智能挖掘机设计与控制系统

一、引言

智能挖掘机作为一种新型的挖掘机设备，得益于先进的技术手段，能够实现更加灵活高效的挖掘操作，对于建筑工地、矿山等

领域的挖掘作业具有重要的意义。本文将介绍智能挖掘机的设计

与控制系统。

二、设计系统

智能挖掘机的设计系统可以分为软件系统和硬件系统两部分。

软件系统主要进行控制策略的设计和调试，硬件系统则依赖于相

关控制单元对机器的操作实现。

2.1 软件系统

软件系统的设计包括底层实时操作系统、中间层控制模块和上

层上位机系统。底层实时操作系统主要是控制机器进行各种动作，如行驶、转弯、挖掘等。中间层控制模块提供自动控制、导航和

自主决策等功能，上位机则用于显示和管理机器状态信息。整个

系统需要实现良好的连接和交互，才能提供高效的控制。

2.2 硬件系统

硬件系统主要由挖掘机主体结构、动力系统和控制单元三部分构成。挖掘机主体结构涉及到各种机械部件的设计和制造，包括机架、旋转系统、工作装置等。动力系统包括内燃机、电动机、变速器等，为机器提供动力支持。控制单元包括操纵杆、控制按钮、驾驶室等，驾驶员通过这些控制单元实现对机器的操作。

三、控制系统

智能挖掘机的控制系统主要是从底层控制到高层控制全面覆盖的体系，包括传感器、执行机构、控制器和算法决策等四部分。

3.1 传感器

传感器是智能挖掘机的关键组成部分，对机器进行各种状态参数的监测，如温度、压力、速度、姿态等，将这些信息传递到控制器中。常见的传感器包括陀螺仪、加速度计、温度传感器等。

3.2 执行机构

执行机构是机器动作控制的重要支持部分，能够根据控制信号实现机械臂、斗齿等操作。常见的执行机构包括油缸、电机、齿轮箱等。

3.3 控制器

控制器是智能挖掘机的关键部件之一，能够对各种传感器和执行机构进行联动控制，实现机器的自主操作。控制器的设计需要保证高精度的信号采集以及良好的算法决策。

3.4 算法决策

算法决策是智能挖掘机控制系统的智能化核心，能够根据传感器采集的信号和控制器的指令，实现机器的自主决策，将实时的操作需求转化为高效的机器动作，提高挖掘效率和准确率。

四、总结

智能挖掘机的设计与控制系统是一个十分庞大的系统，针对不同的应用领域，控制系统可能会有所差异。本文介绍了智能挖掘机的设计和控制系统，包括软件系统和硬件系统，控制系统的四个部分，展示了现代化技术手段在机器操作领域的广泛应用。随着科技的进步，智能挖掘机的控制系统也将持续发展，提供更加高效、精准的挖掘作业操作。

挖掘机液压系统设计

挖掘机液压系统设计(共24页) -本页仅作为预览文档封面，使用时请删除本页-

目录绪论----------------------------------------3 1.1现代液压技术的发展状况---------------4 1.2液压传动的研究对象-------------------4 1.3液压传动的组成-----------------------4 1.4液压传动的优缺点---------------------5 液压传动的主要优点------------------5 液压传动的主要缺点------------------5 1.5液压技术的发展应用-------------------6 、液压传动在各类机械中的应用---------6 、液压传动技术的发展概况-------------7 第1章挖掘机的液压系统----------------------8挖掘机的工作循环及对液压系统的要求-----8 W Y—100挖掘机液压系统的工作原理-------9 第3章液压系统的设计-----------------------12明确设计要求进行工况分析---------------12 确定液压系统的主要参数-----------------13 液压缸的载荷组成计算-----------------13 液压马达的负载-----------------------15 计算液压缸的主要结构尺寸和液压马达的排---------------------------------------15 液压缸的设计计算---------------------15 液压马达的设计计算-------------------16 液压泵的确定与所需功率的计算-----------17 液压泵的确定-------------------------17 选择液压泵的规格--------------------18 阀类元件的选择-------------------------18 选择依据----------------------------18 选择阀类元件应注意的问题------------18

