耿家文

摘 要： 隨著科技不斷進(jìn)步，我國(guó)液壓挖掘機(jī)產(chǎn)業(yè)進(jìn)入飛速發(fā)展期，行業(yè)企業(yè)為提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力紛紛將智能化作為液壓挖掘機(jī)技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)方向，下大力氣開展技術(shù)攻關(guān)。液壓挖掘機(jī)上應(yīng)用智能化技術(shù)，能夠讓挖掘機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)作業(yè)，省去操作人員的繁瑣操作，同時(shí)可提高工作效率和作業(yè)質(zhì)量。本文對(duì)液壓挖掘機(jī)智能化進(jìn)行思考，結(jié)合液壓挖掘機(jī)應(yīng)用工況了解智能化需求，提出液壓挖掘機(jī)智能化發(fā)展方向，為智能挖掘機(jī)發(fā)展及產(chǎn)業(yè)化提供相應(yīng)參考。

關(guān)鍵詞：挖掘機(jī);智能化;思考

液壓挖掘機(jī)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(chǎng)景，有些場(chǎng)景例如挖掘機(jī)平坡作業(yè)，重復(fù)動(dòng)作多，精細(xì)化操作要求高;有些場(chǎng)景挖掘機(jī)連續(xù)作業(yè)時(shí)間達(dá)到上百小時(shí)，實(shí)施“人員換班，機(jī)器不?！钡墓ぷ髦?在一些危險(xiǎn)場(chǎng)景例如排爆和危險(xiǎn)救援場(chǎng)景，對(duì)操作手的生命安全構(gòu)成威脅等等，這些場(chǎng)景都對(duì)液壓挖掘機(jī)智能化提出了新的要求，如何減輕操作人員的工作強(qiáng)度，提高其操作精度，如何實(shí)現(xiàn)無(wú)人操控用于危險(xiǎn)作業(yè)場(chǎng)景，是挖掘機(jī)的智能化發(fā)展必須解決的問(wèn)題。

一、挖掘機(jī)的智能化需求

（一）施工精度和效率需求

挖掘機(jī)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(yàn)和技巧，以及相應(yīng)測(cè)量人員的有效配合，來(lái)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(dá)到預(yù)期效果。隨著我國(guó)人工成本的越來(lái)越高，以及對(duì)于施工質(zhì)量的要求越來(lái)越嚴(yán)格，液壓挖掘機(jī)智能化需求越來(lái)越迫切。

（二）特殊環(huán)境需求

挖掘機(jī)不僅在各種工程中發(fā)揮著重要作用，還會(huì)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(xiǎn)隧道等方面都需要挖掘機(jī)能夠到達(dá)并完成相應(yīng)的工作。這些場(chǎng)景迫切需求無(wú)人駕駛挖掘機(jī)，只有實(shí)現(xiàn)智能化，無(wú)人化，才能夠讓挖掘機(jī)更好的應(yīng)用于各種危險(xiǎn)環(huán)境下的施工。

二、挖掘機(jī)智能化行業(yè)現(xiàn)狀

目前，液壓挖掘機(jī)智能化應(yīng)用還處于自動(dòng)化施工技術(shù)發(fā)展階段，在自動(dòng)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(guò)挖斗軌跡精準(zhǔn)控制，實(shí)時(shí)檢測(cè)動(dòng)臂、斗桿、鏟斗、回轉(zhuǎn)相對(duì)位移數(shù)據(jù)，閉環(huán)控制挖斗運(yùn)行軌跡，輔助機(jī)手實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)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(jī)器操作的安全性。

雖然無(wú)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(jī)應(yīng)用場(chǎng)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(wú)人操控技術(shù)并未實(shí)現(xiàn)大批量產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

三、液壓挖掘機(jī)智能化技術(shù)發(fā)展方向

當(dāng)前我國(guó)智能化技術(shù)快速發(fā)展，由于液壓挖掘機(jī)作業(yè)工況復(fù)雜，智能化技術(shù)還需結(jié)合對(duì)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(dāng)前液壓挖掘機(jī)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(jī)智能化技術(shù)發(fā)展方向如下：

（1）人機(jī)智能交互控制技術(shù)，開發(fā)WIFI、藍(lán)牙、USB、語(yǔ)音、視頻等多種人機(jī)交互方式，數(shù)據(jù)通過(guò)液晶屏實(shí)時(shí)顯示，從而對(duì)挖掘機(jī)實(shí)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(guò)程中動(dòng)作更協(xié)調(diào)，作業(yè)效率更高。

（2）智能稱重系統(tǒng)，實(shí)時(shí)檢測(cè)動(dòng)臂油缸壓力和挖斗運(yùn)行軌跡等數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)裝車作業(yè)中，自動(dòng)完成對(duì)物料的稱重，并對(duì)挖掘斗數(shù)進(jìn)行記數(shù)，為機(jī)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(yuǎn)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(kuò)展模塊，音頻和視頻信號(hào)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程傳輸，建立機(jī)群聯(lián)合作業(yè)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)遠(yuǎn)程交互。

（4）液壓挖掘機(jī)遙操作及無(wú)人操控技術(shù)，研究遙操作電控化技術(shù)、遠(yuǎn)程遙控座艙等，開發(fā)挖掘機(jī)無(wú)線遙操作平臺(tái);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(jī)無(wú)人操控作業(yè)平臺(tái)。

結(jié) 語(yǔ)

總而言之，在我國(guó)液壓挖掘機(jī)行業(yè)不斷發(fā)展過(guò)程中，智能化技術(shù)可以廣泛拓展挖掘機(jī)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(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的國(guó)家要求，目前各種應(yīng)用工況對(duì)挖掘機(jī)智能化需求迫切，智能化已經(jīng)成為當(dāng)前液壓挖掘機(jī)技術(shù)最主要的發(fā)展方向，推動(dòng)智能挖機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展是行業(yè)企業(yè)的必然選擇。

參考文獻(xiàn)

[1] 王洪光，祝成東，劉營(yíng)，趙振彪.一種挖掘機(jī)智能啟動(dòng)控制技術(shù)[J].工程機(jī)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(jī)作業(yè)循環(huán)狀態(tài)智能識(shí)別方法[J].浙江大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版），2019，53（09）：1663-1673.