1智能起重機定義與通用起重機相比,智能起重機具有人工智能,在代替人的體力勞動基礎(chǔ)上,代替或輔助人的腦力勞動。杭州起重機即通過將傳感器與智能決策軟件與起重機集成,實現(xiàn)感知、分析、推理、決策和控制功能,實現(xiàn)人、機、物的交互、融合,代替人工進行感知、決策和執(zhí)行,使起重機能適應(yīng)工作環(huán)境的變化。其工作流程與通用起重機相同,但增加的智能控制能夠代替人的視覺、聽覺、嗅覺、肢體等感知器官,代替操作員判斷作出對應(yīng)的動作,完成在起重機工作過程中的識別、感知、操作和管理等。

2智能起重機關(guān)鍵技術(shù)在代替操作員感知、決策和執(zhí)行的過程中,需要起重機自動感知被吊物品的位置,自動識別被吊物品并校驗,自動取放被吊物品,自動選擇運行路線,自動優(yōu)化運行路徑并克服柔性升降系統(tǒng)的搖擺,準確啟停物品存放相應(yīng)的位置,并在自動運行中記錄、監(jiān)控自身設(shè)備的工作狀態(tài),自動診斷故障并報警。因此,起重機的人工智能需突破幾個關(guān)鍵技術(shù)。

2.1物品的識別、校驗、反饋與信息存儲技術(shù)根據(jù)被吊物品的形態(tài)、包裝方式儲運方法等,常見被吊物品包括:卷(鋼卷、紙卷、薄膜卷等)、箱(集裝箱、料箱、轉(zhuǎn)運箱等)、塊(鋼板、鋼胚、盾構(gòu)構(gòu)件等)、捆(鋼管、螺紋鋼、軌道、型鋼等)、盤(電纜、盤條等)、件(斗、包等)、根(軌道、工字鋼、H形鋼、梁等)。各種狀態(tài)物品的自動識別、檢驗和反饋是數(shù)據(jù)的編碼、采集、標識、管理、傳輸?shù)臉藴驶侄?是智能起重機的工作基礎(chǔ)。該技術(shù)涉及物品信息數(shù)據(jù)的編碼、采集、標識、管理、傳輸?shù)冗^程。包括條碼識別、RFID射頻識別、語音識別、光字符識別、磁識別等特定格式信息識別技術(shù)和圖像、圖形識別、生物特征識別等圖像、圖形格式信息識別技術(shù)。識別、檢驗后存儲的物品信息需具備普遍性、唯一性、穩(wěn)定性和不可復(fù)制性。

2.2空間定位技術(shù)國內(nèi)部分高端戶*品雖然應(yīng)用了三維定位技術(shù)，但定位水平受限于整機系統(tǒng)的累積誤差,不能實現(xiàn)高精度定位。目前，普遍應(yīng)用的定位方式有2類:一類是相對認址,一般采用旋轉(zhuǎn)編碼器、激光或雷達測距、視覺識別等方式實現(xiàn);另--類是絕對認址,一般采用位置限位開關(guān)、編碼電纜(格雷母線)、線性編碼器、BPS條碼、鏈輪鏈條以及實時絕對認址無線電、紅外線、無線射頻、GPS等方式實現(xiàn)。伴隨無線通訊技術(shù)的進步,通訊網(wǎng)絡(luò)的蜂窩定位及Wi-Fi、藍牙、紅外線、超寬帶、RFID和超聲波等室內(nèi)無線定位技術(shù)的定位精度越來越高，已逐步在機械設(shè)備的定位推廣應(yīng)用。起重機定位技術(shù)不僅涉及被吊物品的外形監(jiān)測、空位探測、實際存放位置的一-維、二維、三維認址和定位方法,還涉及起重機取物裝置(吊鉤、貨叉、吸盤、抓具、抓斗等)的一維、二維、三維認址和定位方法。杭州起重機的作業(yè)范圍較大,單一的定位方法難以達到需要的定位精度，故大區(qū)域、復(fù)雜環(huán)境下的精確定位常采用“相對趨近尋址+絕對定位認址”的綜合定位技術(shù),相比單純的絕對認址或相對認址定位的方式,具有更準確、更穩(wěn)定、更經(jīng)濟，對土建I程質(zhì)量的要求更低,更能適用起重設(shè)備惡劣的環(huán)境。

