哈工大研究生机器人技术报告(DOC).docx

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1、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哈尔滨工业高校内容及要求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、蛇等仿朝气器人；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）机器人的限制及轨迹规划：4）驱动及伺服系统设计：5）电气限制电路图及部分限制子程序。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

2、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:成果（20分%老师签名: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K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，由丁设备以及管理等方面的缘由，导致化学危急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目然实行行动，往往只会造成无享生命

3、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很多次血的教训。深圳清水河大爆炸、南京金陵石化火灾、北京东方化工厂罅区火灾等军务发生后，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困各类化学危急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、国外消防机器人发呈现状国际上较早开展消防机器人探讨的是美国和展联，稍后，英国、日本、法国、德国等国家也纷纷起先探讨该类技术。目前已有很多种不同功能的消防机涔人用于救灾现场。日本投入应用的消防机器人最多。80年头，日本研制了不少于5种型号的自动行驻灭火机器人，分别配备F大阪、东

4、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，配巴驱动轮或程带式行驶机构，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：装有气体检测仪曙和电视监视设备：通过电缆或无线限制，限制距离最大为100m。另一类机器人为侦察、抢险机器人，除装有气体检测仪淞和电视监视器设符外，还装有机械手，能通过遥控处理危急物品。美国已研制出能依靠感觉信息限制的救灾智能化机潺人，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RM1.9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

5、的RO-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。采纳有线限制方式。1985年英国中西部消防部门和FirmaSAS公司联合研制的机罂人消防车，用HUnIern1.汽车改装而成，装有双河、水抢、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0国际上对消防机器人的探讨可分为三个阶段（三代）,第一代是程序限制消防机器人，其次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好用型的其次代消防机器人和第

6、三代低级智能化消防机器人，着手探讨第三代高级智能机沿人。些工业发达国家把探讨开发消防机器人列入国家技术发展规划，聘它作为经济发展的一个就要保证手段。三、国内消防机器人国内的机涔人研制工作始于20世纪70年头，并在机涔人的感觉识别、悌作、移动技术等方而取得了比较大的进展。20世纪90年头，国家把消防机沿人的研制课题正式作为国家863高科技安排探讨发展项目，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,会同上海交通高校和上海市消防总队，联合研制消防机器人,历经数年，消防机器人一自行式消防水炮研制胜利，并在通过专家组验收。

7、该自行式消防水炮可以担当灭火、冷却和化学污染场所的洗消等危急任务。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“多功能消防机器人工近几年来，江苏、辽宁、云南、湖北等地的消防部队先后接连配备f一部分国产和进口消防机器人。I、依据危急场所的火场侦察、持烟、灭火和抢险救援工作的实际须要，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罂人、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急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

8、救援战斗力供应了新的技术装备保障。同时，系列化的消防机常人将具有自己的自主学问产权。2、实现机器人或正意义上的爬楼梯。即，消防机器人既能够上楼，又能够卜楼，自动行走，其独有的防倾翻专利技术使消防机器人上卜爬坡坡度*35(进口“陆虎60”排烟机器人爬坡度30、下坡度615).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1100minX85OmmX15(X)nun.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57km/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、易爆火灾现场的这困惑人们多年不能实现的“登高、入地”的消防难题。

9、3、消防机器人的动力采纳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。其二运用时间长，次可有效运用3h,并可通过后勤保障机器人和其他方式供应持续动力。其三功率比较大，从而使得大功率的消防装备能够得以在消防机器人上安装并协作运用。4、装载量大。消防机胧人的自重02t左右，而可我的消防装置或灭火剂至少在300-80Okg以上。5、消防机器人的消防装备聘采纳最新的系统工程优化设计。如机器人上安装的排烟装置，无论是驱动装置，还是叶片等核心部件，均是当今一潦的设计与施工(专利技术)，尽管只仃不到1m?的底座安装平而而积，总排烟量可能接近20()(K

10、K)m,是进口“陆虎60”排烟机器人搭烟量的4倍以上，只略低于号称世界排烟之王一法国“MVU型”持烟车的排烟量，真正实现小里装置大功率化。此外，消防机器人还同时具有降温、除尘、化学洗消等功能。而能够深化到灾难现场的救人机器人，更是构思新奇，设计独特，搜救人协和被救援者能够在缺氧,有毒的环境下生存时间*4h.6、消防机器人具有自良好的我爱护功能。机器人上安装的全部电器以及线路都具有耐高温、抗粕射、防爆炸、防水的措施和功能。行走机构耐高温、防水，并且，机器人外部装备有紧急喷射自保装置，为消防机器人的自身平安供应车兼的保障。7,消防机器人的操控系统由带显示器的限制器以及带有减速装置的等3部分组成，操