工程机械控制智能控制技术运用

关键词：智能控制技术；工程机械；压路机；推土机；挖掘机随着我国机械制造行业的飞速发展，工程项目数量逐年增加，作业环境越来越复杂，如果采用传统的作业方式，作业效率低，已无法满足行业发展需求。在工程机械控制过程中，利用智能化控制技术不仅可以提升机械作业效率，而且能显著减少工程机械安全事故的发生。 1智能控制技术智能控制技术被称作自动化控制技术，在工程机械控制环节应用此项技术，可以明显减少人工作业量。同时，在智能控制条件下，机械可以快速感知外界环境变化情况，并获得有效信息，实施动态化控制，确保机械处于最佳运行状态。在工程机械智能化控制环节，系统需要快速收集外部信息，由于系统具有较强的感知能力，一旦外部环境发生变化，能快速感知、收集信息。针对收集到的各类信息数据，系统能进行思维判断，找到有用信息，快速存储到系统当中进行处理。信息处理完毕后，系统做出决策并执行，获得良好的智能化控制效果。例如，在大型挖掘机中，通过合理安装液压系统，针对各项运行参数进行准确识别，系统通过识别各项参数，严格控制运行压力，包括泵输油压力等，并对导手柄位移与系统流量进行检测，一旦发现故障，可以及时暂停运行，系统做出正确决策之后，控制器能控制驱动发动机油门，确保发动机的输出功率与转速满足规定要求。 2智能控制技术在工程机械控制中的具体运用 2.1在挖掘机中的运用基于挖掘机的特点，通过应用智能化技术，加大智能化控制力度，不仅能调整负载形式，而且可以加强动力控制，确保挖掘机输出功率长时间处于稳定状态，而其内部负载系统能自动调节发动机动力输出，在具体操作过程中减轻作业人员的工作强度。通过运用动力控制模式，挖掘机可以结合外部施工情况，包括工程施工难度，加强动力输出控制，体现按需分配的特点，不断提高挖掘机整体运行效率。在挖掘机中采取自动化控制技术，能对机械设备操作程序进行有效控制，取得良好的控制效果，相关控制参数如表1所示。没有应用智能技术之前，需要在挖掘机内部安装发动机，加强系统功率控制，同时对其液压功率进行严格管控，确保挖掘机能安全运行。智能化技术运用可以结合挖掘机特点，包括其主泵运行状态有效调节系统的输出功率，节省燃油，提升系统的安全性、稳定性[1]。如果发动机内部的液压油流量比较小，控制系统可以实现自动调节，确保挖掘机发动机能稳定运转。 2.2在压路机中的运用智能技术运用到工程压路机中，主要是利用传感器与显示表，压路机振动频率可以结合周围作业环境调节。如果土壤含水量高，可以降低振动频率；如果土壤含水量低、土层硬度大，则需要提高振动频率。智能化控制系统主要包含BCMO3系统，将压路机内部信息传递到控制系统，作业人员结合系统所提供的各项数据进行控制。此外，智能技术可以为压路机后续维护与保养提供便利，若压路机作业时间过长，系统发出报警，作业人员需及时保养、维护。同时，压路机运行环节发生故障，系统快速显示故障信息，作业人员根据信息准确找到故障原因并进行处理。应用智能化技术，作业人员可以详细了解压路机运行情况，管理人员通过分析压路机运行参数掌握施工质量，并采取科学的控制对策，确保工程质量符合设计要求[2]。要想提升压路机控制效果，应用智能化控制技术需要编程CAN总线式仪表，合理设定压路机行驶速度，确保压路机的倒车速度和前进速度保持相应比例。结合压路机各个档位行驶速度，智能人机界面设置速度比效果更有保障，具体的设定数据见表2。在压路机中，智能化控制系统根据设定目标组织连续性检测，如果压实作业参数错误，系统自动调整获得良好的压实效果。检测人员结合路面摊铺压实情况，定期进行检测，智能化控制技术运用可以提高压实质量，避免出现错误检测数据。对于检测人员而言，需要考虑路面材料硬度与温度变化情况，输入准确数据。 2.3在推土机当中的运用以往施工过程中主要是机械操作人员和测量人员密切配合，由于操作人员工作强度较大、成本高，一旦与测量人员出现分歧，会严重影响工程质量[3]。对于推土机激光2D智能找平系统，利用激光发射器在作业区域上部构建水平面或者坡面，安装到推土机接收器中，准确测量基准面高差。同时，安装在推土机驾驶室内部的激光接收器能同步显示，帮助操作人员了解推土机位置，从而有效控制机械。通过此系统无需测量人员提前放线、现场指挥，只需操作人员在驾驶室内合理控制操作高程，达到厘米级控制精度。例如，在某工程项目中，通过在推土机内部设置激光发射器，操作室内部设置激光接收器，施工作业效率明显提高，具

智能挖掘机设计与控制系统

智能挖掘机设计与控制系统一、引言智能挖掘机作为一种新型的挖掘机设备，得益于先进的技术手段，能够实现更加灵活高效的挖掘操作，对于建筑工地、矿山等领域的挖掘作业具有重要的意义。本文将介绍智能挖掘机的设计与控制系统。二、设计系统智能挖掘机的设计系统可以分为软件系统和硬件系统两部分。软件系统主要进行控制策略的设计和调试，硬件系统则依赖于相关控制单元对机器的操作实现。 2.1 软件系统软件系统的设计包括底层实时操作系统、中间层控制模块和上层上位机系统。底层实时操作系统主要是控制机器进行各种动作，如行驶、转弯、挖掘等。中间层控制模块提供自动控制、导航和自主决策等功能，上位机则用于显示和管理机器状态信息。整个系统需要实现良好的连接和交互，才能提供高效的控制。 2.2 硬件系统

硬件系统主要由挖掘机主体结构、动力系统和控制单元三部分构成。挖掘机主体结构涉及到各种机械部件的设计和制造，包括机架、旋转系统、工作装置等。动力系统包括内燃机、电动机、变速器等，为机器提供动力支持。控制单元包括操纵杆、控制按钮、驾驶室等，驾驶员通过这些控制单元实现对机器的操作。三、控制系统智能挖掘机的控制系统主要是从底层控制到高层控制全面覆盖的体系，包括传感器、执行机构、控制器和算法决策等四部分。 3.1 传感器传感器是智能挖掘机的关键组成部分，对机器进行各种状态参数的监测，如温度、压力、速度、姿态等，将这些信息传递到控制器中。常见的传感器包括陀螺仪、加速度计、温度传感器等。 3.2 执行机构执行机构是机器动作控制的重要支持部分，能够根据控制信号实现机械臂、斗齿等操作。常见的执行机构包括油缸、电机、齿轮箱等。

基于EPEC2024的遥控挖掘机电气控制系统设计

基于EPEC2024的遥控挖掘机电气控制系统设计佘江雪;赵立宏;王湘江;邓搴【摘要】To realize safe operation of excavator in harsh environment, the control system with wireless remote control function for the excavator is put forward. On the basis of the mechanical pilot system of the original excavator,the electrical system of the exca-vator is redesigned.The EPEC2024 controllers are used as the core of the electric system to directly drive the linear throttle motor and the electro-hydraulic proportional reducing valve,thus realizing the effective control of the diesel engine and the working and running devices.The remote control instructions and the status parameters transfer between the controllers and the remote control device are realized in the system through the CAN bus. The control program is developed for the whole electrical system by using CodeSys2.1 software. It lays the foundation for intelligently controlling the remote control excavator.%为实现挖掘机在恶劣环境中安全作业,提出了具有无线遥控功能挖掘机系统.在原有挖掘机的机械先导系统基础上,对挖掘机的电气系统进行重新设计.EPEC2024控制器作为电气系统的核心,直接驱动直线油门电机和电液比例减压阀组,实现柴油发动机工作和行走装置的有效控制.系统通过CAN总线,完成控制器和遥控装置之间遥控指令和状态参数的传递.采用CodeSys2.1软件开发了控制程序,整个电气系统设计为遥控挖掘机的智能控制打下了基础. 【期刊名称】《机械制造与自动化》【年(卷),期】2018(000)001