2.3智能取物裝置95%以上的起重機取物裝置都采用吊鉤,只能采取人工摘掛，吊運某一類特定物品，通用性差，制約了起重搬運設(shè)備自動化程度的提高。在吊取和搬運散料、箱、捆、卷等不同物品過程中,智能起重機需配套自動取物裝置或智能吊具,包括自動摘掛吊鉤、C形鉤、電磁吸盤、真空吸盤、貨叉、夾鉗、夾具掛梁、箱式吊具、罐、抓斗、抓具等。根據(jù)各類被吊物品的狀態(tài),研發(fā)適合起重機應(yīng)用的自動取物裝置或智能吊具,實現(xiàn)起重機的自動存取,是起重機實現(xiàn)智能化的最關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

2.4路徑規(guī)劃.與柔性升降系統(tǒng)的電子防搖擺技術(shù)運行路徑規(guī)劃和柔性升降系統(tǒng)的防搖擺定位控制是實現(xiàn)起重機運行的必要條件。杭州起重機在工作過程中,大、小車加減速以及負載的提升都會使負載出現(xiàn)來回擺動,不僅影響起重機作業(yè)效率,還會引發(fā)事故。目前,常用開環(huán)和閉環(huán)控制技術(shù)實現(xiàn)起重機路徑規(guī)劃和防搖擺控制。開環(huán)控制方法主要包括基于輸入整形的定位防搖擺控制和基于軌跡規(guī)劃的定位防搖擺控制。實現(xiàn)路徑規(guī)劃和防搖擺的閉環(huán)控制方法有很多,如反饋線性化、增益調(diào)度控制、淚?？刂啤㈩A(yù)測控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、無源性控制等控制方式。對于障礙物地點固定不變的吊裝和搬運環(huán)境,采用靜態(tài)路徑規(guī)劃即可滿足要求。但是,當環(huán)境中的障礙物不能事先確定或多臺起重機混合作業(yè)時,需要采用動態(tài)路徑規(guī)劃的方法在線實時得到安全的路徑。吊裝的路徑規(guī)劃。近年來，學(xué)者們針對起重機的路徑規(guī)劃給出了一些有效的規(guī)劃算法,如人工勢場法、概率路標算法、快速隨機生成樹算法、遺傳算法、蟻群算法等。隨著無線移動通訊技術(shù)的發(fā)展,將感應(yīng)器(陀螺儀、加速度傳感器、方位傳感器等)安裝在吊具或取物裝置.上，實現(xiàn)基于被吊物品的三維定位、路徑規(guī)劃和防搖擺控制將得到廣泛應(yīng)用。

2.5狀態(tài)檢測與故障自動診斷技術(shù)狀態(tài)監(jiān)測是指通過一定的途徑了解和掌握設(shè)備的運行狀態(tài);故障診斷則是根據(jù)狀態(tài)監(jiān)測所獲得的信息,結(jié)合設(shè)備的工作原理、結(jié)構(gòu)特點、運行參數(shù)、歷史狀況,對可能發(fā)生的故障進行分析、預(yù)報,對已經(jīng)或正在發(fā)生的故障進行分析、判斷,以確定故障的性質(zhì)、類別、程度、部位及趨勢。狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的意義在于其有效地遏制了故障損失和設(shè)備維修費用。起重機械監(jiān)控過程中的需要監(jiān)控的常用監(jiān)控參數(shù)包括起重量、起重力矩:起升高度/下降深度;運行行程、幅度、大車運行偏斜;水平度;風速;回轉(zhuǎn)角度;同-或不同一軌道運行機構(gòu)安全距離;支腿垂直度;工作時間、累計工作時間、每次工作循環(huán)等。常用的監(jiān)控狀態(tài)包括電機狀態(tài);制動器狀態(tài);變頻器狀態(tài);抗風防滑狀態(tài);聯(lián)鎖保護:門限位、機構(gòu)之間的運行聯(lián)鎖;工況設(shè)置狀態(tài);供電電纜卷筒狀態(tài);過孔狀態(tài);以及視頻系統(tǒng)、橋架剛度、強度實時自檢測系統(tǒng)等。

