智能化抓斗卸船機若干關(guān)鍵技術(shù)分析

摘 要：我國的海運碼頭如今正在不斷地增加，而海運碼頭每天所運輸?shù)呢浳锪扛桥c日劇增。貨物量的增加使得更多的海運從事者將目光聚焦在了海運貨物卸船方式上面，如何采用更加適應(yīng)潮流的貨物卸船方式從而提高卸船效率和搬運質(zhì)量就成為了一個普遍被關(guān)注的話題。

關(guān)鍵詞：智能化；抓斗卸船機；關(guān)鍵技術(shù)

我國的海上絲綢之路計劃使得我國的海運得到了極大的發(fā)展，而海運本身也是需要很多技術(shù)支持的，除了在海上運輸?shù)倪^程中需要極高的航海技術(shù)，在船只到達碼頭后對船上貨物進行卸貨也同樣需要技術(shù)支持。在貨物卸船中難度最大的貨物卸船應(yīng)當是散貨卸船，散貨卸船所指的是在海運中運載煤炭、化肥、蔗糖、谷物、礦石等運載船只的卸船工作，散貨運載船目前的運載量是僅次于集裝箱運載量的第二大海運運載船。而對于散貨運載船的卸貨而言其遠比集裝箱卸貨要困難的多，于是針對這樣的情況橋式智能化抓斗卸船機就應(yīng)運而生了，利用這種卸船機進行散貨卸船工作可以在最大程度上提高卸船的效率并且保證卸船的質(zhì)量。

1 橋式智能化抓斗卸船機的控制方式

橋式智能化抓斗卸船機有著不同的運行方式，通過對人工依賴程度的不同，我們將之分為手動、半自動、全自動三種。在當今智能化控制技術(shù)快速發(fā)展的情況下橋式抓斗卸船機也同樣走上了智能化的道路。橋式抓斗卸船機的智能化方面主要是表現(xiàn)在其防擺自動控制系統(tǒng)方面，這種自動控制系統(tǒng)在國內(nèi)的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛但是這種技術(shù)只是一種緩解司機工作中連續(xù)作業(yè)過于疲勞的一種途徑，其并不能真正實現(xiàn)橋式抓都卸船機的真正自動化工作，充其量也僅僅是一種半自動化的系統(tǒng)。在橋式抓斗卸船機的工作過程中其主要操作者和決策者依然還是橋式抓斗機的司機而非智能化程序，并且在對料點進行抓取時還是需要人工的幫助因此這種智能化抓斗卸船機如果真正想脫離人工還需要走一段很長的路，尤其是在人工智能對智能化抓斗卸船機的控制方面和對于貨物堆料點的檢測及圖像分析方面都還需要有更大的進步。下面就來介紹一下目前的幾種橋式抓都卸船機的控制方式。

1.1 傳統(tǒng)抓斗卸船機

手動卸船方式是對司機要求最高的一種卸船方式，司機在操作工程中必須高度集中精力，不能有絲毫差池，因此對手動卸船方式時，其操作難度也是最大的。司機用操作聯(lián)動臺上的手柄對車的行走和抓斗的速度及抓斗的開合進行控制。這個過程中需要司機具有極多的橋式抓斗卸船機的操作經(jīng)驗，對抓料點的控制與對抓斗擺動的控制都是一種相對主觀的工作起最考驗司機的操作水平。并且就算司機的經(jīng)驗老道但對于這些復(fù)雜的工作也依舊可能會在體力與腦力消耗過度的情況下出現(xiàn)失誤。

