多形宏毅：关于工程机械智能化的思考

2023年3月28日，由中机科（北京）车辆检测工程研究院有限公司指导，《工程机械与维修》杂志主办，匠客工程机械承办的“2023中国工程机械年度产品TOP50颁奖典礼”在北京盛大举行。在2023中国工程机械年度产品发展（北京）论坛上，三一集团总裁助理、大挖研究所所长多形宏毅做了以「 关于工程机械智能化的思考」为主题的重要演讲。

工程机械智能化的必要性

工程机械智能化是指基于数字化硬件为基础的大数据处理、算法软件开发，通过网络信息化技术，实现单机设备使用的自动化、远程监控、检测、预报、诊断与维护，并在此基础上，利用云端大数据及软件开发，实现机群智慧化施工，达到精准、高效、安全的作业。

目前，挖掘机作业存在的难题包括：大面积精准修斜坡、整平，盲挖施工，作业精度低。多工况作业，依赖操作经验，仅凭视觉、感觉操作，综合效率低。多工况作业，依赖操作经验，仅凭视觉、感觉操作，综合效率低。挖掘机作为工程机械行业最具有代表性的产品，技术含量最高，市场保有总量最大，被称为工程机械行业“皇冠上的明珠”，挖掘机智能化的发展直接影响工程机械发展的方向。工程机械的智能化、无人化是行业趋势，大型挖掘机产品的智能化是未来矿山无人化的最关键因素，未来我们将重点攻克智慧矿山场景。

智能化基础

挖掘机电控化技术包括挖掘机电控化技术、先导级电控化、信息传感技术等。挖掘机自动化技术包括多模式预设、远程遥控、安全作业、辅助作业等内容。多模式预设技术可根据挖掘机和矿车的相对位置，预设多种工况模式，操作手可以根据现场实际作业工况实时选择，提高作业效率。云台随动、远程遥控技术，通过双目3D、云台随动系统、MR混合现实技术，实现遥控、图像无线传输，实现遥控车远程操作、手持遥控器移动操作，达到远程操控室操作与原驾驶室同等视觉效果。

轨迹控制技术可根据姿态信息和负载压力实现闭环控制，实现齿尖位置的精准计算。齿尖定位即通过加装在挖掘机工作装置、平台的姿态传感器，得到齿尖坐标。闭环控制即通过挖机齿尖当前位置与目标位置的差值，调整阀芯、限流比例阀实现对主阀、主泵的控制，最终实现齿尖位置沿目标位置移动。

全方位、多层次自防护技术，通过雷达探测报警，然后通过全景摄像头自主识别人或物，并实施安全评价，启用安全保护功能。在挖机前后左右加装高清摄像头，通过图像拼接，实现全景视野。在挖掘机周围（左、右、后侧）平台边梁及配重侧布置雷达传感器，当人靠近挖掘机周围设定范围，挖掘机发出报警提示声音。挖掘机作业时，碰到电子围栏设定区域时，机器停止动作，发出声光报警。

智能化应用场景

近年来，挖掘机市场越来越细分化，对性能要求越来越高。精准修斜坡、整平，盲挖（水下、雾天）施工中，现有挖机精度不能保证。多工况作业依赖操作经验，凭视觉、感觉操作，综合效率低下。危险作业（抗震救灾、有毒环境、危险隧道等）中，安全不能保证。

智能化应用场景主要包括：精准作业、盲挖作业、多工况作业、危险作业等。SY365智能挖掘机机，可实现一键辅助平地、修坡，无人驾驶自动挖掘、甩方、装车等功能，自动挖“二维码”收录至浙江卫视《智造将来》科技创新专题篇。采用挖掘机轨迹控制技术的SY950E水下自动整平船挖，25m加长臂实现水下17m的基床自动整，达到齿尖运行过程中高程差在±5cm以内的预期目标。SY650智能机、SY980、SY1250等设备均采用多模式预设技术，实现人机交互及实时作业模式选择功能。SY215、SY365智能挖掘机应用到“中国武警交通部队”抢险救援和危险处理，并实现远程多属具遥控操作。

智能化发展趋势

智能化发展趋势包括智能化元器件应用、大数据库建立、5G技术应用、无人机辅助施工等几个方面内容。元器件的开发包括各类传感器、无人机、雷达等。大数据库建立后，操作手可根据工况，通过人机交互界面调整参数，并上传至云平台，实时更新，形成云端作业数据库，经多目标函数分析，给客户提供最优化的工况参数。5G技术应用即采用自主研发的图像算法，实现复杂动作下的立体成像。采用5G网络，有助于降低传输时延，提升作业效率。

无人机辅助施工技术是指，通过无人机扫描初始施工地形，自动进行测绘，形成三维数字地图。三维数字地图上进行施工图设计。同时可在三维数字地图可以直接选取行走路线，科学规划行走路线，从而实现自主路径及作业规划。智能控制平台向云服务器发送挖掘机当前位置，位置通过云服务器发送给三维控制平台。三维远程控制平台向云服务器发送作业指令，作业指令再通过云服务器发送给智能控制平台。