人工智能技術論文范文
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人工智能技術論文范文篇一
機械設備的人工智能化技術
摘要：本文重點圍繞人工智能化技術進行闡述，涵蓋機械的自動化和無人控制化技術及其遠景展望。
關鍵詞： 管理控制;自動化;機械設備
Abstract: this paper mainly artificial intelligence technology around this covers the automation and control mechanical no technical of vision and its prospects.
Keywords: management control; Automation; Mechanical equipment
中圖分類號：F407.4文獻標識碼：A 文章編號：
隨著科技日趨現(xiàn)代化，自動化發(fā)展。使得工程施工機械也向著專門化、自動化甚而無人化作業(yè)方向轉變。因而多種控制技術在現(xiàn)代工程施工機械中得到了更為廣泛的應用與發(fā)展。
1施工機械的自動化、無人化作業(yè)
1.1自動化控制技術應用于土木工程
目前，具有不同機能的自動化控制技術在工程施工機械中得到了廣泛的應用。如攤鋪機上安裝的自動調平裝置可實現(xiàn)攤鋪作業(yè)的縱向、橫向自動找平;有一些攤鋪機還安裝有混合料自動供料裝置，對鋪層厚度進行自動控制與管理;有的還實現(xiàn)了攤鋪機轉向自動化。在推土機上安裝電子監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)(PIC)、工作裝置參數(shù)自尋優(yōu)PID控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了推土機的自動監(jiān)控和工作裝置的微機自動控制。德國帕紹(A.F.pasau)的EST17微處理機控制裝置使裝載機傳動系統(tǒng)自動化。液壓挖掘機的電子載荷傳感系統(tǒng)、故障監(jiān)控系統(tǒng)、自動怠速裝置和工作模式電控系統(tǒng)等，實現(xiàn)了挖掘機局部功能自動化控制。
近年已出現(xiàn)了無線遙控挖掘機和全自動液壓挖掘機，壓實機械的壓實控制系統(tǒng)(BTM)、隨車監(jiān)測系統(tǒng)等，平地機鏟刀實現(xiàn)自動調平控制，清掃車上采用可編程序控制器以實現(xiàn)其智能化等。
1.2自動化作業(yè)在大型機械設備控制中的功能開發(fā)
地面大型機械包括推土機、挖掘機等土方機械作業(yè)的自動化，將會大大提高作業(yè)質量和作業(yè)生產效率。最早實現(xiàn)推土機鏟刀和挖掘機鏟斗位置控制的是一種以開關系統(tǒng)為基礎的反饋控制系統(tǒng)。利用激光實現(xiàn)推土自動化系統(tǒng)的研究是從70年代中期開始的。1976年開發(fā)研制了推土機鏟刀的激光控制裝置—激光測平裝置，它由投光器、感光器、控制裝置等組成，由于控制系統(tǒng)存在著速度響應問題，當時并未用于實際施工作業(yè)。隨后，由于電子技術的發(fā)展促進了自動控制系統(tǒng)的開發(fā)研究。1993年，日本學者北郁夫開發(fā)了KOMATSULASER LEVELING SYSTEM，使推土機車速在5km/h作業(yè)時，平整精度達到了±3cm。激光自動掘削系統(tǒng)也已用于液壓挖掘機的作業(yè)中。1992年，日本菊池雄一等開發(fā)研制的激光自動掘削系統(tǒng)，如圖1所示。
圖1液壓挖掘機自動掘削控制系統(tǒng)
該系統(tǒng)由自動直線加工系統(tǒng)和激光系統(tǒng)組成。激光感光器測出加工面的激光位置，激光系統(tǒng)測得挖掘機車體高度，將信號傳送到自動掘削系統(tǒng)，系統(tǒng)根據(jù)這些情報及各傳感元件的信息，將處理后的信號傳給控制挖掘軌跡的各電磁比例控制閥，實現(xiàn)動臂油缸、斗桿油缸、鏟斗油缸的自動控制。這種控制比一般的施工作業(yè)提高加工精度3倍，提高施工能力1.6倍。
1.3多功能組合的自動化整合在水下作業(yè)中運用
近期，水下施工作業(yè)在建設中的需求也越來越多，尤其多功能、高功效自動化整合型的設備也覆蓋了更多的專業(yè)市場。集深淺作業(yè)、水下焊接、水下切割、水下測量、水下埋設等多種功能于一體的鉆探機、管線埋設機、機器人等，滿足了大型水下作業(yè)無人化施工的需要。
同時，單臺施工機械無人化開發(fā)研究的同時，多臺設備、測控裝置聯(lián)動組合的無人化水下施工(機群控制)的研究也在日益智能化，全天候發(fā)展。
2自動化控制技術在工程施工機械作業(yè)時應具備的機能
