起重机智能化的发展趋势分析

智能化起重机的发展趋势包括以下8个方面:

(1)机器人化的精准操作

智能起重机应具备全面感知、自动规划、主动动作、多机协同、自主学习以及决策控制等能力，为此采用环境自识别、轨迹规划、自动避障碍、远程操控、自主作业、故障诊断等智能化技术，将是起重机智能化的目标。这将使起重机的操作更安全、更舒适、更方便、更精准，操作人员可以在远离施工现场的情况下，远距离监控起重机械，完成指定吊装工程。同时应加大力度研究恶劣环境下的嵌入式系统开发，与单机智能化形成具有自动化操作、智能化作业规划和自适应环境识别的工程机械机器人系统，解决工程机械安全、高效、精准作业的问题。智能化起重机的另一方向是研究具有人工智能的吊装作业动作，融入人的经验,从而在快捷的基础上实现吊装作业安全、平稳、高效。可根据起重机工作典型特性，将汽车与航天的导航、环境识别、人工智能、精密遥控等融入进来,以固定模式、方法来简化操作人员技能要求，从而提高操作安全性。目前来看，应重点研究具有人工智能的起重机臂架技术，形成面向风电拆装工况的技术方案及装备，解决安全、高效、精准吊装的行业难题。在起重量大、起重臂架长、作业环境复杂、作业对象不确定等各种条件限制下,起重机将无法进行设备对作业环境和吊装对象的识别，从而造成精准对接困难。机器人领域在多关节运动轨迹控制技术、人工智能、环境识别等方向的深入研究成果，可应用于起重机臂架智能化控制。随着人工智能的介入，起重机现代化进程将会进一步加快，未来起重机将从目前的局部自动化向全面自动化过渡，并向远距离操控甚至无人驾驶的方向发展。

(2)作业环境自识别

开发具备环境识别能力并具有自我安全防护意识的起重机,能大大降低起重机故障，人员伤亡等事故的发生率。基于以上目的，需采用更多传感器系统及电子设备来持续监控起重机实际操作情况，提高起重机作业安全性和操作简便性。智能起重机要能在不同环境精确灵活地进行作业，高性能传感器的研究开发是必不可少的。智能系统完善和传感器性能改善是增强起重机智能化的重要手段,而来自传感器的信息如何组合，即传感器的信息融合问题必须解诀。具体来讲，可通过图像识别技术及高精度差分GPS定位技术，准确定位吊重物位置，通过控制软件引导用户准确将起重姿态调整到最佳。而通过影像、声波、电磁感应、温度、压力等多传感技术实现吊装行驶路况规划、作业环境的自识别，可使起重机在千变万化的作业环境中实现安全精准作业。

(3)多机协同作业

随着工程建设中吊装的结构物不断向大型化发展，单台起重机的起重性能很.难满足吊装要求，而应用多台起重机协同作业的需求日益增多。目前起重机多机协同作业时，由于需要多人采用对讲系统协调指挥，再依据指挥员主观判断来协调各起重机动作，为此吊装作业效率低、安全隐患较大。为有效提高起重机多机协同作业的工作效率及安全性，必须开展无线监控系统的研究课题。应用成熟的检测系统、无线通讯技术及监控终端，可实现多台起重机工作参数的实时监测、动作精准控制及动态报警，从而实现多机协同控制功能。具体上，多台起重机协同作业的通讯方式、载荷分配、动力学分析、协同控制算法、数据管理及检测均课题的研究重点。

(4)系统在线故障自诊断.

大吨位起重机普遍采用机械、液压、电气综合控制，由大量的动力元件、检测元件、控制元件及执行元件有机组合而成。系统内部各元件之间呈现高度耦合性，出现的故障往往具有多样性、偶然性、复杂性、模糊性等特点，故障状态与原因间不具备可遵循的线性关系。目前国内起重机诊断能力弱，挖掘深度不够, 处理方法简单，传统的故障诊断方法如故障库、专家诊断等均难以满足要求。针对起重机系统错综复杂的故障现象，利用新技术手段、研究新诊断方法将是起重机智能化的重要研究方向之一。对于起重机故障诊断技术，将从传统的人工诊断向以集成多传感器融合技术、信号分析处理技术、动态监控技术于一体的现代诊断技术发展。对于起重机故障诊断方式，将从以往的事后故障维修模式向按设备监控参数状态的维修模式转变。

(5) 人机交互功能

国产起重机整机人性化水平较弱,未充分体现人性化，常顾此失彼。随着“以人为中心”设计思想逐渐被认可，传统的人机关系也在发生改变，人机系统的重心从“机”的因素转移到了“人”的因素上。在人机交互方面，近期的研究方向应考虑以下4点:一是将汽车、航天的导航、环境识别、人工智能、精密遥控等技术根据起重机工作典型特性融入进来，以简化对操作人员技能要求，降低劳动强度，提高操作安全性。二是使用人机工程软件，例如利用PROE、 UG等三

维设计软件自带的人机模块指导产品设计。三是搭建专有人机实验验证系统，利用眼动仪、数据手套等电子设备，通过数据采集判断产品显示、攀爬、维修、拆装等装置设置的合理性。四是搭建虚拟操作平台，系统评判起重机操纵系统的人性化水平。其中重点是考虑整机人性化，提高与人相关的视、听、说、触、做等各方面的人性化水平，并搭建参数化的测评系统，给出具体测评指标。

随着起重机市场的竞争越趋激烈，，起重机产品的利润空间进一步被压缩，轻量化.智能化设计已成为很多起重机企业提高市场竞争力、减少生产成本的重要举措。而且起重机械制造行业正在进入新的技术革命时代，大量新技术出现，知识的不断更新，生产达到高度柔性化阶段，作为学生的我们，响应国家号召的工业4.0战略，努力学习先进技术，时刻了解起重机前沿技术，不断创新，为起重机的轻量化和智能化贡献自己的一份力量,为我国的社会主义经济建设做出贡献。

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