毕业设计--消防机器人的设计

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1、 本本 科科 毕毕 业业 设设 计计 第 1 页 共 36 页 1绪论绪论 1. 1 消防机器人的国内外发展现状消防机器人的国内外发展现状 人的生命是宝贵的，许多不幸被困于火灾中的人在消防队员的救助下最终成了幸运 儿，但是在救援过程中消防队员自己却往往置身于死亡的边缘，全世界每年在火灾中伤 亡的消防队员成千上万。为了能够尽快地扑灭火灾防止火灾的进一步蔓延，寻找火灾 根源，采取近距离作战的灭火方法是提高灭火效能的最佳途径，但是。凶猛的火灾往往 使勇敢的消防队员无法靠近。 谁能够帮助消防队员把灭火、救人和消灭化学灾害事故的处置工作做得更好?如果 使用消防机器人，不仅可以提高救火速率，而且可以替代灭

2、火人员进人危险地带，提高 人员存活率。机器人替代人在高温、强热辐射、浓烟、地形复杂、障碍物多、化学腐蚀、 易燃易爆等恶劣环境巾进行火场灭火、化学危险品探测、冷却 洗消、破拆、救人、启 闭阀门、搬移物品、堵漏等作业，实现救火现代化 【1】。 美国和俄罗斯较早开展消防机器人研究，稍后英、法、德、日等国也纷纷研究该类 技术， 目前已有多种不同功能的消防机器人用于救灾现场。日本投入应用的消防机器 人最多， 80年代， 日本研制了不少于5种型号的自动行驶灭火机器人， 分别配备于大阪、 东京、高石、太田、蒲田等消防部门，这类机器人以内燃机或电动机为动力，配置驱动 轮或履带式行驶机构，能爬坡、越障碍；装有较

3、大喷射流量的消防枪炮，能作俯仰和左 右回转；装有气体检测仪器和电视监视设备；通过电缆或无线控制，控制距离最大为 lOOm(150m)。另一类机器人为侦察、抢险用，除气体检测仪器和电视监视器设备外，还 装有机械手，能通过遥控处理危险物品 【2】。 美国已研制出依靠感觉信息控制的救灾智能化机器人，如1994年用于探测阿拉斯加 州斯珀活火山的“但丁2号”、抓获杀人犯的刚卜9型遥控消防机器人等。亚利桑那州消 防部门研制的消防机器人，装有破拆工具和消防水枪，能同时进行破拆和喷射灭火。 【3】 西班牙圣地亚哥市消防科研所研制成功了一种世界上最小的防灾机器人。该机器人 能自动检测记录火场温度，是代码编程的微

4、型组件，以纽扣电池为动力 【4】。 英国智能化保安公司生产的ROVEH遥控消防车已装备于中、西部消防部门，配置 为履带式或轮式行驶机构， 能爬楼梯；通过电缆供电或自携蓄电池供电；装有消防水 炮、摄像机或热像仪；采用有线控制方式。1985年英国中西部消防部门和F1rm SAS公司 本本 科科 毕毕 业业 设设 计计 第 2 页 共 36 页 联合研制的机器人消防车，用HunterIII汽车改装而成，装有双臂、水枪、探测器(温度、 化学物质、辐射等)、工业电视摄像机、红外线装置，机械手用来启闭阀门、搬移物品 或开门等 【5】。 一个来自德国madgeburg-Stendal大学的研究小组研发成一种

5、甲壳虫状的概念机器 人。它的用途是及时发现森林火灾，在最短的时间内通知消防人员财务必要的措施。同 时还具有一定的灭火功能，遇到火灾刚刚燃起，他能够及时扑救，控制火情。这种机器 人在爬行的同时可以利用红外线线感应和“生物感应器”预测火灾，然后采取必要的灭 火措施当火势太大无法处理时，为了避免自己受伤害它会像真的甲壳虫一样蜷成一团。 因为外边覆盖了一成陶瓷纤维，所以可以抵抗1300是摄氏度的高温。它的按防护范围很 大，30个这样的小家伙就可以保护2700平方英里的森林避免火灾危害 【6】。 国际上对消防机器人的研究可分为三个阶段(三代)：第一代是程序控制消防机器 人，第二代是具有感觉功能的消防机器

6、人，第三代是智能化消防机器人。目 前，工业 发达国家正在加快开发具有不同功能的实用型的第二代、第三代(低级)消防机器人，着 手研究第三代高级智能机器人。一些工业发达国家把研究开发消防机器人列入国家技术 发展规划，作为经济发展的一个重要保证手段 【7】。 我国大约有30家左右的高等院校和研究院所在从事各类机器人的研究工作，自1971 年以来，已在机器人的感觉识别、操作、移动技术、人机接口技术、智能化技术等方面 取得了可喜的成就，部分科研成果，如工业装配、焊接、喷涂、搬运、探伤、水下作业、 过程测量机器人等已进入实用阶段，某些控制、传动元器件的产品技术已接近国际先进 水平，为消防机器人的研制创造了良好的环境条件 【8】。 近年来，我国消防机器人的研制工作得到了政府有关部门的支持。1995年上海市科 学技术委员会批准公安部上海消防科学研究所着手研制我国第一台消防灭火机器人 自行式消防炮，目前该项目已通过验收并顺利进入产业化准备阶段；1 996年11月国 家科学技术委员会以国家“863”计划批准公安部上海消防科学研究所、上海交通大学、 上海市消防局等三家单位共同研制“消防机