最近幾十年中， 大量高層建筑和地下建筑以及大型石化企業(yè)不斷涌現(xiàn)。由于這些建筑和企業(yè)生產(chǎn)的特殊性，一旦發(fā)生火災(zāi)，僅靠消防隊員很難快速高效滅火。為了解決這一難題，用最快的時間救助火災(zāi)中的受害者，最大限度的保障消防人員的人身安全，消防機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生。

從功能上劃分，目前的消防機(jī)器人有4大類，即滅火機(jī)器人、偵察機(jī)器人、攀登營救機(jī)器人和救護(hù)機(jī)器人。而從控制方式來分，消防機(jī)器人可分為遙控消防機(jī)器人和自主消防機(jī)器人兩種。今天，我們就來了解一下偵察滅火機(jī)器人的身體狀況和職責(zé)所在。

機(jī)智神勇的“消防員”

機(jī)器人作為一種智能化機(jī)器，必須具有如下功能：一、它的動作機(jī)構(gòu)類似于人或其他生物體某些器官（如肢體、感官等）的功能；二、具有通用性，它可能面對各種各樣的工作，因此動作程序需靈活易變；三、擁有一定程度的智能，如記憶、感知、推測、決策和學(xué)習(xí)能力等；四、有獨(dú)立性，完整的機(jī)器人（機(jī)器）系統(tǒng)在工作中不需要依賴人為操縱。

偵察滅火機(jī)器人就是這樣一個智能機(jī)器人，我們可以從它在火災(zāi)現(xiàn)場承擔(dān)的工作和責(zé)任，看出偵察滅火機(jī)器人如果被應(yīng)用到消防領(lǐng)域，一定是一名機(jī)智、神勇的“消防戰(zhàn)士”。

首先，偵察滅火機(jī)器人要懂得路徑規(guī)劃和實施。它必須能對所要偵察的目標(biāo)進(jìn)行巡視，并且能夠在偵察目標(biāo)內(nèi)安全的行走。因此，偵察滅火機(jī)器人要解決的首要問題就是如何行走，也就是火災(zāi)現(xiàn)場的路徑規(guī)劃問題。這要求它必須有全局偵察路徑規(guī)劃的能力。對不同目標(biāo)，制定不同的偵察路徑策略，以指導(dǎo)自己對目標(biāo)進(jìn)行全局掃描偵察。

其次，滅火機(jī)器人必須知道當(dāng)前自己所處的位置，這個位置非常重要。機(jī)器人需要根據(jù)當(dāng)前位置，結(jié)合全局的偵察規(guī)劃，確定自己下一步的行走計劃；對于已發(fā)現(xiàn)的火源，機(jī)器人將通過確定火源相對自己當(dāng)前位置的坐標(biāo)，確定火源在整個偵察目標(biāo)中的位置。同時，機(jī)器人還必須識別行走中的障礙，并對它們進(jìn)行分類；然后，確定避開障礙的方案。它要收集從傳感器中得到的信息，確定行走中將會遇到的各種障礙。這些障礙可能是臺階、墻壁等各種突起物，也可能是地面的凹凸，或者各種人為放置的障礙等。對于已經(jīng)識別的障礙，它需要確定是否能夠直接越過；對于不能越過的障礙，還必須確定適合的規(guī)避方案。

偵察滅火機(jī)器人的另一大優(yōu)點是對火源的識別和定位。它在行走過程中對環(huán)境進(jìn)行偵察的同時，也對傳感器中得到的信息進(jìn)行分析，在可疑信息處作適當(dāng)?shù)耐Ａ簦郧蟛杉?、更詳?xì)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析判斷，來判定周圍是否存在火源。對確定存在的火源，則通過確定火源相對于自己的位置，來確定火源在整個現(xiàn)場偵察目標(biāo)中的實際位置。

對于已經(jīng)識別的火源，偵察滅火機(jī)器人必須具有能夠區(qū)別誘發(fā)火災(zāi)的火源與各種非火災(zāi)火源的能力。一般，在火災(zāi)發(fā)生初期，誘發(fā)火災(zāi)的火源會隨時間不斷增長而變大，我們能看到火焰的邊緣不斷抖動，并有愈演愈烈的趨勢；而非火災(zāi)火源的火焰則相對穩(wěn)定。知道了這一點，就可以幫助機(jī)器人識別火源類別。

對于已經(jīng)識別出火源的火災(zāi)，滅火機(jī)器人接下來要做的就是判定火災(zāi)的大小，確定能否用自身攜帶的滅火設(shè)備進(jìn)行滅火。若是可以撲滅的小火，它會確定滅火方案，及時撲救；對于不能撲滅的火災(zāi)，則要確定逃跑策略。而且，滅火機(jī)器人必須能確定火災(zāi)等級，通過不同的報警方案，比如報警鈴聲的急緩、報警聲音的長短等，方便火災(zāi)外圍營救人員了解現(xiàn)場內(nèi)火災(zāi)大?。◤?qiáng)弱）的信息，及時采取適合的救援方案和措施。

這些工作看起來很復(fù)雜、耗時，其實都是人們根據(jù)多次模擬方案提前設(shè)計好的程序，借助這些電子程序和部件來指導(dǎo)偵察滅火機(jī)器人機(jī)智迅速的完成滅火救援工作。