2.6實時在線監(jiān)測及遠程診斷技術(shù)該系統(tǒng)包括傳感器監(jiān)測、實時無線傳輸、數(shù)據(jù)管理、信息查詢、故障根源分析、趨勢分析、專家診斷、狀態(tài)預(yù)知預(yù)測、物聯(lián)網(wǎng)遠程監(jiān)控等技術(shù)。通過給現(xiàn)有設(shè)備安裝監(jiān)控網(wǎng)關(guān)，通過Wi-Fi或3G網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)采集運行狀態(tài)和故障情況,實現(xiàn)遠程監(jiān)控和可視化管理;集成新設(shè)備自帶的遠程管理系統(tǒng)，建立統(tǒng)--的設(shè)備管理平臺;與資產(chǎn)維修管理系統(tǒng)集成,提升維修效率和設(shè)備的工作表現(xiàn)。提供網(wǎng)絡(luò)化的緊急維修協(xié)調(diào)配合機制，通過無線抄表獲取設(shè)備實時狀態(tài),自動生成維修和檢直計劃,并在數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上逐步實現(xiàn)基于狀態(tài)的預(yù)知性維修。通過計算機網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)的預(yù)知性維修以狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)為基礎(chǔ)，以設(shè)備實際狀況為依據(jù)，根據(jù)生產(chǎn)需要制定預(yù)知性維修計劃的維修體制。其目標是實現(xiàn)實時停車、對應(yīng)換件、維修確定的項目。從目前的故障維修定期計劃維修，實現(xiàn)未來的預(yù)知性維修，辨別故障的真?zhèn)?判斷故障的類型、程度、具體部位,預(yù)判故障發(fā)展的趨勢。及時發(fā)現(xiàn)故障的早期征兆，以便采取相應(yīng)的措施，避免、減緩、減少重大事故的發(fā)生;-旦發(fā)生故障，能自動紀錄下故障過程的完整信息，以便事后進行故障原因分析，避免再次發(fā)生同類事故;通過對設(shè)備異常運行狀態(tài)的分析，揭示故障的原因、程度、部位及趨勢，為設(shè)備的在線調(diào)理、停機檢修提供科學(xué)依據(jù),延長運行周期,有效地遏制故障損失和設(shè)備維修費用;根據(jù)狀態(tài)監(jiān)測所獲得的信息，結(jié)合設(shè)備的工作原理、結(jié)構(gòu)特點、運行參數(shù)、歷史狀況,對可能發(fā)生的故障進行分析、預(yù)報,可充分地了解設(shè)備性能,為改進設(shè)計、制造與維修水平提供有力證據(jù)。

2.7成套裝備的監(jiān)控和管理針對散料、箱、捆、卷等不同物品的堆放形式和存儲要求，結(jié)合.上述識別、定位、存取、監(jiān)控等關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)智能起重機的監(jiān)控和管理系統(tǒng)MWS，包括接口子系統(tǒng)、貨位庫存管理子系統(tǒng)、物品識別子系統(tǒng)、調(diào)度與起重機運行子系統(tǒng)、空間定位子系統(tǒng)等，實現(xiàn)起重機智能化高效、安全的運行。

3結(jié)論智能制造、智能物流、智能維護等領(lǐng)域?qū)Ω鞣N智能化起重機的需求日益擴大，應(yīng)用前景廣闊。上述關(guān)鍵技術(shù)將以軟件、新產(chǎn)品、新技術(shù)等形式集成為智能起重機的應(yīng)用解決方案，形成用于工程的成套裝備，應(yīng)用于冶金、造紙、汽車等智能制造領(lǐng)域的工位轉(zhuǎn)運，物流領(lǐng)域的倉儲搬運。智能起重機自動完成工藝流程的操作運行，并能實時監(jiān)控、記錄起重機的運行狀態(tài),提供了更高的工作效率和更低的運行成本。智能監(jiān)控、操作系統(tǒng)對在役起重機械實現(xiàn)智能維護服務(wù)，即通過遠程在線檢測、大數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，實現(xiàn)預(yù)知性維修和剩余壽命評估。積累的大數(shù)據(jù)可以為起重機的設(shè)計提供數(shù)據(jù)依據(jù),提高起重機的整體設(shè)計水平，有效、有針對性地提高杭州起重機的本質(zhì)安全和性能。