機(jī)群智能化工程機(jī)械體系結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)

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1、機(jī)群智能化工程機(jī)械體系結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)　　摘要：機(jī)群智能化施工是工程機(jī)械未來(lái)發(fā)展的主導(dǎo)方向，具有著巨大的市場(chǎng)空間和廣泛的行業(yè)需求。本文從機(jī)群智能化定義和分類入手，研究了機(jī)群智能化技術(shù)現(xiàn)狀，著重探討了機(jī)群智能化的關(guān)鍵技術(shù)，旨在為同行日后工作提供相關(guān)參考。關(guān)鍵詞：機(jī)群智能化；機(jī)械設(shè)計(jì)；工程機(jī)械；遙控上個(gè)世紀(jì)末期至今，以計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、智能控制技術(shù)為代表的自動(dòng)化技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。各種新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備不斷推出，并廣泛的應(yīng)用在機(jī)械工程領(lǐng)域，使得工程機(jī)械產(chǎn)品的性能、效率和自動(dòng)化程度都得到了大幅度提升。機(jī)群智能化便是在這種時(shí)代背景下產(chǎn)生的一種機(jī)械產(chǎn)品，是

2、現(xiàn)代化工程領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的一種，為此我們?cè)谀壳坝斜匾獙?duì)其結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析和歸納。一、機(jī)群智能化概述所謂的機(jī)群智能化主要指的是工程機(jī)械為了完成某一具體工程的施工，以實(shí)現(xiàn)最佳資源配置、最優(yōu)工作效率和最好工作質(zhì)量為目的的智能化工程機(jī)械組合，其工作是以同步施工為主，通過(guò)對(duì)各種智能化機(jī)械的狀態(tài)、位置和可靠性進(jìn)行研究的環(huán)節(jié)。1、機(jī)群定義6所謂的機(jī)群主要指的是為了完成某一特定工程項(xiàng)目，采用不同的機(jī)種、機(jī)械類型、機(jī)械數(shù)量的設(shè)備構(gòu)成的一個(gè)機(jī)械化群體。在工程項(xiàng)目中，涉及到機(jī)群的每一個(gè)單元設(shè)備都被稱之為單機(jī)。在工作中針對(duì)不同的施工需要、施工數(shù)量和施工需求，所選擇的機(jī)群也

3、不盡相同。2、分類機(jī)群智能化按照其操作系統(tǒng)一般可以分為遙操作工程機(jī)械、可編程工程機(jī)械以及智能化工程機(jī)械三種。2.1、遙操作工程機(jī)械主要指的是那些經(jīng)常處于高危、工作環(huán)境復(fù)雜的機(jī)械，在這些機(jī)械由于受到環(huán)境因素的影響其中存在著極大的風(fēng)險(xiǎn)，為此采用遠(yuǎn)程操控進(jìn)行作業(yè)對(duì)于提高工程安全有著重要意義。2.2、可編程工程機(jī)械主要指的是通過(guò)改變工程機(jī)械控制程序來(lái)完成不同任務(wù)的工程機(jī)械，是一種適用于結(jié)構(gòu)環(huán)境復(fù)雜、施工對(duì)象多變的工程機(jī)械。2.3、智能化工程機(jī)械主要指的是在工程施工中無(wú)需要工作人員直接參與工作，通過(guò)安裝各種復(fù)雜傳感器以及微型處理器來(lái)獲取信息，從而制定出相關(guān)應(yīng)對(duì)策略的

4、一種自動(dòng)化施工機(jī)械，這種施工機(jī)械是一種自我感知、自我辨別、自我決策和自我控制的工作。二、機(jī)群智能化技術(shù)現(xiàn)狀6機(jī)群智能化工程機(jī)械是我國(guó)近幾年來(lái)才提出的一個(gè)概念，其在國(guó)外也不多見(jiàn)。這一結(jié)構(gòu)體系的出現(xiàn)是與計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)上形成的，是隨著工程機(jī)械單機(jī)智能化技術(shù)的成熟而發(fā)展的一個(gè)系統(tǒng)模式。由于工程機(jī)械在過(guò)去都被人們普遍的認(rèn)為是特種機(jī)器人，它通常工作在非結(jié)構(gòu)環(huán)境下且工作環(huán)境復(fù)雜、危險(xiǎn)性大的區(qū)域，這就造成了其智能化程度控制的困難。經(jīng)過(guò)多年的研究分析，截至目前，世界上只有美國(guó)、加拿大、英國(guó)、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家有這種機(jī)群智能化技術(shù)，這對(duì)于提高工程施工速度、施工效率和施