智能控制技术在工程机械控制中的应用

智能控制技术在工程机械控制中的应用随着科技的不断进步，智能控制技术在各个领域得到了广泛应用，工程机械控制也不例外。智能控制技术通过对机械设备的自动化控制和智能化管理，使工程机械的生产效率和安全性得到了极大提高。本文将从以下几个方面详细介绍智能控制技术在工程机械控制中的应用。一、智能控制技术在挖掘机中的应用挖掘机是工程机械中常见的一种，它主要用于土方作业、矿山开采等领域。在传统的挖掘机操作中，需要由人员对其进行操作，这种方式存在着安全隐患和效率低下等问题。而采用智能控制技术后，可以实现挖掘机的自动化作业。例如，在挖掘前需要进行地质勘测，并将勘测数据输入到系统中，系统会根据数据自动调整挖掘深度、角度和速度等参数，并且可以实时监测作业过程中是否出现异常情况，从而保证了作业安全性和效率。二、智能控制技术在起重机中的应用起重机是工程机械中常见的另一种，它主要用于吊装和运输重物。在传统的起重机操作中，需要由人员对其进行操作，这种方式存在着安全隐患和效率低下等问题。而采用智能控制技术后，可以实现起重机

的自动化作业。例如，在起吊前需要进行重量测量，并将测量数据输入到系统中，系统会根据数据自动调整起吊速度、高度和角度等参数，并且可以实时监测作业过程中是否出现异常情况，从而保证了作业安全性和效率。三、智能控制技术在路面机械中的应用路面机械主要用于公路建设和维护等领域。在传统的路面机械操作中，需要由人员对其进行操作，这种方式存在着安全隐患和效率低下等问题。而采用智能控制技术后，可以实现路面机械的自动化作业。例如，在铺设沥青前需要进行路面勘测，并将勘测数据输入到系统中，系统会根据数据自动调整沥青铺设厚度、速度和角度等参数，并且可以实时监测作业过程中是否出现异常情况，从而保证了作业安全性和效率。四、智能控制技术在混凝土机械中的应用混凝土机械主要用于建筑施工等领域。在传统的混凝土机械操作中，需要由人员对其进行操作，这种方式存在着安全隐患和效率低下等问题。而采用智能控制技术后，可以实现混凝土机械的自动化作业。例如，在混凝土浇筑前需要进行模板勘测，并将勘测数据输入到系统中，系统会根据数据自动调整混凝土浇筑厚度、速度和角度等参数，并且可以实时监测作业过程中是否出现异常情况，从而保证了作业安全性和效率。

智能控制技术在工程机械上的应用

智能控制技术在工程机械上的应用一、引言工程机械是指在建筑、公路、水利、能源等领域中使用的各种机械设备。随着科技的不断进步，智能控制技术在工程机械上得到了广泛应用。本文将详细介绍智能控制技术在工程机械上的应用。二、智能控制技术的基本原理智能控制技术是指通过计算机和传感器等装置对被控对象进行实时监测和分析，并根据预先设定的规则进行自动化控制的一种技术。其基本原理包括以下几个方面： 1. 传感器检测：通过安装在被控对象上的传感器，实时监测被控对象各项参数的变化。 2. 数据采集：将传感器所采集到的数据通过计算机进行采集，并进行数据处理和分析。 3. 控制策略：根据预先设定好的规则，选择合适的控制策略，对被控对象进行自动化控制。

4. 反馈调节：通过对被控对象进行反馈调节，使其达到预期效果。三、智能控制技术在挖掘机上的应用挖掘机是一种常见的工程机械，其主要作用是进行土方、石方等物料的开挖和装载。下面将详细介绍智能控制技术在挖掘机上的应用。 1. 智能化操作系统：利用计算机技术，对挖掘机进行智能化升级，使其具备更高的操作效率和精度。 2. 传感器监测系统：通过安装在挖掘机上的传感器，实时监测各项参数的变化，如负荷、速度、角度等。 3. 自动化控制系统：根据预先设定好的规则，选择合适的控制策略，对挖掘机进行自动化控制。 4. 智能化安全保护系统：通过对挖掘机进行智能化升级，增加安全保护系统，提高工作效率和安全性。四、智能控制技术在压路机上的应用压路机是一种常见的工程机械，其主要作用是进行道路、桥梁等建筑

物表面的压实。下面将详细介绍智能控制技术在压路机上的应用。 1. 智能化操作系统：利用计算机技术，对压路机进行智能化升级，使其具备更高的操作效率和精度。 2. 传感器监测系统：通过安装在压路机上的传感器，实时监测各项参数的变化，如振动频率、轮胎压力等。 3. 自动化控制系统：根据预先设定好的规则，选择合适的控制策略，对压路机进行自动化控制。 4. 智能化安全保护系统：通过对压路机进行智能化升级，增加安全保护系统，提高工作效率和安全性。五、智能控制技术在起重机上的应用起重机是一种常见的工程机械，其主要作用是进行重物的吊装和运输。下面将详细介绍智能控制技术在起重机上的应用。 1. 智能化操作系统：利用计算机技术，对起重机进行智能化升级，使其具备更高的操作效率和精度。 2. 传感器监测系统：通过安装在起重机上的传感器，实时监测各项参

