智能化抓斗卸船机若干关键技术分析

智能化抓斗卸船机若干关键技术分析

我国的海运码头如今正在不断地增加，而海运码头每天所运输的货物量更是与日剧增。货物量的增加使得更多的海运从事者将目光聚焦在了海运货物卸船方式上面，如何采用更加适应潮流的货物卸船方式从而提高卸船效率和搬运质量就成为了一个普遍被关注的话题。

标签：智能化；抓斗卸船机；关键技术

我国的海上丝绸之路计划使得我国的海运得到了极大的发展，而海运本身也是需要很多技术支持的，除了在海上运输的过程中需要极高的航海技术，在船只到达码头后对船上货物进行卸货也同样需要技术支持。在货物卸船中难度最大的货物卸船应当是散货卸船，散货卸船所指的是在海运中运载煤炭、化肥、蔗糖、谷物、矿石等运载船只的卸船工作，散货运载船目前的运载量是仅次于集装箱运载量的第二大海运运载船。而对于散货运载船的卸货而言其远比集装箱卸货要困难的多，于是针对这样的情况桥式智能化抓斗卸船机就应运而生了，利用这种卸船机进行散货卸船工作可以在最大程度上提高卸船的效率并且保证卸船的质量。

1 桥式智能化抓斗卸船机的控制方式

桥式智能化抓斗卸船机有着不同的运行方式，通过对人工依赖程度的不同，我们将之分为手动、半自动、全自动三种。在当今智能化控制技术快速发展的情况下桥式抓斗卸船机也同样走上了智能化的道路。桥式抓斗卸船机的智能化方面主要是表现在其防摆自动控制系统方面，这种自动控制系统在国内的应用已经非常广泛但是这种技术只是一种缓解司机工作中连续作业过于疲劳的一种途径，其并不能真正实现桥式抓都卸船机的真正自动化工作，充其量也仅仅是一种半自动化的系统。在桥式抓斗卸船机的工作过程中其主要操作者和决策者依然还是桥式抓斗机的司机而非智能化程序，并且在对料点进行抓取时还是需要人工的帮助因此这种智能化抓斗卸船机如果真正想脱离人工还需要走一段很长的路，尤其是在人工智能对智能化抓斗卸船机的控制方面和对于货物堆料点的检测及图像分析方面都还需要有更大的进步。下面就来介绍一下目前的几种桥式抓都卸船机的控制方式。

1.1 传统抓斗卸船机

手动卸船方式是对司机要求最高的一种卸船方式，司机在操作工程中必须高度集中精力，不能有丝毫差池，因此对手动卸船方式时，其操作难度也是最大的。司机用操作联动台上的手柄对车的行走和抓斗的速度及抓斗的开合进行控制。这个过程中需要司机具有极多的桥式抓斗卸船机的操作经验，对抓料点的控制与对抓斗摆动的控制都是一种相对主观的工作起最考验司机的操作水平。并且就算司机的经验老道但对于这些复杂的工作也依旧可能会在体力与脑力消耗过度的情况下出现失误。

