王尚東 屈偉

[摘要]工程建設行業(yè)是現(xiàn)階段我國經濟發(fā)展的支柱型產業(yè)，如何在保證質量的前提下提高工程建設效率一直都是企業(yè)發(fā)展所面臨的重大課題。近年來，隨著計算機技術和科學技術的飛速發(fā)展，機器人在工程機械行業(yè)中的應用引起了行業(yè)的高度重視。文章首先對機器人在工程機械行業(yè)中的應用特點進行簡要介紹，并在此基礎上對其關鍵技術進行探討，以此來為日后機器人在工程機械行業(yè)中的有效應用提供參考。

[關鍵詞]機器人 工程機械行業(yè) 應用 關鍵技術

近年來，我國社會經濟發(fā)展步入了一個全新時期，對工程建筑行業(yè)發(fā)展也提出了新的要求。在新時期背景下，建筑行業(yè)除了要保證自身產品質量外，還要盡可能提升自身的經濟效益和社會效益，這樣才能夠在激烈的市場競爭中占據一席之地。機器人的出現(xiàn)讓工程建筑行業(yè)的發(fā)展達到了這一需求，在工程建筑行業(yè)中發(fā)揮著不可替代的作用。

一、機器人在工程機械行業(yè)中的應用特點

工業(yè)機器人的普及與發(fā)展要追溯到上個世紀60年代，因為機器人技術不單單融合了機、電、液、微機處理等技術，而且還加入了先進的人工智能技術、自動控制技術和仿生等學科，可以應用于社會多個領域中，因此，受到了人們的高度重視。自從機器人技術應用以來，成果最為顯著的要數(shù)制造業(yè)，因為制造業(yè)環(huán)境也其他行業(yè)相比相對靜止，對于機器人的應用具有良好的可控性和可預測性，并且對機器人沒有智能化要求。但在工程施工中的應用則不然，由于工程施工環(huán)境復雜、多變，而且具有很強的突發(fā)性和不可控因素，如在鉆鑿炮孔過程中，隨時可能遭遇圍巖地質、地壓突變，以至發(fā)生“卡釬”等;鏟裝時鏟齒插入非起爆的礦石裂縫，則會使載荷陡增而發(fā)生“失速”或“熄火”等。所以，若想讓工業(yè)機器人符合工程施工需求，除了要滿足工程齊全之外，還要確保能夠適應多變的工程施工環(huán)境，并對這種變化自動、及時的做出響應，應該具有判斷、決策和執(zhí)行的能力。換句話說，與制造業(yè)機械人相比，工程機械機器人要具有智能性。

二、工程機械機器人的關鍵技術

（一）適用于工程機械的并聯(lián)機構即各種基本構型

結構簡單、剛度大、動態(tài)性能好是以并聯(lián)機構為基礎構型的機器人的幾大優(yōu)點，正因為如此，所以現(xiàn)階段此類機器人在社會發(fā)展的多個領域都有應用。就以往并聯(lián)機構類機器人的運行情況來看，為了將此類機器人的優(yōu)點最大限度發(fā)揮出來，技術人員可以通過更換并聯(lián)機構末端執(zhí)行器來進一步對機器人的功能進行優(yōu)化和完善。所以，將機器人技術應用到工程建設中，工作人員一定要結合工程施工的實際需求，對機器人技術進行深入研究，并在此基礎上分析不同類型并聯(lián)機構的結構、特性，然后將其合理應用到工程建設中，收獲最佳應用效果。

（二）精度及動態(tài)測量

在機器人技術應用和發(fā)展過程中，精度和動態(tài)測量是兩個十分重要的指標。同樣以并聯(lián)機構機器人為例，在精度方面，其主要體現(xiàn)在末端執(zhí)行器的位置誤差。研究表明，機器人在應用過程中之所以會出現(xiàn)誤差，其原因基本上都是由零部件制造、裝配、鉸鏈間隙、伺服控制、載荷及熱變形等因素導致的。此外，機器人本身結構、系統(tǒng)特性和作業(yè)中振動等因素也是導致誤差出現(xiàn)的重要原因。為了提高精度，減小誤差，技術人員需要做好兩方面的工作：一是對機器人的零部件進行優(yōu)化，推行專業(yè)化、規(guī)?；a，并保證其安裝精度，減小鉸鏈間隙;其次是要設置精度測量、反饋和誤差修正系統(tǒng)，方便及時發(fā)現(xiàn)誤差，第一時間采取相應的整改措施，保證機器人技術應用的有效性。

（三）工作空間

所謂工作空間，主要指的是末端執(zhí)行器上某一給定參考點可以到達的點的集合?，F(xiàn)如今，工作空間已然成為衡量機器人性能的重要指標，尤其對于應用在工程建設中的機器人而言，這一指標是否滿足要求至關重要，研究表明，機器人工作空間與機器人的結構構型、結構參數(shù)，以及關節(jié)變量的允許活動范圍密切相關。近年來，為了進一步提升機器人的工作空間，技術人員嘗試通過對冗余自由度的調節(jié)來達到目標，但實際上，這一方法確實能夠將因機器人工作空間小而不能滿足作業(yè)要求這一問題解決，但若想準確、容易的獲取任意一種工程機械中機器人的工作空間，并正確分析工作空間的奇異性等，還存在許多困難，需要技術人員在未來的時間里繼續(xù)對其進行深入研究。

（四）控制系統(tǒng)和控制策略

作為工程機器人的控制系統(tǒng)，在設計時，既要為機器人末端執(zhí)行器完成高精度、高效率的作業(yè)實行實時監(jiān)控，通過所配備的控制系統(tǒng)軟、硬件，將執(zhí)行器的坐標數(shù)據及時轉換成驅動執(zhí)行器的控制數(shù)據，使之具有智能化、自適應系統(tǒng)變化能力，還要采取有多個控制通路或多種形式控制方式的策略。必須擁有自動、半自動和手工控制等控制方式，以應對各種突發(fā)情況下，通過人機交互選擇后，仍能完成定位、運移、變位、夾持、送進、退出與檢測等各種施工作業(yè)的復雜動作，使機器人始終能按照人們所期望的目標保持正常運行和作業(yè)。

三、結語

綜上所述，隨著我國工程建筑行業(yè)發(fā)展腳步的不斷加快，機器人在工程機械行業(yè)中的應用將成為一個必然趨勢。就我國目前此方面工作開展的現(xiàn)狀來看，仍然存在一些有待解決的問題，這就需要技術人員要從問題本質入手，結合工程機械行業(yè)發(fā)展的實際需求對機器人技術進行不斷更新與完善，切實提高機器人性能，進而將其作用在工程機械行業(yè)中的優(yōu)勢最大限度發(fā)揮出來，更好的促進我國社會經濟的長足發(fā)展。