挖掘机液压系统优化设计研究

挖掘机液压系统优化设计研究挖掘机作为一种常用的工程机械，应用广泛。然而，其液压系统有时候会出现一些问题，如管路震动、泄漏、温度过高等，这些问题不仅影响了设备的正常运作，而且可能带来一些安全问题。因此，挖掘机液压系统的优化设计研究具有重要的意义。一、液压系统的作用及结构液压系统是指利用液体为工作介质的能源传输和控制系统。挖掘机的液压系统主要由液压泵、液压油箱、液压马达、液压缸、油管、液压控制阀等组成。其作用是将液体能量转换成机械能量，使挖掘机各部件实现工作，同时控制机械臂、斗杆和铲斗等部件的运动，从而实现挖掘、移动和装载等操作，提高工作效率。二、液压系统优化设计的方法和途径 1.选择合适的液压元件液压系统的优化设计首先应该选择合适的液压元件，例如，合适的液压泵、液压马达、液压缸、液压控制阀等。这些元件的选择应考虑其性能、质量和价格等因素，确保满足挖掘机工作的需要，并且具有较高的工作可靠性。 2.设计合理的管路系统管路系统设计合理与否关系到液压系统的正常工作和性能表现。合理的管路系统能够减小管路震动和泄漏，保障液压系统的正常运作，并提高液压系统的工作效率。因此，在液压系统优化设计中，应该注重管路的布置、孔径、长度和材质的选择等方面。 3.合理的液压油选择

液压油在液压系统中起重要作用。合理的液压油选择能够确保液压系统的正常工作，减少液压系统的磨损和腐蚀，并延长液压元件的使用寿命。因此，在液压系统的优化设计中，应注意选择合适的液压油，并根据液压系统的工作情况进行对油的更换和清洗。 4.合理的系统控制方式液压系统的控制方式直接影响到装载机的操作和维修。故，为了保障装载机的安全性，应注意液压系统的控制方式的合理性。三、液压系统优化设计的效果经过液压系统的优化设计，能够大大提高挖掘机的工作效率，并降低了设备的维护成本。其效果还可以体现在以下几个方面： 1.减小管路震动和泄漏液压系统的优化设计能够减小管路震动和泄漏，保障液压系统的正常运作，并提高液压系统的工作效率，从而降低了设备的维护成本。 2.提高设备运行的稳定性液压系统的优化设计能够提高设备运行的稳定性，使其工作更加平稳、高效，从而保障设备的安全性和稳定性。 3.延长设备的使用寿命液压系统的优化设计能够延长设备的使用寿命，减少设备的故障率，并降低设备的维修成本。四、结论挖掘机液压系统的优化设计研究是一项必要的工作。液压系统的作用和结构、优化设计的方法和途径以及对液压系统的作用、性能进行提高的效果进行了介绍，

智能控制技术工程机械控制

智能控制技术工程机械控制 1。掌握目标和策略在实际工作中，极其的作业形式和作业方法都存在着肯定的差异，所以智能掌握技术在掌握目标和掌握策略的选择上也存在着很大的不同。在智能掌握技术应用于挖掘机领域方面，其主要要实现的掌握目标就是要实现节能环保，同时也要提高机械生产的效率。智能掌握技术使用在压路机领域方面主要就是要实现碾压的质量和压实的速度。当前挖掘机主要有两种掌握策略，一是“负载适应掌握”另一种是“动力适应掌握”。负载适应掌握主要就是指在发动机发出功率已经稳定的状况下，液压系统能够依据实际的需要对自身的运行状态进行适当的调整，从而使其能够以最正确的状态来完成工作。动力适应掌握就是在实际的工作中发动机要依据运行的详细状况支持发动机的动力输出，这也极大的节省了能源。采纳“负载适应掌握”技术的挖掘机，一般设有几种动力选择模式，如最大功率模式，标准功率模式和经济功率模式，每种模式下的发动机输出功率基本恒定，同时液压泵业设有几条恒功率曲线与之匹配。由于系统中采纳了发动机速度传感掌握技术〔ESS掌握技术〕，在匹配时将每种功率模式下的泵的汲取功率设定为大于或等于该模式下的发动机输出功率，这样可以使液压系统充分汲取利用发动机的功率，削减能量损失。还可以通过对泵的汲取功率的调整，协调负载与发动机的动力输出，避开发动机熄火。在实际的工作中，操作人员需要依据作业面的详细状况选择发动机电费模式，所以这种方式在实行的过程中还需要肯定的人工参加，

假如操作不当，特别简单造成铺张的现象。采纳动力适应掌握以后挖掘机就能够开启自动掌握的模式，在作业的过程中，该技术可以依据实际的需要为发动机的运行供应肯定的动力，这样也有效的避开了资源和能源的铺张现象，该系统可以依据机械运行的实际需要来供应动力，在运行的过程中不需要过多人工的操作和参加，在经济性和高效性上都有着很好的表现。这一系统的运行思路是让机器对施工的详细状况进行有效的识别，同时依据其分析的详细状况制定适当的解决方法，发动机和该系统在运行的过程中会对运行的状态进行适当的调整，这样就能够保证其在运行的过程中处于良好的状态。在挖掘机灵能掌握技术中还需要一些节能和为操作供应便利的方法，采纳这些方法能够更好的对系统进行维护和保养，能够更加有效的提升整个系统的性能和运行质量。智能压路机在使用智能掌握技术的过程中需要依据设定的质量和目标对压实的效果进行有效的检测和掌握，同时还要通过系统的自我调整来查找最正确的`解决方案。 2。掌握方法，任何智能掌握系统包含三个过程：〔1〕采集信息；〔2〕处理信息并做出决策和思索；〔3〕确定执行。挖掘机是通过检测液压系统得运行参数来识别载荷大小的，如检测液压系统中泵的掌握压力，泵的输油压力和各机构〔行走，回转，动臂提升和斗杆收回〕的工作压力等。有的还检测先导手柄的位移量和系统流量等。挖掘机掌握器依据采集的信息，通过模糊掌握理论推理出所需功率的大小和发动机的最正确转速。执

