智能起重机系统研究与展望
1、智能起重机的概述
1.1智能起重机的定义
智能起重机是一种具有自动控制、操作和运动、可编程、人机交互和自诊断等功能的自动化机械系统，具有很高的灵活性。智能起重机由起重机底座功能层、传感器层、信号采集设计、控制层和人机交互层组成。它具有一些与人类或生物学相似的智能能力，如感知、计划、行动、协调、学习和决策能力。它是一个多变量、多耦合的自由非线性系统，涉及机器、电力电子、计算机、水力学、自动控制、信息与传感技术、人工智能、通信与网络等多个学科和领域。智能起重机的研究领域应包括智能监控、智能控制、智能规划和智能结构设计。
1.2区别于常规人工起重机的优势
大容量及工作条件不良的条件下工作
通过程序代替人工操作，不仅可以在不利的环境条件下连续操作，还可以按特定程序管理各种设备和控制成本。
作业实施十分精准
它可以提高吊钩定位的可靠性，控制漂移区域，特别是满足高安装定位标准的加工场所和工厂。
降低能源消耗，增大保护力度
与传统起重机相比，它可以节省一半的动力，此外还可以降低噪音。
规避安全问题
防止人为操作造成安全问题。总的来说，智能起重机是非常重要的，它是起重机发展史上的一个里程碑。因此，应加强无人驾驶起重机在特定领域的应用。
2、智能起重机的基本结构
硬件结构由起重机、环境、传感器层、信号采集执行层、控制层和人机交互层组成，如图1所示。智能起重机的自动控制功能、移动功能、可编程功能、人机交互功能和自诊断功能通过标准总线接口互连的网络平台、嵌入式控制策略和相关智能算法实现。软件结构包括规划决策模块、信息管理与协调模块、视觉处理模块、环境建模模块、位置测量模块、避障导航模块、运动控制模块等功能模块，驱动执行模块和人机交互模块。各模块通过通信接口相互传输和交换信息,根据用户的需求和不同的工作需要,选择不同的功能模块，组成各种智能起重机。
图1智能起重机的结构
3、起重机的智能化研究的展望
结合上述的研究，当前针对起重机智能化的研究仍然局限于有限的几个方面，譬如“故障检测与安全诊断”属于智能检测的范畴，“精准防摆与安全控制”属于智能化控制。智能化的起重机到底应该具有怎样的特性、结构与特点？宏观上应该怎样进行科学设计？怎样进行进一步的智能化优化？我们未来的研究潜力还非常大。将智能化的结构、特性、控制与检测进行集中融合，对相关的学科进行交叉融合，从系统层面上研究相关理论与实践，最终形成一种以计算机信息系统为基础的模块化重组系统，对多种用途以及智能化的起重机进行全面研发，这也是当前以及未来研究智能化起重机的主要方向。其中可以稍微加入智能机器人研究的思维，包括运动学、动力学等等。
3.1智能起重机的体系结构
智能起重结构指的是智能起重机不同模块与结构之间的相互作用，主要包含控制以及信息处理结构两个方面。结合相关资料我们可以知道，当前针对起重机的研究主要是贯彻我们的某种思维以及思想，由此来实现起重机的某项功能，这与智能起重机之间还存在不小的差距。从结构体系层面解决智能起重机的相关问题，而且提出普遍意义上的解决方案指导理论体系，这是摆在我们面前的一项新时代的研究任务。
3.2智能控制的新理论与新技术
智能起重机的控制研究理论主要包含有模糊控制、神经网络控制、智能控制技术的融合等等。而且诸多方法也存在其必然的缺陷与局限性。尽管全球的学者都结合不同的理论给出了理论模型，不过这些理论模型却或者因为系统比较复杂或者可操作性不强，所以，下一步的研究我们需要结合不同的理论思想，进行不断的吸收、结合、融合、集中使用。
3.3多传感器的信息融合
我们所研究的智能机器人需要能够适应不同的环境，进行灵活作业，所以需要从科学的角度进行传感器的研究。而且提升传感器的感知角度与感知敏捷性也是提升智能起重机智能化的重要手段。不过怎样实现传感器所收集到信息的融合是当前最为重要的问题，这在提升起重机智能化方面具有非常重要的作用。
3.4智能人机接口
人机交互也正在朝着智能化、简洁化、多样化以及人性化角度发展，其核心问题在于保障人机交互过程中的稳定性与可靠性。智能化的人机接口主要针对高速化、便捷化、人性化以及稳定性角度房展，开始研究信智能化检测技术、远程操作与智能化控制技术、前沿的科学控制零部件、数字化的驱动装置、精准高速的传动系统等科技领域最新的成果。
3.5智能路径规划
最优路径就是在某个标准下（如：时间最短或者路径最短等）最效率的工作路线，也就是在工作环境下找到一种最优的避开障碍、直达目标的最优解决线路。依照对周边环境信息所掌握的程度，路径规划主要包含局部与全局两种形式。而且路径规划主要包含传统以及智能两种形式。不过传统方式在搜索最优路线时间与效率方面存在着很大的缺陷。所以在所掌握的环境信息不全面的前提下，应该结合各种新的算法与思维，提升起重机的障碍规避程度，提升自主决策速度，提升实际的工作水平。
