滅火機器人結構設計與控制

滅火機器人結構設計與控制,滅火機器人結構設計與控制,滅火,機器人,結構設計,控制,節(jié)制 揚州大學機械工程學院 畢業(yè)設計（論文）開題報告 學 生 姓 名： 柳輝 學號： 100007122 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 設計（論文）題目: 滅火機器人結構與控制 指 導 老 師： 魏 孝 斌 2014 年 2 月 28 日 畢業(yè)設計（論文）開題報告 1．結合畢業(yè)設計（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，每人撰寫2000字左右的文獻綜述： 文 獻 綜 述 一、課題的意義和目的 近幾十年中，大量的高層、地下建筑與大型的石化企業(yè)不斷涌現(xiàn)。由于這些建筑的特殊性，發(fā)生火災時，不能快速高效的滅火。為了解決這一問題，盡快救助火災中的受害者，最大限度的保證消防人員的安全，消防機器人研究被提到了議事日程。而機器人技術的發(fā)展也為這一要求的實現(xiàn)提供了技術上的保證，使得消防機器人應運而生。 從二十世紀八十年代開始，世界許多國家都進行了消防機器人的研究。美國和蘇聯(lián)最早進行消防機器人的研究，而后日本、英國、法國等國家都紛紛開展了消防機器人的研究，目前已有多種不同類型的消防機器人用于各種火災場合。 我國從八十年代末期開始消防機器人的研究，公安部上海消防研究所等單位在消防機器人的研究中取得了大量的成果，自行式消防炮已經(jīng)投入市場，履帶輪式消防滅火偵察機器人也于 2000 年 6 月通過了國家驗收。但是，我國消防機器人的研究還處在初級階段，還有許多有待研究的問題。比如，高層建筑發(fā)生火災時，消防人員不可能在短時間內到達高處的火災發(fā)生地點，在地下建筑中，由于環(huán)境比較潮濕，煙氣不易擴散，消防人員不容易快速的判定火源位置；而在石化企業(yè)發(fā)生火災時，將產(chǎn)生大量的毒氣，消防人員在滅火時極易中毒。研制能夠用于這些場合的偵察滅火機器人，協(xié)助消防人員進行火災的定位和滅火，將有極大的社會意義。 基于人工智能的不斷發(fā)展，各項高新技術的不斷成熟，在可預見的將來，消防機器人在功能上會更具多樣特點，在較多危險區(qū)域可以完全代替消防員，避免消防員生命傷亡。同時也應該看到，我國在研究消防機器人方面較國外同行已落后太多，存在技術差異和代溝，消防機器人的不斷研制、生產(chǎn)和裝備過程，應堅持自主研制為主，引進為輔，提高我國消防部隊消防裝備現(xiàn)代化的水平并及時裝備消防部隊，提高消防部隊打贏大仗、惡仗、硬仗和特殊戰(zhàn)役的能力，提高消防部隊在處置大型復雜火災和應急救援的作戰(zhàn)效能 提高消防部隊的自我防護能力減少消防指戰(zhàn)員的人身傷亡，更好地保衛(wèi)我國經(jīng)濟發(fā)展。 二、滅火機器人的發(fā)展和趨勢 機器人技術作為20世紀人類最偉大的發(fā)明之一，自60年代初問世以來，經(jīng)歷40余年的發(fā)展己取得長足的進步。 消防機器人屬于特種機器人范疇，它作為特種消防設備可以替代消防隊員接近火災現(xiàn)場實施有效的滅火救援作業(yè)，開展各項火場偵察任務，尤其是在危險性大或者消防隊員不易接近的場合，消防機器人的應用將大大提高消防部門撲滅惡性火災的能力，對減少國家財產(chǎn)損失和滅火救援人員的傷亡具有重要的作用。 根據(jù)消防機器人的滅火要求，應具有的基本功能包括以下幾個方面：行駛電機的控制、消防噴槍位置的控制、現(xiàn)場信息的采集、數(shù)據(jù)處理與通信等等。消防機器人往往需要在高溫、強熱輻射、濃煙、地形復雜、障礙物多、化學腐蝕、易燃易爆等惡劣環(huán)境中進行火場偵察、化學危險品探測、滅火、冷卻、洗消、破拆、救人、啟閉閥門、搬移物品、堵漏等作業(yè)。