前装挖掘机智能辅助控制系统的设计与实现

前装挖掘机智能辅助控制系统的设计与实现前装挖掘机是工程施工中常用的机械设备，其工作效率和作业质量直接影响到工程进度和质量。然而，传统的前装挖掘机操作方式为手动控制，工作效率低下、易受操作人员水平影响等问题普遍存在。为了提高前装挖掘机的工作效率和自动化水平，智能化技术得到了广泛的应用和推广。本文将重点介绍前装挖掘机智能辅助控制系统的设计与实现。一、概述前装挖掘机智能辅助控制系统是采用计算机控制技术和自动化技术将前装挖掘机实现智能化操作和协同控制的系统。主要包括图像采集模块、传感器模块、运动控制模块、通信模块和人机交互模块等几大模块。其中，图像采集模块负责通过摄像头或雷达等设备实时获取挖掘机周围的环境信息。传感器模块负责获取挖掘机的姿态、速度、加速度等信息。运动控制模块通过控制挖掘机的动力系统和液压系统来驱动挖掘机做出相应的动作，以达到完成给定任务的目的。通信模块负责将各个模块获取的数据通过网络传输到中心控制器并进行实时处理分析。人机交互模块则是挖掘机操作员向智能辅助控制系统发出指令，对系统进行控制和监控。通过这些模块的协同工作，智能辅助控制系统可以实时对挖掘机的动态状态进行监控，从而准确地掌握挖掘机的运行情况，为挖掘机的操作和控制提供有效的参考和支持。二、系统设计前装挖掘机智能辅助控制系统的设计包括两个方面，一是算法设计，二是系统硬件设计。算法设计算法是智能辅助控制系统的核心之一，它在系统中占据着至关重要的地位。本系统中，采用了支持向量机(SVM)、神经网络、遗传算法等多种算法进行数据处理和分类等操作。具体来讲，运用支持向量机对采集到的图像信号进行分类分析，对

基于物联网技术的智慧挖掘机系统设计与实现

基于物联网技术的智慧挖掘机系统设计与实现近年来，人工智能技术的快速发展为各个领域带来了新的机遇和挑战。在工程领域中，物联网技术被广泛应用于智能化设备控制与管理中。在矿山等复杂环境下，数控设备的远程控制与优化经常受到限制，如何实现智能化控制和管理的需求逐渐被提出。本文将以物联网技术为基础，讨论智慧挖掘机的系统设计和实现。一、系统框架设计智慧挖掘机系统是一种基于物联网技术的智能化控制系统，其框架需要设计合理，其组成部分需要充分考虑，才能实现更好的控制效果。本文中，我们将智慧挖掘机系统分为感知层、网络层和应用层三个部分。 1. 感知层在物联网系统中，感知层即为传感器、执行器等硬件设备的集合体。在智慧挖掘机中，感知层包括位置传感器、载重传感器、氧气传感器、温度传感器等等。这些传感器可以在挖掘机工作时，获取有关环境、设备和材料等重要信息，通过将数据传输到网络层，实现挖掘机的实时监控。 2. 网络层物联网技术的本质在于通过互联网将传感设备和计算机相连，实现数据交换和远程控制。网络层也就是物联网系统中的核心层，通过数据采集、储存和传输的方式，实现对设备的控制和管理。在智慧挖掘机中，网络层主要包括物联网通信模块、数据采集、处理服务器、数据存储系统等。将从感知层获取的数据集中起来，经过初步的处理和分析后，形

成汇总数据，通过数据交换到其他系统中。通过网络层，可以实时远程监测挖掘机的状态，并进行智能控制和管理，以提高挖掘机的作业效率和安全性。 3. 应用层应用层即用户界面，是智慧挖掘机系统中用户与控制系统之间的交互界面。应用层的设计能否充分考虑用户需求和使用体验，直接影响到系统的可接受度和应用范围。在智慧挖掘机中，应用层主要包括监测平台和控制面板两部分。监测平台可以以图形化方式显示挖掘机的状态信息和关键参数，实现对挖掘机的实时监控。而控制面板则用于调整和控制挖掘机的作业参数，如挖掘深度、速度等等。二、实现技术物联网技术在智慧挖掘机系统中的应用涉及到多种关键技术的实现，如数据采集、数据传输、实时控制等等。 1. 数据采集在系统设计中，首先需要考虑如何实现数据的采集和处理。在智慧挖掘机中，数据收集来自感知层设备产生的各种传感信号。这需要安装相应的传感器，并通过数据总线将其连接到设备控制器来进行采集。例如，载重传感器用于检测挖掘机的负载状态，并反馈给监测平台以实时显示挖掘重量。 2. 数据传输数据传输是物联网系统中至关重要的一步，它主要涉及通信协议和通信设备的选择。在智慧挖掘机中采用的通信协议有很多种，如WiFi、GPRS、ZigBee等，而通信设备则包括智能传感器、物联网通信模块等。通过采集的数据交换到网络层，形成汇总数据并传输到其他系统中。 3. 实时控制

挖掘机的智能化技术发展与应用前景

挖掘机的智能化技术发展与应用前景随着科技的不断进步，挖掘机作为一种重要的工程机械设备，也在不断迎来智能化技术的发展。智能化技术的应用使得挖掘机在工程施工中更加高效、安全，同时也为未来的发展提供了广阔的应用前景。首先，挖掘机的智能化技术发展使得其在施工中更加高效。传统的挖掘机需要由操作员进行控制，需要经验丰富的操作员进行操作，但是智能化技术的应用改变了这一情况。现在，挖掘机可以通过激光测距仪等传感器实时获取施工现场的数据，并通过计算机进行处理和分析。这样一来，挖掘机可以根据实时数据进行自动化操作，大大提高了施工效率。同时，智能化技术还可以对挖掘机的工作状态进行监控和分析，及时发现并解决潜在问题，减少了故障率，进一步提高了工作效率。其次，挖掘机的智能化技术发展使得其在施工中更加安全。在传统的挖掘机操作中，由于操作员需要同时控制多个操作杆，容易出现操作失误导致事故发生。而智能化技术的应用改变了这一情况。现在，挖掘机可以通过摄像头等设备实时监控施工现场，识别和预警潜在的危险因素。同时，智能化技术还可以对挖掘机进行远程监控和操作，减少了人员在危险环境下的直接接触，提高了施工安全性。此外，智能化技术还可以通过自动化操作减少人为操作的风险，进一步保障施工人员的安全。另外，挖掘机的智能化技术发展为未来的应用提供了广阔的前景。随着人工智能技术的不断发展，挖掘机可以通过学习和模仿人类的操作经验，实现更加智能化的操作。例如，挖掘机可以通过机器学习技术不断优化自身的操作策略，提高施工效率和准确性。同时，智能化技术还可以实现挖掘机与其他工程机械设备的联动操作，提高施工的整体效率。此外，挖掘机的智能化技术也可以与大数据技术相结合，通过对施工数据的分析和挖掘，为工程施工提供更加科学的决策支持。总的来说，挖掘机的智能化技术发展与应用前景广阔。智能化技术的应用使得挖掘机在施工中更加高效、安全，为未来的发展提供了新的机遇和挑战。随着科技

