38一初稿一起重機智能系統的發展與應用
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- 38-初稿-起重機智能系統的發展與應用內容摘要
隨著起重機的發展，性能和功能的提升，國家對起重機等特種設備的安全性的要求越來越重視，使得控制線路逐漸增多、日益復雜，給制造、維護保養以及維修都提出更高的要求；隨著電纜價格日益攀升，生產成本和使用成本也在大幅度的提高，不符合國家節能減排的政策，由于起重機的工作特性，小車拖纜在工作中，每天成百上千次的不停的折疊、伸張，極易造成電纜保護套開裂，斷線等問題，極易造成事故。然而，近年來，應用于起重機的控制技術發展迅速。通過工業網絡技術，采集起重機的各種電控系統的信號或信息，實現起重機電控系統的全面計算機圖形化監控、故障監控和跟蹤，對起重機的運行狀態、工作內容的監控和工作量的統計，有效提高生產管理水平；通過遠程服務和遠程監控手段，可以實現快速服務響應，極大提高設備故障排除時間，保障設備完好率。隨著控制技術的不斷發展，起重機智能系統的概念應運而生。
目前，起重機智能系統主要應用在許多要求高度安全可靠，先進，快速，精確定位，運行平穩的起重運輸領域。國內外工程學界對智能起重機系統進行研究與探索具有重要的理論價值和實際意義。提出智能起重機的定義，基本結構和研究范疇，包括智能監測，控制，規劃以及結構設計等。討論目前智能起重機的研究狀況，分析需要解決的科學問題并對其未來的發展方向和研究重點進行了展望。
關鍵詞：起重機；智能系統；應用；
目 錄
內容摘要 I
引 言 1
1 智能起重機的定義 2
2 國內外研究現狀及分析 5
2.1 安全監控和故障診斷 5
2.2精確定位和智能防擺 6
2.4遙控技術 9
2.5智能防撞 11
3 智能起重機的基本結構 13
4 起重機的智能化研究的應用 15
5 起重機的智能化研究的展望 16
5.1 智能起重機的體系結構 16
5.2 智能控制的新理論與新技術 17
5.3 多傳感器的信息融合 21
5.4 學習控制技術和方法的研究 22
5.5 智能人機接口 24
5.6 智能路徑規劃 25
5.7 智能結構優化設計的新方法 27
6 結論 30
參考文獻 31
引 言
起重機廣泛應用于車間、港口碼頭、電站、倉庫、海上鉆井平臺、高層建筑等場所，要求安全可靠、先進、快速、精確定位及運行平穩、并趨向大噸位、高效率、自動化、智能化及多用途方向發展。與此同時，用戶對其工作性能，操作舒適性，自動化程度，工作安全可靠性，設備故障監控診斷能力等方面的要求也越來越高，所以必須采用智能起重機來滿足需求。
起重機是一種集物料起重、運輸和裝卸為一體的輸送設備和工業安裝設備，在現代化生產中起著不可或缺的作用。長期以來，我國對起重機的設計質量和設計水平的衡量通常側重于技術角度，而對經濟性、環保性等方面的要求考慮較少，致使起重機能耗高、自重及體積較大且安全系數裕量也較大，造成資源的浪費，并且針對目前起重機行業單一起重機設備價格過于低廉和低端起重機產品過剩，造成惡性競爭的現狀，產品的技術含量不斷升級，產品附加值和業務拓展范圍隨之擴大。對于用戶來說，人力成本的增加占企業成本比重越來越大，這就促成了一部分市場的需求。起重機的智能化技術正好符合了目前的市場潮流，也響應了國家號召的工業4。0戰略，提高了用戶的現代化管理，節省用工數量和成本，又為起重機企業提供了設備升級和利潤增長點，為今后起重機行業發展方向指明了通道。
國家經過多年的探索，確定了利用機器人技術改造現有工程機械，即研制智能化工程機械。智能化工程機械涉及機、電、液、聲、光等學科，以計算機技術、控制技術、微電子技術、傳感器技術等為基礎，將多種技術組合起來進行機械內部的信息處理。而智能起重機屬于智能化工程機械的一種，對智能起重機系統進行研究與探索具有重要的理論價值和實際意義。
本文首先介紹了起重機智能系統的主要特點，對組成起重機智能系統的體系結構進行了詳細闡述，然后，對應用于起重機智能系統的新技術、新方法進行了介紹，最后，對起重機智能系統的應用和發展趨勢進行了展望，隨著起重機市場的競爭越趨激烈，起重機產品的利潤空間進一步被壓縮，將智能系統應用在起重機之上，使起重機具備適當的智能化設計，已成為很多起重機企業提高市場競爭力、減少生產成本的重要舉措。
1 智能起重機的定義
智能起重機是能完成起重機各種任務的具有自動控制的操作和移動功能、可編程功能、人機交互功能和自診斷功能，具有高度靈活性的自動化機器系統。智能起重機由起重機基本功能層、傳感器層、信號采集執行層、控制層和人機交互層組成。它具備一些與人或生物相似的智能能力，如感知能力、規劃能力、動作能力、協同能力、學習能力以及決策控制能力。它是一個多變量多耦合的非線性系統，涉及到機械、電力電子、計算機、液壓、自動控制、信息和傳感技術、人工智能、通訊與網絡等多門學科和領域。智能起重機的研究范疇應包括智能監測、智能控制、智能規劃以及智能結構設計等方面。
起重機智能化研究的總體目標，是突破復雜環境下人工智能、作業空間識別、復雜裝備全壽命周期管理等智能化技術等關鍵技術，開發出面向具有高智能化、帶操作安全管理系統的智能裝備，實現單機與機群智能化控制，并使我國重大施工裝備、技術達到國際領先水平。智能化起重機應具有檢測和識別工作對象與工作條件的功能，具有根據吊裝目標自行決策的功能，具有響應決策、執行預定動作的伺服功能，具有自動監測吊裝過程與及時修正的功能，具有自我安全防護及排除故障的功能。綜合來看，起重機智能化的涵義包括以下幾個方面：...
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