淺析消防救援機(jī)器人發(fā)展和應(yīng)用分析 1 前言 從20世紀(jì)80年代初開始，我國國民經(jīng)濟(jì)迅速而穩(wěn)步增長，各類工業(yè)得到了迅速發(fā)展，但各類危險(xiǎn)場所的火災(zāi)以及由火災(zāi)引發(fā)的爆炸傷人事故也隨之不斷發(fā)生，已成為現(xiàn)代火災(zāi)撲救的一大難題。另外，化學(xué)危險(xiǎn)品泄漏伴隨的毒性、腐蝕性給消防人員的自身安全帶來了嚴(yán)重的威脅，在沒有對(duì)現(xiàn)場進(jìn)行充分偵檢和分析的情況下，盲目地采取行動(dòng)，不僅不能取得預(yù)期的效果，而且往往會(huì)造成無辜生命的犧牲，付出慘重的代價(jià)。2 消防人員搶險(xiǎn)救援時(shí)的弊端 目前我國消防部隊(duì)在災(zāi)害現(xiàn)場展開搶險(xiǎn)救援戰(zhàn)斗時(shí)，首先要派偵查人員偵查災(zāi)害現(xiàn)場，了解災(zāi)害現(xiàn)場情況后方可作出處置決策。由于采用人工偵察手段，必然存在下述問題： (1)偵察小組(一般由23人組成)之間常用通訊繩作為聯(lián)絡(luò)手段，相互交流困難； (2)消防人員在有毒、有害、缺氧、濃煙、放射性等室內(nèi)外危險(xiǎn)災(zāi)害現(xiàn)場進(jìn)行偵察，有可能造成中毒、窒息等事故； (3)消防人員在易坍塌建筑物、大型倉庫堆垛等災(zāi)害現(xiàn)場進(jìn)行偵察，有可能發(fā)生墜落或被坍塌物砸中，造成人身傷害事故； (4)消防人員在進(jìn)入不明情況的災(zāi)害現(xiàn)場時(shí)，無法事先確定所佩戴的個(gè)人防護(hù)裝備和偵檢設(shè)備是否安全合理； (5)消防人員配備的便攜式探測裝備數(shù)量有限，無法實(shí)時(shí)定量的探測災(zāi)害現(xiàn)場各種數(shù)據(jù)參數(shù)； (6)消防人員偵察到的現(xiàn)場情況，無法在第一時(shí)間向后方指揮員報(bào)告； (7)由于消防人員穿著防護(hù)服裝、配備防護(hù)裝備，本身負(fù)荷已較重，再要進(jìn)行如清障、開關(guān)閥門、搶救遇難人員等工作具有一定困難； (8)消防人員受環(huán)境影響及個(gè)人防護(hù)裝備的限制，在災(zāi)害現(xiàn)場的滯留時(shí)間一般小于30min。 因此，研究一種實(shí)用的能替代消防救援人員遙控進(jìn)入有毒、有害(非易燃易爆)、易坍塌建筑物、大型倉庫堆垛、缺氧、濃煙、放射性等室內(nèi)外危險(xiǎn)災(zāi)害現(xiàn)場進(jìn)行探測的消防救援機(jī)器人，來解決有關(guān)消防人員人身安全、時(shí)間限制、數(shù)據(jù)采集量不足和不能實(shí)時(shí)反饋等問題，是非常緊迫和必須的。 消防救援機(jī)器人具有可靠的偵檢和救援功能，以及良好的機(jī)動(dòng)性能，對(duì)化學(xué)、生物、放射性等危險(xiǎn)晶的生產(chǎn)、運(yùn)輸、貯存和使用場所的災(zāi)害預(yù)防，對(duì)有毒、有害化學(xué)物品泄漏(非易燃易爆)、易坍塌等災(zāi)害現(xiàn)場的偵察和處置、易爆物品的搬運(yùn)，障礙物的清除、遇難人員的搶救等工作起到重要的作用。將能替代消防人員進(jìn)行現(xiàn)場搶險(xiǎn)救援，對(duì)災(zāi)害現(xiàn)場的滅火、封堵、洗消、破拆等救援作業(yè)的展開具有十分重要的作用。3 國外消防救援機(jī)器人發(fā)展情況 消防救援機(jī)器人的研究開發(fā)及應(yīng)用，日本最為領(lǐng)先，其次是美國、英國和俄羅斯等發(fā)達(dá)國家。國際上對(duì)消防救援機(jī)器人的研究，在控制技術(shù)上可分為三個(gè)階段：第一代是遙控消防救援機(jī)器人，第二代是具有感覺功能的計(jì)算機(jī)輔助遙控消防救援機(jī)器人，第三代是自適應(yīng)智能化消防救援機(jī)器人。第一代和部分第二代消防救援機(jī)器人已開始服役，但其結(jié)構(gòu)和功能在各個(gè)國家都各有特點(diǎn)和獨(dú)到之處。目前發(fā)達(dá)國家正在加快開發(fā)不同功能的第二代實(shí)用型消防救援機(jī)器人，而第三代智能型消防救援機(jī)器人尚在探索之中，日本、美國和英國已開始進(jìn)入預(yù)研和論證階段。 日本的救護(hù)機(jī)器人于1994年第一次投入使用。圖1中的機(jī)器人能夠?qū)⑹軅藛T轉(zhuǎn)移到安全地帶。機(jī)器人長4m，寬174m，高189m，重3860kg。它裝有橡膠履帶，最高速度為4kmh。它有信息收集裝置，如電視攝像機(jī)、易燃?xì)怏w檢測儀、超聲波探測器等；具有2只機(jī)械手，最大抓舉力為90kg。機(jī)械手可將受傷人員舉起送到救護(hù)平臺(tái)上。 4 消防救援機(jī)器人主要結(jié)構(gòu) 消防救援機(jī)器人主要由行走系、機(jī)械手、救援拖斗和電液控制系統(tǒng)等結(jié)構(gòu)組成。4.1 行走系 行走系一般分為履帶行走系和輪胎行走系兩種，本文就履帶行走系作一個(gè)簡單的介紹。履帶行走系包括機(jī)架、行走裝置和懸掛三大部分。 機(jī)架是整機(jī)的骨架，用來安裝所有的總成和部件，使整機(jī)成為一個(gè)整體。行走裝置是用來支撐機(jī)體，把發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳到驅(qū)動(dòng)輪上的驅(qū)動(dòng)扭矩和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)為消防救援機(jī)器人工作與行駛所需的驅(qū)動(dòng)力和前、后運(yùn)動(dòng)。懸架是機(jī)架和行走裝置之間互相傳力的連接裝置。履帶行走裝置由履帶、驅(qū)動(dòng)輪、支重輪、托輪、引導(dǎo)輪和履帶張緊裝置等組成，驅(qū)動(dòng)輪通過液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)輪被最終傳動(dòng)二級(jí)被動(dòng)齒輪帶動(dòng)時(shí)，其輪齒拉緊履帶，地面立即產(chǎn)生了作用在履帶上的反作用力，使整機(jī)對(duì)地面產(chǎn)生前或向后的運(yùn)動(dòng)，整機(jī)也隨之運(yùn)動(dòng)。履帶行走裝置比輪胎的接地面積大，接地比壓小。履帶所支撐的整機(jī)重量都是附著重量，而且在履帶的支撐面上大多制有履刺，可增加摩擦力，因此比輪胎式行走裝置的附著牽引性能和通過性能都有所提高，具有良好的越野性能。