高精度挖机智能引导系统下数字化土方开挖施工工法

高精度挖机智能引导系统下数字化土方开挖施工工法高精度挖机智能引导系统下数字化土方开挖施工工法一、前言高精度挖机智能引导系统是一种应用于土方开挖施工的先进技术，通过数字化的方式实现对土方开挖作业的精确控制和智能引导。本文将介绍该工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析以及工程实例。二、工法特点高精度挖机智能引导系统下的数字化土方开挖施工工法具有以下几个特点：1. 精确性高：通过高精度的引导系统，可以实现对土方开挖作业的精确控制，提高施工的精确性和效率。2. 自动化程度高：系统能够自动计算土方开挖的坐标和切面，减少人工测量和绘图的工作量，提高施工的自动化程度。3. 智能化程度高：系统能够根据工程设计要求进行智能引导，根据实际挖掘情况进行调整和优化，提高施工的智能化程度。三、适应范围高精度挖机智能引导系统适用于各种土方开挖作业，包括土方填筑、挖渠、挖槽、挖坑等。无论是基础施工、道路施工还是水利工程，都可以采用该工法进行施工。四、工艺原理高精度挖机智能引导系统基于全球定位系统（GPS）和激光控制技术，将工程设计要求转化为切面数据，

通过传感器读取挖机的挖掘坐标和姿态信息，并将其与切面数据进行比对，实现挖机的精确控制和智能引导。五、施工工艺该工法施工包括以下几个阶段：准备工作、工程布置、系统设置、挖机校准、挖机控制、施工监控。在每个阶段中，都有详细的操作步骤和注意事项，确保施工过程的顺利进行。六、劳动组织良好的劳动组织是施工工法的关键，需要合理安排人员的工作任务和工作时间，确保施工进展顺利。同时，还需要进行人员培训，使操作人员熟练掌握高精度挖机智能引导系统的使用方法。七、机具设备高精度挖机智能引导系统需要配备高精度挖机和相应的引导系统设备，包括全球定位系统接收装置、激光控制装置、传感器等。这些设备都具有高精度和高可靠性的特点，能够满足土方开挖作业的需求。八、质量控制质量控制是施工过程的重要环节，包括对挖机精确控制的监测和校准、对挖掘深度和角度的测量和调整、对土方开挖作业的质量检查等。通过严格的质量控制，可以确保施工过程中的质量达到设计要求。九、安全措施在高精度挖机智能引导系统下进行土方开挖施工时，需要注意一些安全事项，如正确使用挖机设备、保持工作区域的清洁和整齐、防止其他设备和人员进入工作区域等。同时，还需要对挖机设备进行定期维护和检修，确保设备的安全运行。

挖掘机智能化技术应用与前景展望

挖掘机智能化技术应用与前景展望近年来，随着科技的不断进步和人工智能的快速发展，挖掘机智能化技术逐渐引起了人们的关注。挖掘机作为建筑工地上不可或缺的重要设备，其智能化技术的应用将极大地提高施工效率、降低劳动强度，并且在未来还有着广阔的发展前景。首先，挖掘机智能化技术的应用使得挖掘机在施工过程中更加高效。传统的挖掘机需要由人工操作，操作人员需要具备一定的技术水平和经验。然而，智能化技术的引入使得挖掘机可以实现自动化操作，通过预设的程序和算法，挖掘机可以自主完成各种工作任务。例如，通过激光雷达和摄像头等传感器，挖掘机可以自动识别并定位工作目标，从而准确地进行挖掘和铲土操作。这种自动化的操作不仅提高了施工效率，还减少了人工操作的错误和事故的发生，提高了施工的安全性。其次，挖掘机智能化技术的应用还可以降低劳动强度。传统的挖掘机操作需要操作人员长时间坐在驾驶室内，不仅需要面对高温、噪音等工作环境，还需要长时间保持高度的注意力和反应能力。这对于操作人员来说是一种巨大的身体和精神负担。而智能化技术的引入可以使得挖掘机实现远程操控，操作人员可以在安全、舒适的环境下进行控制。同时，通过智能化技术，挖掘机可以实现自主巡航和避障功能，减少了操作人员的操作负担，降低了工作强度。此外，挖掘机智能化技术的应用还有着广阔的发展前景。随着人工智能技术的不断进步，挖掘机可以实现更加复杂的智能化操作。例如，通过深度学习和图像识别技术，挖掘机可以自动识别和判断不同种类的土壤和岩石，从而根据不同的情况选择最佳的挖掘方式和工具。同时，挖掘机还可以通过与其他设备和机器人的联网，实现更加高效的施工协作。这些新技术的应用将进一步提高挖掘机的智能化程度和施工效率，为建筑工地的施工带来巨大的改变。然而，挖掘机智能化技术的应用也面临着一些挑战和问题。首先，智能化技术的引入需要大量的数据支持和算法优化。挖掘机在施工过程中需要对各种情况进行判断和决策，这就需要对不同的工作场景进行大量的数据收集和分析，以及对算法

