī)械技術(shù)的改造，讓工程機(jī)械有思想和感覺(jué)，像人一樣有知覺(jué)和神經(jīng)的機(jī)電一體化系統(tǒng)，所以工程機(jī)械的電子化，自動(dòng)化以及機(jī)器人化是工程機(jī)械產(chǎn)品更新?lián)Q代的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，也是難以避免的發(fā)展潮流。

一、工程機(jī)械機(jī)電一體化發(fā)展的現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題

我國(guó)的智能工程技術(shù)的發(fā)展在上個(gè)世紀(jì)開始就已經(jīng)嶄露頭角。在上世紀(jì)末，我國(guó)開展了工程機(jī)械機(jī)器人化技術(shù)的研究工作，相繼展開了挖掘系統(tǒng)和推土系統(tǒng)的機(jī)器人化的研究工作，一些國(guó)家級(jí)別的重點(diǎn)研究院，比如中國(guó)科學(xué)院，清華大學(xué)等單位和中國(guó)其他的幾個(gè)科技企業(yè)工程展開了生產(chǎn)研究以及教學(xué)合作。徐工集團(tuán)在第九個(gè)五年計(jì)劃期間，和清華大學(xué)等研究單位一起實(shí)現(xiàn)了機(jī)械機(jī)器人化現(xiàn)代繼承建造應(yīng)用。在新世紀(jì)初，有關(guān)裝載機(jī)械遠(yuǎn)程專人指導(dǎo)以及智能化機(jī)械建造、信息化工程成功立項(xiàng)。并且已經(jīng)有對(duì)應(yīng)的履帶式鑿巖臺(tái)車已經(jīng)開始在隧道施工中應(yīng)用，可以自我掌控鉆頭的鉆進(jìn)速度，回旋速度以及沖擊速度等。

從生產(chǎn)的情況而言，建設(shè)施工機(jī)械作業(yè)對(duì)象的識(shí)別比較難實(shí)現(xiàn)建設(shè)工程的展開，這是機(jī)械圍繞工程對(duì)象而展開的運(yùn)動(dòng)，但是工程對(duì)象和施工環(huán)境的變化沒(méi)有規(guī)律，土地的情況、障礙物以及地面的情形都在發(fā)生著變化，需要操控人員進(jìn)行隨時(shí)的觀測(cè)，持續(xù)地對(duì)工程對(duì)象、工作環(huán)境展開認(rèn)知和斷定，還需要在施工現(xiàn)場(chǎng)靈活判斷局勢(shì)下達(dá)一些緊急指令，才能夠很好的完成相應(yīng)的工程，施工效果在很大的層次上依賴操控者的已有經(jīng)驗(yàn)，但是因?yàn)榻ㄔO(shè)施工工程的每一個(gè)操作的對(duì)象要求都不是十分穩(wěn)定，有一些諸如單件產(chǎn)品的生產(chǎn)，很難從中找到一定的操作規(guī)律，不可以依據(jù)一些固定的程序來(lái)展開施工，所以，現(xiàn)階段的工廠自動(dòng)化根本難以達(dá)到要求，需要工程機(jī)械能夠自主地實(shí)現(xiàn)掌控、感知以及判斷，變成智能化的機(jī)械，有自適應(yīng)能力，當(dāng)前我國(guó)類似的技術(shù)還不是十分的完善。

工程機(jī)械的相關(guān)工作條件相對(duì)不理想，給工程機(jī)械及其人化帶來(lái)了很高的要求，工程機(jī)械通常都是采用外出施工的方式，環(huán)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(qiáng)烈的沖擊和波動(dòng)，所以對(duì)于控制系統(tǒng)而言，有更高的要求，通常室內(nèi)固定設(shè)備都采用性能可靠，功能完好的保護(hù)性措施乃至防干擾措施，這些技術(shù)在國(guó)內(nèi)的研究都不是很充分。