1.2 半自動抓斗卸船機已解決的技術(shù)難題及應(yīng)用

手動方式的抓斗卸船機其使用方式如上所述其使用起來相當麻煩并且對人工的要求也極高，司機必須高度集中精神這對司機的自身綜合素質(zhì)都有幾較強的需求并且就算是素質(zhì)達標的司機在如此高強度的工作中也難免會出現(xiàn)操作失誤的可能。并且手動的操作方式將通常橋式抓斗卸船機上面的可編程控制器與直接穿轉(zhuǎn)矩控制變頻器的性能進行了限制和扼殺，因為是全程人為操作致使這兩種控制器與變頻器形同虛設(shè)失去了原有的作用。相對于手動方式的卸船機操作半自動的卸船機操作則變得更加簡單，對司機的要求也沒有那么高，并且對于變頻器與控制其的使用方面也發(fā)揮了一定的應(yīng)有作用，這也是為何目前半自動橋式抓斗卸船機被眾多港口作為對卸船機發(fā)展的方向之一的原因。但是需要注意的是，就算實現(xiàn)了半自動卸船方式依然離不開司機的操作，半自動抓斗卸船機的優(yōu)點在于其對于抓料點的選擇以及抓斗過程中的擺動控制上有著比手動操作更多的優(yōu)勢。它的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在料點的選取和抓斗抓取兩過程。這兩個過程涵蓋了如何消除抓斗的擺動、怎樣實現(xiàn)抓斗避障、采用何種策略控制小車和抓斗的準確位置、如何保證安全性的同時提高卸船系統(tǒng)運行的效率。但是需要注意的是，目前半自動卸船方式的系統(tǒng)的精準性與可靠性并非那般盡如人意，因此在操作中其失誤率也是很高的，所以必須由司機一直進行輔助性的操作以保證其準確率與可靠性?，F(xiàn)階段已經(jīng)實現(xiàn)的半自動運行方式是：抓料過程由司機完成，抓取完畢后司機探下一個踏板，卸船機自動運行至料斗進行卸料工作，此過程中司機踩著踏板不放。卸料結(jié)束，卸船機自動運行。在半自動卸船機的操作過程中有一個極為影響其發(fā)展的技術(shù)難題，這個難題使得半自動卸船機的發(fā)展和應(yīng)用收到了很大的限制。這個技術(shù)難題就是半自動卸船機必須假設(shè)其內(nèi)外側(cè)位置是一成不變的，如果在實際操作中由于潮水的潮汐以及由于重力的減輕造成船身的傾斜或上浮都會使得其假設(shè)的位置發(fā)生改變，從而造成半自動卸船機的操作失誤。如果此時繼續(xù)采用半自動模式卸船將存在一定的危險。艙內(nèi)散貨物料為不規(guī)則分布狀態(tài)，為了提高卸船效率，卸船時應(yīng)該盡量滿斗抓料，同時為了避免埋斗等現(xiàn)象發(fā)生，啟動自動循環(huán)時，下一個循環(huán)船艙上方的返回點仍然需要司機手動設(shè)定。目前這種單循環(huán)半自動控制方式存在一定局限性，上一個循環(huán)與下一個循環(huán)之間的連接需要司機手動調(diào)整完成，但是這種調(diào)節(jié)方式需要很長一段時間的反復(fù)訓(xùn)練才能掌握，并且依然離不開司機的經(jīng)驗指導(dǎo)。

1.3 全自動卸船概念及技術(shù)難題

全自動卸船方式，應(yīng)當說這還是一種概念性質(zhì)的卸船方式目前還無法真正的制造出智能化橋式抓斗卸船機，全自動化指的是在整個卸船過程中都可以利用三維成像技術(shù)進行脫離人工的全自動卸船。通過以上分析，半自動運行方式已經(jīng)解決了控制方面的技術(shù)難題，進一步自動化的研究對象將是料點選擇算法問題。這個方面將智能定位、智能傳感、圖形與圖像處理、智能控制和余料清理等技術(shù)融合在一起，隨著科技的發(fā)展，這些技術(shù)已經(jīng)基本滿足智能化卸船機的需要，但是在實際應(yīng)用中因為目前人工智能化還沒有發(fā)達到可以脫離司機的判斷直接準確沒有危險地完成抓料過程，使得智能化全自動抓斗卸船機還處于一個研究階段，無法徹底地被應(yīng)用和普及開來。

2 智能化抓斗卸船機的抓料點連續(xù)自動定位算法

首先我們要有一個已經(jīng)實現(xiàn)全自動化抓斗卸船機的前提，那在這個前提下其最大的困難應(yīng)當就是抓料點的連續(xù)自動地位算法。想實現(xiàn)全自動并且具有較高準確性的連續(xù)自動定位抓料點必須通過三維成像技術(shù)利用激光進行全區(qū)域的散貨掃描。但是這卻是不切實際的，因為不可能每次抓料都能去進行這種耗時很長的三維成像技術(shù)的激光掃描，因此如何在不用全區(qū)域掃描的情況下進行精準的抓料點連續(xù)自動定位就成為了一個技術(shù)難題。為了提高效率和節(jié)省時間沒有人會采用每次抓料都需要全區(qū)域掃描的智能化抓斗卸船機技術(shù)。因此如果想要這種技術(shù)普及就必須先解決抓料定位問題。對于這個問題最好的解決方法就是在抓料的過程中進行局部位置數(shù)據(jù)的重新建設(shè)，即在重新進行全區(qū)域掃描的前提下對于每一個被抓斗取料完成的區(qū)域進行一次局部數(shù)據(jù)重建，然后再將這些數(shù)據(jù)直接更新到原有的全區(qū)域掃描的數(shù)據(jù)中，實時更新從而達到不重新全區(qū)域掃描也可以進行精準抓料的效果。

3 結(jié)束語

關(guān)于智能化抓斗卸船機的技術(shù)難題實際上還有很多，但是在這里就無法一一贅述了，其實如果想實現(xiàn)智能化抓斗卸船機還是需要高度發(fā)達的人工智能支持，目前這種人工智能還停留在概念階段，所以智能化抓斗卸船機還有很長的一段路要走。

參考文獻

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