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陈永锐黄金生农旭安广东理工学院
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摘要：火灾是生命中最常见的灾难之一。消防员在救火时有许多缺点。例如，面对浓烟，高温，黑暗，有毒等灾害环境，轻率地冲入事故现场将给消防员带来极大危险。人员巡检的方式也很难做到全天候的监视巡检，这样无法完全避免灾害发生。因此，开发一种能够替代消防员进入诸如有毒，烟雾，易燃，爆炸和缺氧的危险事故现场的消防机器人，开展有效、全面的现场侦察，环境信息收集和消防救援任务很有必要。智能消防机器人，是一种借助现有的网络技术和传感器技术，采用多传感器融合的方法，设计出的一款机器人；该机器人具有自动巡检，远程受控和灭火等功能。 关键词：智能机器人；消防；自动
一、背景
无论是复杂的城市环境和还是化工企业，在运行和生产的过程中可能会发生火灾和危化品泄漏，也可能因此发生爆燃的事故，导致塌方、重大伤亡等造成经济损失。这些都是潜在的危险因素，从近几年发生的哈尔滨北方南勋陶瓷大市场仓库和天津港8.12特大火灾的发生可看出。工业的快速发展与发达的现代
物流业密切相关。港口、化工加工堆放场、油料燃气库、机场等也会跟着快速扩建，这是未来的方向。同时这些场所都堆储了大量危险品。由于每个组成要素都增大，相应的风险也增大，火灾发生时火势蔓延和规模会超乎想象。机器人作为智能化的可重复利用的非生命载体，可以快速有效的发挥其在消防领域的作用。
nhdt-471消防机器人经常出现在高温，高热，高强度辐射，缺氧，黑暗和崎岖的地形中。执行救援任务，如危险品检测，救援，冷却，拆除，处理和堵塞。至于国内外开发的消防机器人，主要问题和不足是：首先，机器人识别环境的能力很弱，即使可以检测到多个指标，通常也只能判断一个指标。他们之间的关系也缺乏分析，难以把握周围环境的发展；其次，今天的机器人经常开发太具体，多功能的功能，并且只能在一个地方工作以应对危险的工作环境。没有危险信息收集的能力。
针对这一需求现状，本文所阐述的智能巡检灭火机器人，旨在解决实际消防中遇到的问题，并依椐需求开展设计。
二、智能检测灭火机器人技术实施方案
系统构成——机械部分，电控部分，电控软件，通讯系统，灭火系统。如图1
。
图1
传感器有烟雾和可燃气浓度传感器，采集机器人周围气体浓度情况，生成可与安全数值对比的信息，以此作为判断是否发出警告信号的标准，灭火机构使用。火焰光谱传感器，用于判断明火和不可见光源，如阴燃现象，红外热成像温度传感器，红外测距传感器，磁场强度霍尔传感器，对地面磁条强度进行探测，从而实现对机器人行进路线的控制。多个传感器的融合构成了机器人的感官并判断环境。
底盘使用履带行走机构，它承重能力强，适应地形多，整机性能稳定。火场内的高温和化学泄露等特殊环境会腐蚀融化橡胶和聚氨酯材质的履带，所以我们采用2A10铝合金链式带内齿履带，可避免碰撞产生火花，对燃气泄露的场所起到防爆或者二次爆炸的作用。而且摩擦性能好，适应火场内的复杂环境。 113
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驱动轮是履带行走机构的动力输出轮系，电机通过驱动轮输出扭矩，驱动轮与履带内齿带动履带向前平铺，达到向前行驶的作用。驱动轮的设计要保证内齿咬合，准确顺畅。驱动轮设计，直接与驱动轴焊接固定，把动力快速输出给驱动轮。结构简单、重量轻。驱动轮采用2A12铝板制成，耐腐蚀，耐高
温，耐磨。负重轮采用两轮联动和单筒弹簧减震器进行减少振动、缓冲，更好的支撑起自身。履带张紧器可调节履带的紧密度，以实现平稳行驶。也为履带维护更换提供便利。主要有调节螺母，螺钉，弹簧，拉杆等部件。底盘使用2A10铝板材料制造，焊接性能良好、低成本，耐腐蚀，在有较高强度的同时减轻重量，焊接工艺有利于安装孔面的精度加工。因为消防机器人多数以底盘箱体为安装的基础，使用冲压不锈钢板作为外壳。
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机器人采用气瓶式填充灭火器，可多次填充灭火剂，效率高。成本低，可根据火情需要更换灭火剂，使用电磁阀门控制，且可以连用灭火剂：如果同时使用干粉和泡沫灭火剂，它可以快速有效地控制火灾，如A和F固体，B，C，E气体，液体和电气。
机器人使用磁导航和地标阅读的综合方法自动巡航。对大空间场所巡检。
机器人底盘的主要机构由履带运行机构，电机和驱动器组成。能更好的适应多样化的巡检环境。
机器人需要实现温限和危险气体检测和预报警的功能，首先采用传感器采集周围气体浓度和温限数值，并进行分析处理生成可用信息，与电脑的预设值进行对比，从而判断是否产生报警信号和触发自动灭火。
机器人的灭火执行机构可以采用背负灭火器形式，同时能遥控发射喷头阀门的开与关，从而控制灭火
剂的喷射状态；或者机器人经过授权后自动控制机器人自己向着火冃标喷射灭火剂，对火灾进行处理。也可以通过机载高清摄像头以手动操控的方式精确灭火。
在传感器和处理该传感器的主控单元中，主控单元负责通讯和对机器人下达指令，控制下位机控制电机驱动。这些传感器中，摄像头传感器是实时监控巡逻视觉范围内的图像数据，并将图像数据保存传输。燃气浓度传感器是用来检测空气中易燃的物质，如气体微小同体等浓度，如果巡检空间中易燃气体的空气中含量超过阈值，可燃气体检测传感器将向主机发出警报信号。温度传感器是将温度信息传给主控，若温度超过阈值将会产生报警信号，温度信号釆集频率是每秒钟采集一次并记录。红外距离传感器是机器人巡检过程中若遇到障碍将会停下，遇到障碍时超过阈值将会报警。火焰光谱传感器是分析火焰光谱，可以识别明火和可见光不可见光谱，从而鉴别出火焰的产生，并做出相应的逻辑判断，若是火灾发生则产生报警信号。
三、结语
随着城市建筑结构日益复杂，灭火难度加大，传统防火失效。因此，智能灭火机器人已成为唯一的选择。它还具有烟雾浓度，可燃气体浓度，火焰光谱检测能力和自动消防功能。可以在白天或夜间无人值守的状态下代替安保人员巡逻，实现24小时自主巡查、定线巡逻的巡检任务。安装在机器人中的各种传感器可以在火灾发生之前检测数据：场所的温升高，燃气体浓度升高，烟雾浓度开高，火焰等，
能对火灾形成前进行警报，有一定的预防火灾的作用。机器人还可以实现对灭火救援现场侦查，在受控的模式下能精准有效的灭火，完成远程控制等任务。机器人能够通过视频传输功能将现场内部情状况传输给外部救援人使消防指挥人员能更好地了解现场状况。机器人的使用提高了消防部队的消防和救援能力，同时保护了消防员。从而达到以最优的方案和最快的速度迸行灭火与实施营救的目的。
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参考文献
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作者简介：
陈永锐（2000-），男，本科生在读，艺术设计学，产品设计。
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黄金生（1999-），男，本科生在读，机械设计。
农旭安（1988-），男，讲师，工业设计。
基金项目：2019年广东大学生科技创新培育专项资金(pd-jh2019b0575)
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