偵察滅火機(jī)器人的“器官”

偵察滅火機(jī)器人一般由運(yùn)動機(jī)構(gòu)、傳感器、控制器和自身保護(hù)系統(tǒng)等構(gòu)成，下面我們看看這些“器官”是如何組成及工作的。

運(yùn)動機(jī)構(gòu)——自由行動的保證。這是一個由許多機(jī)械零件集合體構(gòu)成的動力學(xué)體系，它的功能包括行走和滅火等。而“行走”是偵察滅火機(jī)器人運(yùn)動機(jī)構(gòu)最主要的功能。通常，依據(jù)不同的建筑形式，要求有不同的行走機(jī)構(gòu)。

對于在地面行走的滅火機(jī)器人，一般采取輪式或者履帶式行走機(jī)構(gòu)。采用這種行走機(jī)構(gòu)的機(jī)器人不僅能在不規(guī)則地面行走，而且能夠爬過300米的斜坡和臺階，還能跨越25厘米的垂直障礙。如果遇到高層建筑，為了能從高樓外墻爬上建筑，需要采用吸盤式的行走機(jī)構(gòu)。而對于在地下行走的滅火機(jī)器人，可靈活采用其他行走方式。

與行走機(jī)構(gòu)相比，滅火機(jī)構(gòu)要簡單一些。由于偵察滅火機(jī)器人一般在目標(biāo)建筑的內(nèi)部工作，通常可采用便攜式的滅火設(shè)備。滅火劑的選擇必須考慮滅火效率，不同的火災(zāi)場景、來源和滅火器攜帶的難易程度等。對固體火災(zāi)，可選用水作為滅火劑；而對于油類火災(zāi)，可選用泡沫、二氧化碳作為滅火劑。

傳感器——信息的載體。它負(fù)責(zé)采集工作現(xiàn)場的各種信息，并將這些信息傳遞給控制器。傳感器類似于人的五官，可分為觸覺、非觸覺、嗅覺和各種有線、無線的信號傳輸裝置。

為了能在惡劣的環(huán)境中工作，偵察滅火機(jī)器人必須快速準(zhǔn)確的感知其工作環(huán)境的各種信息，從而對下一步的動作做出判斷。這些信息包括行走過程中對障礙的感知，對工作環(huán)境溫度的感知等。用于感知障礙的傳感器有接觸式和非接觸式兩種。接觸式傳感器通常在機(jī)器人接觸障礙物時才能給出信息，因其給出信息的時間滯后，多用于慢速行走的機(jī)器人。而非接觸式傳感器采用光、聲波等信息介質(zhì)，其測障原理類似于雷達(dá)，能在早期給出障礙物存在的有關(guān)信息，從而提高機(jī)器人的行走速度。

控制器——滅火機(jī)器人的“大腦”。它是滅火機(jī)器人的核心部分，主要功能有：①對機(jī)器人行動的規(guī)劃，使機(jī)器人有序的工作；②了解工作環(huán)境，采集和存儲工作現(xiàn)場的信息，并對火災(zāi)進(jìn)行判斷和分析；③與外界進(jìn)行信息交互。

嵌入式微處理器以某一種微處理器內(nèi)核為核心，集成了定時/計數(shù)器、看門狗電路、I/O、脈寬調(diào)制輸出等各種必要功能和外設(shè)，因此，相比于傳統(tǒng)的順序控制器，它更適合用作偵察滅火機(jī)器人的控制器。嵌入式微處理器從簡單的單片機(jī)到復(fù)雜的DSP（數(shù)碼聲場處理技術(shù)）芯片，包括一個很大的范圍；通過編寫相關(guān)應(yīng)用程序，微處理器就可以完成從簡單的數(shù)據(jù)采集到復(fù)雜的圖像處理等各種工作，從而使偵察滅火機(jī)器人真正具有了人的“智能”。

自身保護(hù)系統(tǒng)——安全工作的“守護(hù)神”。在惡劣的環(huán)境中，偵察滅火機(jī)器人必須保護(hù)好自己才能正常工作。這要求它有良好的熱防護(hù)系統(tǒng)，以保證自己在火災(zāi)現(xiàn)場工作時不被燒壞，保證內(nèi)部工作電路正常。因此，滅火機(jī)器人車體材料一般由一些耐火構(gòu)建組成，并配備有水冷卻系統(tǒng)。為了防范來自火災(zāi)現(xiàn)場已泄漏的可燃?xì)怏w的爆炸危險，偵察滅火機(jī)器人還必須具備良好的防爆功能。

當(dāng)然，偵察滅火機(jī)器人畢竟只是一部機(jī)器，它不可能具備我們消防隊員的所有智能；而且，一種類型的偵察滅火機(jī)器人不可能適用于所有的建筑場合。因此，必須研究不同建筑結(jié)構(gòu)的特殊性，并有針對性的研制出相應(yīng)的偵察滅火機(jī)器人，才能使它未來在火災(zāi)第一線——人力所不能及的地方，發(fā)揮最大作用。

【責(zé)任編輯】王亞娜