消防机器人

下位机程序流程图
下位机接收上位机的控制命令控制PLC和 扩展模块的I/O点状态，程序流程图如图所 示。通信采用中断方式，这样可以缩短程序 执行周期，提高响应速度。
上位控制系统程序结构图
线程1主要监测机器人在运行过程中的 姿态，前后四个摆臂的摆角，车体的侧倾角 和俯仰角，以及速度和传感器检测的结果， 线程2的控制台监测主要检测控制台操纵杆 和各控制按钮的开关状态，线程3负责上位 机的通信，将上位机的控制参数向下发送到 下位机和接收下位机传送的数据，并进行数 字滤波处理。线程4主要处理如通信中断， 车体严重倾斜或俯仰有可能造成失控或翻落 等事故时的紧急、危险情况。线程5的专家 系统辅助决策主要根据传感器信息提示操作 员执行正确的操作。
消防机器人——系统结构
消防机器人系统主要由五部分组成： 机器人移动平台，人机接口（机器人控 制台），控制系统，现场监视系统（立 体场景显示）和上、下位机通讯系统。
操作员通过监视器和立体场景显示了解 机器人的姿态和有关环境信息，操纵操 作杆控制机器人的速度和转向角速度， 通过键盘或控制开关进行功能切换，通 过串行通讯将上位机的控制指令发给下 位机，下位机进行任务规划，通过驱动 器来控制机器人。
消防机器人 - 优缺点
1、无生命损伤性。消防机器人作为一种无生 命载体，在面临高温、有毒、缺氧和浓烟等 1、维护保养复杂。由于消防机器人属于高新 各种危险复杂的环境时，在人力所不及之处 可充分发挥其作用，大大减少消防人员伤亡。 技术的结合体，对操控、维护保养人员有一 定的要求，专业方面要求有一定的知识。 2、可重复使用性。消防机器人作为一种特殊 2、造价高昂。由于消防机器人属于高等学科 武器装备，在细心维护保养的同时，可反复 多次使用，发挥其效能。 知识和各项先进高新技术的集合体，研制时 3、人工智能性。现代机器人是人工智能、神 间较长，研制经费较高，且生产数量并不多， 造成价格普遍昂贵，不能大量配备消防部队。 经网络、计算机技术、自动控制、电力电子、 模糊控制和机械工业等高端学科的结合体。
消防机器人——控制系统硬件设计
上位机负责采样操纵杆的模拟信号和控制台控制按钮的状 下位机主要由S7-CPU214、三个数字量输出模块EM222、一个模 态信息。操纵杆有两个正交的电位器，分别用来测量X,Y方向 拟量输入模块EM231（输入点数为3，模数转换时间为25us），2个变 上的电压信号。该信号经过A/D转换，通过转接板DI（数字信 频器、探测传感器，采样控制模块以及电源系统等组成。CPU214作 号输入）板传给上位机。上位机读取该数字信号，并由此计 为下位机的控制核心，主要是存储和运行控制程序、与上位机以及 算机器人左右驱动轮的行驶速度，通过串行通讯将它传送到 扩展模块之间的通讯和控制左右驱动轮的速度。我们将变频器的参 消防机器人控制系统硬件主要由上位 下位机控制器的频率设定选择输入点来控制移动载体的行驶 数设定为最大速度模式，具有制动启动和停车功能，防止在斜面上 机和下位机两部分组成，分别以ICP（工控 行进时出现失控现象和频繁急启、停车对机械系统造成损坏。利用 速度。左、右轮的速度控制参数由下述公式计算： 机）和PLC（可编程序控制器）为控制核 上位机发送的速度信号控制变频器的频率设定选择实现移动载体的 V左=(J横向+J纵向）/2 速度控制。 心。 V右=(J横向+J纵向）/2 DLKG模块为多输入三输出模块，由采样控制模块来控制选通传 J为操纵杆电位器电势测量值。V为左右驱动轮的速度，符合 感器输入。因为EM231只具有3路A/D转换，而需要采样的传感器信 为正表示正转，为负表示反转。 号有16路，因此要对这16路信号进行循环采样。 通过左右驱动轮的正反转和不同的速度档控制移动载体的前 上，下位机的信息通过串行通讯来进行通讯。上位机的通讯口为 进、后退和左右转向。 ICP的COM1口，通讯协议为RS232通讯，器通讯距离较短，而消防机 控制台操作面板主要是控制四个摆臂、水炮的运动、CCD的调 器人的遥控距离最远为150米，另外，PLC的通讯协议采用的是RS485 通讯，为此选用RS232/PPI转换模块，采用PPI通讯方式。 焦和变焦、喷雾、正压以及探测。
消防机器人 - 发展现状