施工機械作業(yè)主要從事施工現(xiàn)場土、石方面的作業(yè)。此類作業(yè)對象絕大部分較為復雜，環(huán)境比較惡劣，因此，為了實現(xiàn)自動化作業(yè)，就要求施工機械在作業(yè)現(xiàn)場內要具有確認自已位置的能力并同時具有不與現(xiàn)場其它設備、車輛等發(fā)生接觸的能力，按照既定的路線嚴格作業(yè)。在這方面要求機械設備能對作業(yè)對象土、砂、巖石等的位置、大小，形狀以及它們的特性進行正確的認識和判斷，從而選擇最佳作業(yè)方式。在多臺機械、車輛聯(lián)合作業(yè)時，各機械、車輛的作業(yè)指令是由中央控制室發(fā)出的，控制各機械車輛的相互配合以及有序進行各自的作業(yè)。此外，各作業(yè)機械、車輛還應具有自身獨立的判斷能力等。當然，理論上的探討終歸是紙上談兵，所有的機能技術的實現(xiàn)都要以科技的發(fā)展為依托。
2.1機械車輛的位置判斷和信號采集
機械本身安裝有自動體識別系統(tǒng)。它可以使機械或車輛自行辨認各自所處位置。現(xiàn)代多采用外部和內部兩種位置識別法。外部位置識別法是在施工現(xiàn)場的幾處設定絕對位置基準點，借助于電磁波或超聲波測定機械或車輛絕對位置的方法;內部位置識別法則不需依賴現(xiàn)場設定的基準點，而是用回轉式角度傳感器和車載速度測定傳感器等測定的車輛行走數(shù)據(jù)來確認自身運動和方位變化。
2.2自動復位控制機能的輸入和輸出
如果在自動化施工作業(yè)中位置識別機能確認機械或車輛在作業(yè)中已偏離既定路線，沒有嚴格按照自動化施工中的既定路線，那么機械或車輛應該具有自動復位的控制機能，也稱位置誘導控制技術，它是種操縱控制技術。使機械、車輛的方向位置、速度、始終嚴格按設定路線進行作業(yè)。例如，在工廠和狹窄作業(yè)場地采用的磁力式路徑誘導以及車體偏位、車體姿勢角測定的一些傳感技術等。
2.3關于施工機群及其控制方面的技術
施工過程中，不同種類的機械要相互配合作業(yè)，其形式和方法比較繁雜，在這種情形下要做到井然有序，要實現(xiàn)自動化、無人化，就應該有一個這樣的控制系統(tǒng)——把各種機械的位置和工作的實時狀況傳送到中央控制室，再由中央控制室把各機械作業(yè)方式的指令傳送到位。因此該系統(tǒng)具備以下功能：(1)隨時把握各機械位置、運轉狀況，并把它們傳送到中央控制裝置;(2)具有對各機械傳送數(shù)據(jù)的全作業(yè)狀況進行分析的解析系統(tǒng);(3)能夠確定由于工程推后、不測狀況等變化而引起作業(yè)差別的處理方法，并將新的作業(yè)指令傳送到各作業(yè)車輛。
2.4關于物性及其評價方面的技術
無人化施工作業(yè)必須由機械自身來判斷地層狀況，選擇合適的作業(yè)方式，具有評價作業(yè)對象物性、品質以及相應變更、修正作業(yè)條件的機能。物性評價系統(tǒng)包括作業(yè)對象的特性計測機能和對應其特性的最佳作業(yè)方式選定機能兩部分。作業(yè)對象的特性指它們的種類、含水率、密度等物理性質以及強度、剛度等力學性質。在進行物性方面評價時，也應研究并說明機械與作業(yè)對象物的相互作業(yè)機理。
2.5關于智能化完全取代人工的技術
要實現(xiàn)施工自動化，不僅要有高效處理機能的機群中央控制系統(tǒng)，而且期望各個機械(車輛)具有判斷處理自身運轉狀況的機能，就相當于具有操作手的思維、判斷能力一樣。利用專家系統(tǒng)建立的推理和學習機能，可實現(xiàn)某種人工智能。
目前：單臺機械無人化已進入實用階段。今后此領域的研究將具有以下特點：(1)研究開發(fā)高精度、高性能，具有感知性能的傳感元件，如：載荷傳感器、紅外線傳感器、激光傳感器、超聲波傳感器、視覺傳感器、行程傳感器、車速傳感器(具有移動功能)以及車體傾斜計、滑移控制器、扭矩計、操縱控制器、回轉式編碼器、地基情報采集系統(tǒng)等;(2)開發(fā)具有最佳行走操縱的自動控制系統(tǒng)，以提高機械的作業(yè)能力、作業(yè)效率以及提高機械的操作簡便化、機動化、安全化等。
3對于施工機械的無人化和自動化研究的展望
美國、日本、德國等國在施工機械無人化、自動化方面已經進行了大量的研究開發(fā)工作，并且取得了較大的成果。日本在建筑業(yè)中實現(xiàn)了從鋼筋配置整接、預制砼板、地面標高和平整度處理等自動化、無人化;在土方機械施工中實現(xiàn)了實時測控土方、挖掘作業(yè)、土方整平作業(yè)的自動控制。還有實現(xiàn)了隧道開挖、加固、管道鋪設機械的自動化。澳大利亞也成功地開發(fā)了無人駕駛自卸車，實現(xiàn)了在千米以下坑道施工作業(yè)的無人化等。在施工機械向自動化、無人化發(fā)展的道路上，具有單個或多個自動化功能的施工機械已開發(fā)成功并得到應用。
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