工程機(jī)械機(jī)電機(jī)器人化需要多方位的功能加持，同樣也需要多種學(xué)科內(nèi)容的交互發(fā)展，諸如：機(jī)電、聲光、生化等學(xué)科內(nèi)容是今后智能化機(jī)器人發(fā)展所需要依賴的。智能化機(jī)器人的發(fā)展需要多種技術(shù)的聯(lián)合，是工作裝置的自主適應(yīng)性的信息處理機(jī)制，很多基本的技術(shù)和特殊的問(wèn)題需要進(jìn)一步解決，工程機(jī)械需要對(duì)于內(nèi)部機(jī)械的工作和廢料排放的情況了如執(zhí)掌，同時(shí)要對(duì)于內(nèi)部機(jī)械的運(yùn)作的過(guò)程加以掌控，激光平地機(jī)在施工時(shí)通常采用聲波來(lái)進(jìn)行距離測(cè)算以及滋光基準(zhǔn)來(lái)調(diào)控刀板和地面之間的距離以及方向的掌控，掘進(jìn)機(jī)和低些穿孔機(jī)在施工過(guò)程中需要按照一定的路線穿透地面，就像是空中的導(dǎo)彈，通常采用激光作為外部導(dǎo)向或者用測(cè)力計(jì)、加速度測(cè)量器、傾斜度測(cè)量計(jì)還有光陀螺儀作為內(nèi)部的方向向?qū)?，在工程機(jī)械機(jī)器人工作的時(shí)候一定要使其對(duì)工程對(duì)象的各方面因素，諸如，位置、方向、形狀、大小等有所認(rèn)知，需要采用圖像處理技術(shù)和視覺(jué)感知等技術(shù)的加持來(lái)實(shí)現(xiàn)，很多遙控機(jī)器人和無(wú)人駕駛系統(tǒng)都是采用無(wú)線通訊控制技術(shù)來(lái)完成這一目標(biāo)。

二、工程機(jī)械機(jī)電機(jī)器人化的發(fā)展方向

在工程的建設(shè)過(guò)程中，假如工程的目標(biāo)比較單一，就可以采用專門的機(jī)械來(lái)展開工程的實(shí)施。還有按照施工的需求來(lái)研究新的工作形式，按照施工的方法來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的專業(yè)機(jī)械的設(shè)計(jì)。

其中在裝修行業(yè)，裝修機(jī)器人可以用來(lái)對(duì)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(nèi)的墻壁粉飾，門窗玻璃的安裝和清洗，打磨地面混凝土；屋內(nèi)管道的鋪設(shè)和裝配，這一類的機(jī)器人的制造技術(shù)相對(duì)來(lái)說(shuō)十分簡(jiǎn)易，運(yùn)作起來(lái)不是很繁瑣，節(jié)省了人力，十分有必要展開研究。

另外在基建方面，機(jī)器人主要用作地基挖掘、加固、改進(jìn)；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(duì)于成效的要求也十分苛刻。在這一層面采用自動(dòng)化機(jī)械操作和加工，節(jié)省了人力，保證了質(zhì)量，也是未來(lái)機(jī)械機(jī)器人化研究的主要方向。

在地底施工方面，機(jī)器人主要用來(lái)對(duì)下水道進(jìn)行檢修、疏通以及隧道的挖掘和土石的傳運(yùn)，地下的鉆孔等，這些層面的施工環(huán)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(jī)器人技術(shù)，那么一定會(huì)給工程帶來(lái)極大的方便。

機(jī)器人在其他的工程領(lǐng)域的應(yīng)用也擁有較為明顯的效益，比如在路面檢修，山體維護(hù)，海底偵測(cè)等方面也十分需要機(jī)器人技術(shù)的引入。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛，值得一提的是現(xiàn)代化的自動(dòng)化設(shè)備都是機(jī)電一體化范疇的一種，而且工程機(jī)械中的機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械制造和工程建造領(lǐng)域的研究和應(yīng)用程度也會(huì)越來(lái)越深，對(duì)于機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)制造人員以及實(shí)際造作的人員的能力要求也會(huì)越來(lái)越高。

當(dāng)前在很多高等學(xué)府對(duì)于這一項(xiàng)目已經(jīng)展開了研究，同時(shí)也充分認(rèn)知了其必要性，但是關(guān)于此的研究還依舊停留在概念以及實(shí)驗(yàn)階段，還不足以量產(chǎn)并投入使用，所以，這一項(xiàng)目的發(fā)展任重道遠(yuǎn)。

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（作者單位：秦皇島開發(fā)區(qū)美鋁合金有限公司）