智能挖掘机控制技术研究

智能挖掘机控制技术研究近年来，智能挖掘机作为工程机械领域的新兴产品，其应用和发展逐渐成为业内人士关注的焦点。智能挖掘机拥有高精度定位、自动化操作和可视化管理等优势，被广泛应用于建筑施工、路基修建、矿山采掘、环境清理等领域。作为智能挖掘机的核心，控制技术的研究和应用关系到挖掘机使用效率和可靠性的提升，因此这方面的技术研究成为当前挖掘机领域的一个研究热点。一、智能挖掘机控制技术的研究现状目前，国内外的研究人员在智能挖掘机控制技术方面开展了较为深入的研究。主要涉及精度定位、相邻互干扰、运动控制等方面。首先，在精度定位方面，研究人员通过结合惯性导航系统和GNSS(全球导航卫星系统)实现了精度更高的定位方式。该技术的实现可以保证挖掘机在工程中的工作精度以及操作的精确度，从而提高挖掘机的施工效率。其次，在相邻互干扰方面，研究人员则主要探索了控制系统中的相邻互干扰问题，通过多方位定位和信息融合技术，提高挖掘机操作的稳定性，并能够在挖掘难度较大的情况下，精准定位和完成作业。

最后，在运动控制方面，研究人员通过探究智能挖掘机的驱动控制系统和传感器系统的互联互通机制，以及挖掘机动作行为与电气控制行为的耦合关系，提高挖掘机的运行灵活性和响应速度，使得挖掘机的操作性更加简便。二、智能挖掘机控制技术研究的难点与挑战在智能挖掘机控制技术研究过程中，还存在一些难点与挑战。首先是工程实践和理论研究之间的脱节问题。现有研究文献大部分是通过试验和仿真得到的结果，但是在现实生产中，挖掘场地的不同和操作人员的不同也将会对智能挖掘机的控制系统产生较大的影响。因此，在面对复杂的工程场地时，控制系统是否能够做出正确的判断仍然是一个难点。其次，智能挖掘机的多源信息融合和协同控制也是一个难点。由于挖掘机控制系统中需要集成多个模块，这些模块之间可能具有相互矛盾或者信息重复的现象。因此，如何合理地利用和整合多源信息，并解决信息之间的矛盾和冲突，将会对控制系统的可靠性和稳定性有很大的影响。最后，挖掘机操作人员的培训和技术要求也是一个挑战。在智能化时代，挖掘机的操作人员的要求将更高，需要不仅具备传统的操作技能，更需具备较为复杂的计算机操作技术。考虑到大多数现有工作人员可能缺少相关知识和技能，为了提升人员的整体素质，挖掘机的培训和教育也需要加强。

液压挖掘机工作装置运动轨迹的智能化模糊控制

液压挖掘机工作装置运动轨迹的智能化模糊控制摘要：本文介绍用微机控制液压挖掘机作业运动的原理及工作装置，应用模糊控制算法，通过微机控制电液系统，使驱动元件的动作跟踪工作机构的运动，从而实现工作装置的运动轨迹控制。关键词：液压挖掘机运动轨迹模糊控制液压挖掘机是一种在土建施工中广泛应用的土方机械。其工作过程常伴有强烈的振动、噪声、粉尘等，驾驶员常处于高度紧张状态下操作，劳动强度大，极易疲劳。近年来，随着施工机械化迅速发展，越来越迫切需要实现挖掘机作业操作的自动化、智能化。液压挖掘机的机械液压系统具有较大的惯性质量，包含许多非线性因素，动态特性变化大且不稳定，在施工中每一具体操作的内容和要求都不确定，很难形成一定规律，对驾驶员的操作技能要求较高。因此，实现挖掘机作业的自动化，并不是仅靠简单动作的自动化和顺序控制就能实现的。采用一般的控制算法是很难满足控制要求的，需要将各种控制技术综合应用。为了使挖掘机能达到熟练驾驶员的判断能力和作业效果，本文将模糊控制理论应用于挖掘机轨迹控制中，将反映熟练驾驶员的操纵规律作为控制算法输入计算机，通过模糊推理控制，达到熟练驾驶员的作业水平。 1液压挖掘机的工作装置以我校机电一体化实验室的液压挖掘机模型为例。其工作装置的结构见图1，液压及电液控制原理图见图2。 1．工作台2．动臂液压缸3．动臂4．斗杆液压缸5．斗杆6．铲斗液压缸7．铲斗图 1

1．控制器2．电液控制器3．斗杆角位移传感器4．铲斗液压缸5．斗杆液压缸 6．动臂液压缸7．动臂角位移传感器图 2 铲斗齿尖的运动轨迹由动臂、斗杆、铲斗三个杆件的复合运动合成。齿尖轨迹的每一位置都可由动臂相对转台、斗杆相对动臂、铲斗相对斗杆的转角来唯一表示［1］，齿尖的运动轨迹控制可通过对这三个角度的控制来实现。本实验装置中，动臂相对转台的铰点，斗杆相对动臂的铰点上分别安装了角位移传感器，用以检测其各个时刻的位置转角。由于经费问题，本装置在控制过程中仅对动臂、斗杆进行控制，将铲斗锁死。通过编程计算或人工示教的方式，可获得对应于齿尖的任意运动轨迹的动臂和斗杆的角度序列，且对应于齿尖的一定运动轨迹，动臂和斗杆的各位置角度间存在一定的函数关系。例如，当完成直线水平挖掘时，动臂的相对位角Φ1和斗杆的相对位角Φ2间的函数关系Φ2＝f（Φ1）可用图3曲线表示。 2基于角度的模糊控制系统模糊控制方法，以专家掌握的定性知识为基础，用模糊数学的方法，建立系统输入与输出的模糊集以及它们之间的模糊关系，生成非解析的控制规律映射模型，从而摆脱对精确模型的依赖。