常言道水火无情，这其中道出了水火对人类的 威胁及人们对水火的无奈。提起火灾，人们会联 想起一起起悲剧。据有关部门统计，仅1995年一 年我国就发生火灾38000起，死亡2233人，受伤 3770人，直接经济损失10.8亿多元。1997年发生 火灾14万余起，死亡2722人，伤4930人，造成财 产损失15.4亿元。多么触目惊心的数字啊。面对 无情的火灾，公安部上海消防研究所、上海交通 大学、上海市消防局共同制定了研制消防机器人 的计划。经过3年的研究，我国第一台消防机器人 已经诞生。消防机器人可以行走、爬坡、跨障、 喷射灭火，可以进行火场侦察。
一旦发生灾害事故，消防员面对高温、黑暗、有 毒和浓烟等危害环境时，若没有相应的设备贸然冲进 现场，不仅不能完成任务，还会徒增人员伤亡，这方 面公安消防部队已历经诸多血的教训。尤其是当新消 防法出台后，抢险救援已成为公安消防部队的法定任 务，面对新时期面临的新情况新任务，也为了更好地 解决前述难题，消防机器人的配备显得日益重要。
消防机器人 - 分类
行走方式
• （1）轮式行走消防机器人 （2）履带式行走消防机器人 （3）履带轮式行走消防机器人等。
Байду номын сангаас
主要功能
• （1）灭火机器人 （2）火场侦察机器人 （3）破拆机器人 • （4）危险物品泄漏探测机器人 （5）救人机器人 （6）多功能消防机器人等。
• （1）线控消防机器人 （2）无线遥控消防机器人 （3）自适应消防机器人等。
消防机器人 - 发展历史
机器人自60年代初问世以 来，经历40余年的发展，己取 得长足进步，社会各行各业 皆可见其身影。从1986年日本 东京消防厅首次在灭火中采 用了“彩虹5号”机器人后， 消防机器人就逐渐在灭火救 灾领域得到广泛的应用，消 防机器人技术也得到快速的 发展。截至目前，消防机器 人已经稳步向第三代高端智 能机器人前进。
消防机器人
小组成员： 陈丹，于倩，武乐
消防机器人的介绍
消防机器人作为特种消防设备可 代替消防队员接近火场实施有效的灭 火救援、化学检验和火场侦察。它的 应用将提高消防部队扑灭特大恶性火 灾的实战能力，对减少国家财产损失 和灭火救援人员的伤亡将产生重要的 作用。
消防机器人 - 背景介绍
随着社会经济的迅猛发展， 建筑和企业生产的特殊性，导 致化学危险品和放射性物质泄 漏以及燃烧、爆炸、坍塌的事 故隐患增加，事故发生的概率 也相应提高。
控制方式
感觉功能
• （1）视觉消防机器人 （2）嗅觉消防机器人 （3）温感消防机器人 • （4）烟感消防机器人 （5）触觉消防机器人等。 • （1）程序化控制消防机器人 （2）有感觉功能计算机辅助控制消防机器人 （3）智能化消防机器人等。
智能化程度
消防机器人 – 功能介绍
① 移动功能：操作人员通过遥控台远距离控制消防机器人本体驶 入火场； ② 消防功能：接近火源，喷射灭火剂灭火，进行冷却，稀释，清 洗，隔离等消防、化学救援作业； ③ 探测功能：探测火场内有毒及可燃气体种类、浓度及变化趋势； 探测火场内辐射热、风速、风向； ④ 防爆功能：本体在易燃、易爆环境中作业不会引起火灾和爆炸； ⑤ 冷却功能：本体在高温的恶劣环境中能保护自身的安全，正常 工作； ⑥ 救护功能：呼唤火场内部可能有的未撤离人员； ⑦ 观察功能：安装有两个CCD摄像机，可以观察火场和机器人本 体情况； ⑧ 通讯功能：有图像声音数据传输功能，传输距离150米； ⑨ 预警功能：功能：根据探测结构可以预报紧急情况发生，并有 相应应急处理能力。
消防机器人的后方控制台以及供电、泡沫消防车等构 成了消防机器人的后方控制和供应系统，另一部分以消防机 器人的车体为主体，集行走、化学侦检、温度和辐射热探测、 火情侦察、火情侦察、灭火、正压防爆等主要功能与一身。 车体运动所需电力控制、侦检、视频等信号均通过电缆传输， 消防炮的供水或泡沫液通过水带输送，对消防机器人的控制 通过对后方控制台的操作完成，操作人员根据对车体运行姿 态，炮的喷射点直接观察以及后方控制台显示的从前方送回 的温度、辐射热、前后摆臂状态、火场场景及化学侦察结果 等通过人际操作界面对车体发出相关的控制指令。车体所携 带的控制系统一方面根据从后方控制台发来的指令对相应的 设备发送控制信号，另一方面负责将现场采集的各项参数， 信号传送给后方控制台，以帮助操作人员进行科学合理的决 策。