哈工大研究生机器人技术报告DOC.doc

《机器人技术》大作业

（2015年秋季学期）

题目消防机器人发展与应用

姓名

学号

班级

专业机械设计制造及其自动化

报告提交日期2015.12.04

哈尔滨工业大学

内容及要求

1.以某种机器人(如搬运、焊接、喷漆、装配等工业机器人；服务机

器人；仿生鱼、蛇等仿生机器人；军用及其它机器人等)为例，撰写一篇大作业，题目自拟，以下内容仅作参考：

1) 机器人的机械结构设计(包括各部分名称、功能、传动等)；

2) 机器人的运动学及动力学分析；

3) 机器人的控制及轨迹规划；

4) 驱动及伺服系统设计；

5) 电气控制电路图及部分控制子程序。

2.题目自拟，拒绝雷同和抄袭；

3.参考文献不少于7篇，其中至少有2篇外文文献；

4.报告统一用该模板撰写，字数不少于5000字，上限不限；

5.正文为小四号宋体，1.25倍行距；图表规范，标注为五号宋体；

6.用A4纸单面打印；左侧装订，1枚钉；

7.提交打印稿及03版word电子文档，由班长收齐。

8.此页不得删除。

评语：

成绩（20分）：教师签名：

年月日

消防机器人发展与应用

一、我国消防机器人的市场需求

近年来，我国石油化工等行业有了飞速的发展和进步，生产过程中的易燃易爆和剧毒化学制品急剧增长，由于设备以及管理等方面的原因，导致化学危险品和放射性物质泄漏以及燃烧、爆炸的事故隐患越来越多。一旦事故发生，假如没有有效的方法、装备及设施，救援人员将无法进入事故现场要冒然采取行动，往往只会造成无辜生命的牺牲出惨重代价，结果仍不能达到预期目的，这方面各地消防及救援部门已有许多次血的教训。深圳清水河大爆炸、南京金陵石化火灾、北京东方化工厂罐区火灾等事件发生后，全国各地要求配备消防机器人的呼声愈来愈高。尤其是在明确公安消防部队作为处置各类化学危险品泄漏事故的主力军之后，在我国消防部门配备消防机器人的问题就显得更为迫切了。

二、国外消防机器人发展现状

国际上较早开展消防机器人研究的是美国和苏联，稍后，英国、日本、法国、德国等国家也纷纷开始研究该类技术。目前已有很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作为动力，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100m。另一类机器人为侦察、抢险机器人，除装有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。

美国已研制出能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拍活火山的“但丁2号”，抓获杀人犯的RM 1一9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，能一边破拆，一边喷射灭火。

英国智能化保安公司生产的RO一VEH遥控消防车已装备于中部和西部消防部门，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Firma SAS公司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。

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消防机器人和第三代低级智能化消防机器人，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，将它作为经济发展的一个重要保证手段。

三、国内消防机器人

国内的机器人研制工作始于20世纪70年代，并在机器人的感觉识别、操作、移动技术等方而取得了比较大的进展。20世纪90年代，国家把消防机器人的

研制课题正式作为国家863高科技计划研究发展项目，组织有关单位进行研发。自此，国内的消防机器人的研制工作正式起步。与此同时，上海消防科研所专门成立了上海强师消防装备有限公司，会同上海交通大学和上海市消防总队，联合研制消防机器人。历经数年，消防机器人—自行式消防水炮研制成功，并在通过专家组验收。该自行式消防水炮可以承担灭火、冷却和化学污染场所的洗消等危险任务。以后，安徽明光消防车厂生产出遥控灭火消防车，抚顺起重工程有限公司也研制出“多功能消防机器人”。近几年来，江苏、辽宁、云南、湖北等地的消防部队先后陆续配备了一部分国产和进口消防机器人。

1、根据危险场所的火场侦察、排烟、灭火和抢险救援工作的实际需要，研发系列化的消防机器人。如，组合式自动爬楼排烟机器人，自动爬楼冷气溶胶灭火机器人、自动爬楼多功能灭火机器人、多功能抢险救援机器人、自动爬楼多功能后勤保障照明等系列消防机器人。

这样，将使我国消防机器人在危险场所灭火救援领域中的实际运用大大向前推动了一步，为实现科技强警、打造消防铁军和提升灭火救援战斗力提供了新的技术装备保障。同时，系列化的消防机器人将具有自己的自主知识产权。

2、实现机器人真正意义上的爬楼梯。即，消防机器人既能够上楼，又能够下楼，自动行走，其独有的防倾翻专利技术使消防机器人上下爬坡坡度≮35°(进口“陆虎60”排烟机器人爬坡度≯30°、下坡度≯15°）。此外，由于消防机器人的外形尺寸比较小，长x宽x高不超过1 100 mm x 850 mm x 1 500 mm，对于我国相关规范规定的建筑楼梯宽度以及地铁上下过道，能够上下楼梯自如、平稳，并且行走速度达到5～7 km/h，从而解决大功率、重型消防装备无法接近高层或地下以及狭窄、易爆火灾现场的这一困惑人们多年不能实现的“登高、入地”的消防难题。

3、消防机器人的动力采用当今世界上先进的低碳、环保动力源。该动力源其一体积小，从而有效的增加了消防装备的安装空间，减轻了自重。其二使用时间长，一次可有效使用3h，并可通过后勤保障机器人和其他方式提供持续动力。