挖掘机电气控制系统

挖掘机电气控制系统本篇将以SY2XXC5挖掘机为例讲述挖掘机的电气系统基本原理、基本构造、操作说明、故障分析。一、概述机电一体化是液压挖掘机的主要发展方向，其最终目的是机器人化，实现全自动运转，这是挖掘机技术的又一次飞跃。作为项目机械主导产品的液压挖掘机，在近几十年的研究和发展中，已逐渐完善，其工作装置、主要结构件和液压系统已基本定型。人们对液压挖掘机的研究，逐步向机电液控制系统方向转移。控制方式不断变革，使挖掘机由简单的杠杆操纵发展到液压操纵、气压操纵、电气操纵、液压伺服操纵、无线电遥控、电液比例操纵和计算机直接控制。所以，对挖掘机机电一体化的研究，主要是集中在液压挖掘机的控制系统上。液压挖掘机电气控制系统主要是对发动机、液压泵、多路换向阀和执行元件＜液压缸、液压马达）的一些温度、压力、速度、开关量的检测并将有关检测数据输入给挖掘机的专用控制器EC-7，EC-7 控制器综合各种测量值、设定值和操作信号发出相关控制信息，对发动机、液压泵、液压控制阀和整机进行控制。＜一）电气控制系统具有以下功能： 1：控制功能：负责对发动机、液压泵、液压控制阀和整机的复合控制。 2：检测和保护功能：通过一系列的传感器、油压开关、蜂鸣器、熔断器和触摸屏等对挖机的发动机、液压系统、气压系统和工作状态进行检测和保护。 3：照明功能：主要有司机室厢灯、工作装置作业灯及检修灯。 4：其它功能：主要有刮雨器、喷水器、空调器和收放音机等。＜三）系统组成及原理 SY2XXC5挖掘机电气系统由电源部分、启动部分、照明部分、电气操纵机构、空气调节装置、音响设备、节能控制及故障诊断报警系统等组成。 2.1电源部分系统电源为直流24V电压供电、负极搭铁方式；采用2节12V 120AH蓄电池串联作发动机启动电源，由带内置硅整流和电压调节装置的交流发电机充电，以维持蓄电池电量和稳定系统电压；蓄电池输出端装设电源继电器，由钥匙开关控制，以增加电源系统的安全性。 1）蓄电池：采用12V 120AH免维护型蓄电池，2组串联。 2)发电机：27V 35A 交流发电机，由发动机自带，内置硅整流电路及电压调节器，带有频率输出。D+为中性点电压输出端子，B+为电源输出端子，E为接地端子。D+端子接充电报警灯,

挖掘机控制系统..

挖掘机控制系统沈阳航空航天大学北方科技学院摘要：进入21世纪以来，随着我国经济的高速发展，大规模土木工程建设越来越多，这就需要大量的土石方施工机械为其服务,而挖掘机作为土石方施工机械的一种, 显得越来越重要。本系统就是通过PLC实现挖掘机实物教学模型控制。本文在介绍挖掘机的工作原理的基础上，采用PLC对下位机进行控制，包括硬件和软件的设计，实现了挖掘机的自动和手动控制，使挖掘机能够完成预先设计好的动作，提高工作效率，节约成本，把人从枯燥的工作中解放出来。在此设计的基础上，本文采用了组态王6.52对挖掘机控制系统进行上位端设计，使操作人员对挖掘机进行远程监控，远离危险区域，避免在危险区域中施工造成不必要的人员伤亡。最后本系统采取了相应的抗干扰措施，提高了系统的工作稳定性，使挖掘机达到了较为理想的控制效果。关键词：挖掘机；组态王；PLC 1、绪论 1.1、挖掘机的发展动态挖掘机应用面广，使用量大，在工程机械市场占有很重要的地位，目前已成为工程机械第一主力机,挖掘机模仿人体构造，有大臂小臂和手腕，能扭腰旋转和行走，具有较长的臂和杆，可做空间六自由度动作，配装上各种工作装置能进行立体作业这种带有类似人类基因的挖掘机已成为人类工程建设中的主要伙伴之一，也被称为土建机械手，是建设机器人的代表正因为挖掘机通用性强，作业范围广，所以被认为是多功能的工程机械挖掘机和液压传动紧密地联系在一起，挖掘机作业动作多，运动复杂多样，所需功率大，而液压传动的特点是功率密度大，布置简单灵活，操纵容易方便，很适合挖掘机多处需要动力驱动各种工作装

置的要求，是挖掘机理想的传动装置，是挖掘机基础, 同时，挖掘机对液压技术也提出了各种各样更高层次的性能要求，推动了液压技术的发展，促进了液压元件高压化多样化小型化发展从某些方面而言，挖掘机引领着液压技术发展的潮流此外，挖掘机作业过程中要求高效快速，因为作业动作的复杂性和操纵控制的困难性，只有采用先进的电子控制才能解决，所以挖掘机又成为工程机械中采用电子技术的代表，对发动机液压泵阀和马达都要控制，从个别控制发展到全面综合控制，从人工选择控制发展到智能自动控制许多的IT（信息）技术光测和光控技术以及远距离通讯（ CT通信）技术等都已用于挖掘机上。 1.2、我国挖掘机的现状早在1954年我国就已开始生产机械式挖掘机，当时的抚顺重型机器厂(抚顺挖掘机厂前身)引进前苏联的机械式挖掘机W10012和W5012等国际20世纪30－40年代的产品。由于国家经济建设的需要，后又发展10余家厂生产，到1966年12年全国共生产了机械式挖掘机3000余台，后又延续生产到八十年代初。随着我国液压挖掘机行业国外先进技术的引进和国产液压挖掘机产品的增加和性能水平的提高，开始全面淘汰已生产多年的落后、笨重的中、小型机械式挖掘机。 1.3、挖掘机的分类 1.3.1、挖掘机分类一：常见的挖掘机按驱动方式有内燃机驱动挖掘机和电力驱动挖掘机两种。其中电动挖掘机主要应用在高原缺氧与地下矿井和其它一些易燃易爆的场所。 1.3.2、挖掘机分类二：按照行走方式的不同，挖掘机可分为履带式挖掘机和轮式挖掘机。 1.3.3、挖掘机分类三：按照传动方式的不同，挖掘机可分为液压挖掘机和机械挖掘机。机械挖掘机主要用在一些大型矿山上。 1.3.4、挖掘机分类四：按照用途来分，挖掘机又可以分为通用挖掘机，矿用挖掘机，船用挖掘机，特种挖掘机等不同的类别。 1.4、PLC的发展及应用长期以来，PLC始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。其主要原因，在于它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合于当前工业企业对自动化的需