Research Status and Development Trend of Intelligent Excavators

摘要: 智能化挖掘机是传统挖掘机与人工智能、自动控制和信息物理网络等技术深度融合的产物。相对于传统挖掘机,其拥有更高的功率利用率及作业精度,集远程作业、环境感知、智能诊断为一体,在抗震救灾、太空及水下作业等领域都有广阔的应用前景。然而挖掘机液压系统具有强非线性、流量耦合、时变等特点,而工作装置又存在动力学耦合和负载不确定性,结构简单、参数依赖度低、高精度的智能控制算法将提高挖掘机自主作业精度;由于视觉传感器易受光照、气象条件影响,研究多传感器融合及其智能算法将提升挖掘机的环境感知能力;液压系统故障模式隐藏性高,受机载设备硬件限制,探索非冗余小规模深度学习网络和压缩感知技术是实现在线智能故障诊断的关键。从轨迹控制、环境感知、远程控制与智能故障诊断四个方面,综述了挖掘机智能化的国内外研究现状;指出了智能化挖掘机发展存在的问题与发展趋势;最后根据现有研究成果得出了五点结论。