因此作為某種特定功能的消防機器人應該具備以下某項或幾項行走和自衛(wèi)功能:爬坡、登梯及障礙物跨越功能,耐溫和抗熱輻射功能,防雨淋功能,防爆、隔爆功能,防化學腐蝕功能,防電磁干擾功能,遙控功能等。 1. 國外消防機器人發(fā)展歷史 目前，工業(yè)發(fā)達國家正在加快開發(fā)具有不同功能的實用型的第二代消防機器人和第三代低級智能化消防機器人，著手研究第三代高級智能機器人。一些工業(yè)發(fā)達國家把研究開發(fā)消防機器人列入國家技術發(fā)展規(guī)劃，將它作為經(jīng)濟發(fā)展的一個重要保證手段。 日本投入應用的消防機器人最多。一類機器人以內燃機或電動機作為動力，配置驅動輪或履帶式行駛機構，能爬坡、越障礙；裝有較大噴射流量的消防槍炮，能作俯仰和左右回轉；裝有氣體檢測儀器和電視監(jiān)視設備；通過電纜或無線控制，控制距離最大為100m。另一類機器人為偵察、搶險機器人，除裝有氣體檢測儀器和電視監(jiān)視器設備外，還裝有機械手，能通過遙控處理危險物品。 美國已研制出能依靠感覺信息控制的救災智能化機器人，亞利桑諾州消防部門研制的消防機器人，裝有破拆工具和消防水槍，能一邊破拆，一邊噴射滅火。 2．國內消防機器人發(fā)展 我國大約有30家左右的高等院校和研究院所在從事各類機器人的研究工作，自1971年以來，已在機器人的感覺識別，操作、移動技術，人機接口技術,智能化技術等方面取得了可喜的成就。 近年來，我國消防機器人的研制工作得到了政府有關部門的支持。1995年上海市科學技術委員會批準公安部上海消防科學研究所著手研制我國第一臺消防機器人——自行式消防炮，目前該項目已通過驗收并順利進入產(chǎn)業(yè)化階段。 該消防機器人的研制成功標志著我國第一代（多功能）消防機器人正式誕生，填補了我國在消防機器人領域的空白，其技術水平達到了國際 80 年代中期的消防機器人水平。 我國研制和開發(fā)消防機器人提高了我國消防部隊消防裝備現(xiàn)代化的水平，提高了我國消防部隊在處置大型復雜火災中的作戰(zhàn)效能，提高我國消防部隊的自我防護能力，減少消防指戰(zhàn)員的人身傷亡，但我國消防機器人在無線遙控領域與技術發(fā)達國家還存在一定差距。 當前消防機器人的發(fā)展有智能化和專業(yè)化趨勢，一方面消防機器人越來越“聰明”，不僅僅可以通過無線人工控制而且能夠根據(jù)火災現(xiàn)場的情況，在無人操控的情況下可以做出各種反應。另一方面消防機器人將更加專業(yè)化，由于火災情況的多樣性和復雜性，想只用一種消防機器人解決所有問題是不可能的，消防機器人的應用將出現(xiàn)多樣化和團隊化。比如在一幢大樓的火災中，搜索火源和幸存者的偵察機器人，負責救援的機器人以及負責滅火的機器人可以協(xié)同工作。 參考文獻 [1] 蔣新松.機器人與工業(yè)自動化 . 石家莊：河北教育出版社，2003 [2] 王耀南.機器人智能控制工程（M）. 北京：科學出版社，2004 [3] 倪星元，等.傳感器敏感功能材料及應用（M），北京：化學工業(yè)出版社，2005 [4]雨宮好文.傳感器入門（M）. 北京：科學出版社，2000 [5] 許大中等。機電控制（M）.杭州：浙江大學出版社，2002 [6] 黃玉清 梁靚 張玲霞 李想，機器人的差分方向控制與實現(xiàn)（J），信息與電子工程，2004-9,2（3）。 [7] 余國衛(wèi) 譚延軍，基于AT89S52 單片機的火災自動報警系統(tǒng)（J），微處理機，2006-10，5 [8] 鄧江，基于AT89S52的車用抬頭顯示系統(tǒng)研究（D），成都：電子科技大學 [9] 黃玉清 張江美等.模糊控制在移動機器人中的應用（J）：西南科技大學學報，2004-3，19（1）. 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