5、工安全有著重要意義。我國(guó)智能化工程機(jī)械技術(shù)的研究工作始于20世紀(jì)90年代初，1991年開展工程機(jī)械機(jī)器人化技術(shù)的研究工作，先后進(jìn)行了挖掘機(jī)機(jī)器人化和推土機(jī)機(jī)器人化的技術(shù)開發(fā)。其后，在863智能機(jī)器人主題的支持下，清華大學(xué)智能技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等一些科研單位與徐工集團(tuán)合作開展了工程機(jī)械機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)和產(chǎn)品化的多項(xiàng)研究，己取得了初步進(jìn)展。三、機(jī)群智能化技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)以及發(fā)展趨勢(shì)結(jié)合我國(guó)行業(yè)特點(diǎn)，建議選擇工業(yè)基礎(chǔ)較好、市場(chǎng)占有率較高、具有行業(yè)帶動(dòng)作用的道路施工工程機(jī)械（包括裝載機(jī)、混凝土拌和站、自卸車、攤鋪機(jī)、壓路機(jī)和汽車起重機(jī)等），開展在線機(jī)群智能化同步施工工程

6、機(jī)械的研究開發(fā)和示范。該技術(shù)涉及多種大型智能施工設(shè)備研制6、機(jī)群工作特性研究，并需與施工單位密切合作，積極開展機(jī)群化施工工藝研究，探索信息化環(huán)境下新的施工理念和施工方法。1、機(jī)群的優(yōu)化與調(diào)度機(jī)群系統(tǒng)主要由單機(jī)動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)與機(jī)群中心控制系統(tǒng)組成。機(jī)群中心控制系統(tǒng)包括資源配置、動(dòng)態(tài)調(diào)度、故障診斷與咨詢、機(jī)群數(shù)據(jù)庫(kù)等機(jī)群系統(tǒng)管理模塊，機(jī)群環(huán)境地圖和工程數(shù)據(jù)、機(jī)群資源數(shù)據(jù)及工作參數(shù)、網(wǎng)絡(luò)及輸入輸出接口等人機(jī)交互模塊。該技術(shù)可根據(jù)施工工藝及工序，正確確定機(jī)群組成，保證機(jī)群功能完整性和工序連續(xù)性；確定機(jī)群各單機(jī)性能指標(biāo)；確定機(jī)群各機(jī)種的優(yōu)化配置方案，保證路面施工的最高

7、效率；確定機(jī)群各機(jī)種數(shù)量的合理匹配關(guān)系，以保證路面質(zhì)量、作業(yè)效率和施工成本的最佳組合，獲得最高的綜合經(jīng)濟(jì)效益。2、機(jī)群智能化中單機(jī)的共性關(guān)鍵技術(shù)6共性關(guān)鍵技術(shù)主要是機(jī)群網(wǎng)絡(luò)與接口、GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)、單機(jī)動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)、智能故障診斷技術(shù)、工程機(jī)械工作裝置及其作業(yè)質(zhì)量控制技術(shù)等機(jī)群對(duì)各智能化單機(jī)的共性要求。提出故障的對(duì)策，進(jìn)而建立整個(gè)作業(yè)工程機(jī)械機(jī)群的遠(yuǎn)程集中式的實(shí)時(shí)故障檢測(cè)和狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，為優(yōu)化調(diào)度作業(yè)、最大限度地提高施工的安全性和施工效率，最終實(shí)現(xiàn)機(jī)群聯(lián)合作業(yè)的自動(dòng)化、無(wú)人化奠定基礎(chǔ)。工程機(jī)械工作裝置及其作業(yè)質(zhì)量控制技術(shù)主要研究機(jī)群?jiǎn)螜C(jī)作業(yè)質(zhì)量的相關(guān)因素、

8、機(jī)群?jiǎn)螜C(jī)作業(yè)質(zhì)量與施工要求適應(yīng)性、工作裝置與作業(yè)對(duì)象的相互作用過(guò)程