1.2 半自动抓斗卸船机已解决的技术难题及应用

手动方式的抓斗卸船机其使用方式如上所述其使用起来相当麻烦并且对人工的要求也极高，司机必须高度集中精神这对司机的自身综合素质都有几较强的需求并且就算是素质达标的司机在如此高强度的工作中也难免会出现操作失误的可能。并且手动的操作方式将通常桥式抓斗卸船机上面的可编程控制器与直接穿转矩控制变频器的性能进行了限制和扼杀，因为是全程人为操作致使这两种控制器与变频器形同虚设失去了原有的作用。相对于手动方式的卸船机操作半自动的卸船机操作则变得更加简单，对司机的要求也没有那么高，并且对于变频器与控制其的使用方面也发挥了一定的应有作用，这也是为何目前半自动桥式抓斗卸船机被众多港口作为对卸船机发展的方向之一的原因。但是需要注意的是，就算实现了半自动卸船方式依然离不开司机的操作，半自动抓斗卸船机的优点在于其对于抓料点的选择以及抓斗过程中的摆动控制上有着比手动操作更多的优势。它的优势主要体现在料点的选取和抓斗抓取两过程。这两个过程涵盖了如何消除抓斗的摆动、怎样实现抓斗避障、采用何种策略控制小车和抓斗的准确位置、如何保证安全性的同时提高卸船系统运行的效率。但是需要注意的是，目前半自动卸船方式的系统的精准性与可靠性并非那般尽如人意，因此在操作中其失误率也是很高的，所以必须由司机一直进行辅助性的操作以保证其准确率与可靠性。现阶段已经实现的半自动运行方式是：抓料过程由司机完成，抓取完毕后司机探下一个踏板，卸船机自动运行至料斗进行卸料工作，此过程中司机踩着踏板不放。卸料结束，卸船机自动运行。在半自动卸船机的操作过程中有一个极为影响其发展的技术难题，这个难题使得半自动卸船机的发展和应用收到了很大的限制。这个技术难题就是半自动卸船机必须假设其内外侧位置是一成不变的，如果在實际操作中由于潮水的潮汐以及由于重力的减轻造成船身的倾斜或上浮都会使得其假设的位置发生改变，从而造成半自动卸船机的操作失误。如果此时继续采用半自动模式卸船将存在一定的危险。舱内散货物料为不规则分布状态，为了提高卸船效率，卸船时应该尽量满斗抓料，同时为了避免埋斗等现象发生，启动自动循环时，下一个循环船舱上方的返回点仍然需要司机手动设定。目前这种单循环半自动控制方式存在一定局限性，上一个循环与下一个循环之间的连接需要司机手动调整完成，但是这种调节方式需要很长一段时间的反复训练才能掌握，并且依然离不开司机的经验指导。

1.3 全自动卸船概念及技术难题

全自动卸船方式，应当说这还是一种概念性质的卸船方式目前还无法真正的制造出智能化桥式抓斗卸船机，全自动化指的是在整个卸船过程中都可以利用三维成像技术进行脱离人工的全自动卸船。通过以上分析，半自动运行方式已经解决了控制方面的技术难题，进一步自动化的研究对象将是料点选择算法问题。这个方面将智能定位、智能传感、图形与图像处理、智能控制和余料清理等技术融合在一起，随着科技的发展，这些技术已经基本满足智能化卸船机的需要，但是在实际应用中因为目前人工智能化还没有发达到可以脱离司机的判断直接准确没有危险地完成抓料过程，使得智能化全自动抓斗卸船机还处于一个研究阶段，无法彻底地被应用和普及开来。

2 智能化抓斗卸船机的抓料点连续自动定位算法

首先我们要有一个已经实现全自动化抓斗卸船机的前提，那在这个前提下其最大的困难应当就是抓料点的连续自动地位算法。想实现全自动并且具有较高准确性的连续自动定位抓料点必须通过三维成像技术利用激光进行全区域的散货扫描。但是这却是不切实际的，因为不可能每次抓料都能去进行这种耗时很长的三维成像技术的激光扫描，因此如何在不用全区域扫描的情况下进行精准的抓料点连续自动定位就成为了一个技术难题。为了提高效率和节省时间没有人会采用每次抓料都需要全区域扫描的智能化抓斗卸船机技术。因此如果想要这种技术普及就必须先解决抓料定位问题。对于这个问题最好的解决方法就是在抓料的过程中进行局部位置数据的重新建设，即在重新进行全区域扫描的前提下对于每一个被抓斗取料完成的区域进行一次局部数据重建，然后再将这些数据直接更新到原有的全区域扫描的数据中，实时更新从而达到不重新全区域扫描也可以进行精准抓料的效果。

3 结束语

关于智能化抓斗卸船机的技术难题实际上还有很多，但是在这里就无法一一赘述了，其实如果想实现智能化抓斗卸船机还是需要高度发达的人工智能支持，目前这种人工智能还停留在概念阶段，所以智能化抓斗卸船机还有很长的一段路要走。

参考文献

[1]宋合川.桥式卸船机抓斗摇摆控制机理与仿真研究[D].上海：上海交通大学.

[2]朱也夫.抓斗卸船机抓斗轨迹优化及控制策略的研究[D].大连：大连海事大学.