11、控便利、牢独、好用。8、全部消防机器人均具有对火场的侦查和监控功能.四、消防机器人的分类及主要技术特征为了便于消防机器人的探讨和探究，我们不妨从消防机器人实战要求的角度动身，进行以F分类：1、从主要功能上可分为：a.灭火机器人：b火场侦察机器人：c.危急物品泄漏探测机器人：d破拆机器人：c救人机器人：f多功能消防机器人等。2、从行走方式可分为：a.轮式行走消防机器人：b履带式行走消防机器人：c履带轮式行走消防机器人：d吸盘式行走消防机潜人等。3、从限制方式上可分为：a.线控消防机器人：b无线遥控消防机器人：c.自适应消防机器人等。4,从智能化程度上可分为：a.程序化限制消防机器人：b具有感觉功

12、能计算机协助限制消防机器人：c.智能化消防机器人等。5、从感觉功能上可分为：a视觉消防机落人：b.嗅觉消防机器人：c.温感消防机器人：d触觉消防机落人等。消防机器人往往须要在高温、强热辐射、浓烟、地形困雄、障碍物多、化学腐蚀、易燃易爆等恶劣环境中进行火场侦察，化学危急品探测、灭火、冷却、洗消、破拆、救人、启闭阀门、搬移物品、堵漏、化学危急品处置等作业，因此作为某种特定功能的消防机器人应当具备以卜某项或几项行走和防卫功能：a.爬坡、爬梯及障碍物跨越功能：b耐阻柔抗热辐射功能：c.防雨淋功能：d防爆（隔爆）功能：e防化学腐蚀功能：f.防电磁干扰功能等。五、我国消防机器人的研发自八十年头末起先，我国

13、消防部队装备归口探讨雎位公安部上海消防探讨所在公安部的支持下曾多次对作为灭火消防机器人重要组成部分的远控消防炮系统及相应的探讨试验技术进行了立项探讨，重点解决远控消防炮系统在油码头等场合的工程应用问题，目前该成果已胜利地应用于我国众多的油码头、油楸区和飞机修理库等场合，相关产品在国内占据了百分之八十以上的市场份额，产品和工程应用技术已经比较成熟，为我国消防机器人的探讨奠定了良好的基S1.1998年8月，由该所担当，在上海市科委立项的“自行式消防炮“（六轮消防灭火机器人）通过了专家鉴定。次年，由该所研制的“腰带式消防灭火机器人”也顺当完成。2000年6月24日，由公安部上海消防探讨所、上海交通高

14、校和上海市消防局三家单位共同担当的国家863项目“履带轮式消防灭火侦察机器人”研制胜利并顺当通过国家险收，该机器人就是一种集火场探测，消防，有毒、易燃、易爆气体场所探测等多种功能于一体的消防机器人-ZXPJOI型消防机器人。1、功能介绍ZXPJOI型消防机涔人的主要功能有：（1）移动功能：操作人员通过遥控台远距离限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，功进行冷却、稀择、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、浓度及改变趋势：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

15、能：本体在高温的恶劣环境中能爱护自身的平安，正常工作：（6）救援功能：呼喊火场内部可能有的未撤离人员；（7）视察功能：安装有两个CCD摄相机,可以视察火场和机罂人本体状况：（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：依据探测结果可以预报紧急状况发生，并有相应应急处理实力。2、系统结构ZXPJOI型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（机器人限制台），限制系统，现场监视系统（立体场景显示）和上、卜.位机通讯系统：其系统结构如图1所示。图1、系统结构框图操作员通过监视渊和立体场景显示了解机潺人的姿态和有关环境信息，操纵操作杆限制机器人的速度和转向角速度，通过键盘或限制开关进行功能切换。通过出行通讯将上位机的限制指令发送给下位机：下位机进行任务规划，通过驱动器来限制机器人。3、系统工作原理如图2所示，消防机器人的后方限制台以及供电、泡沫消防车等构成r消防机器人的后方限制和供应系统，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、灭火、正压防爆等主要功能于一身。车体运动所需电力和限制、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，对消防机器人的限制通过对后方限制台的操作完成，操作人员依据对车体运行姿态，炮的喷