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1 前言
    從20世紀(jì)80年代初開(kāi)始，我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)迅速而穩(wěn)步增長(zhǎng)，各類工業(yè)得到了迅速發(fā)展，但各類危險(xiǎn)場(chǎng)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(lái)了嚴(yán)重的威脅，在沒(méi)有對(duì)現(xiàn)場(chǎng)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(wú)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(guó)消防部隊(duì)在災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)展開(kāi)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(chǎng)，了解災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)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(wèn)題：
    (1)偵察小組(一般由2—3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(chǎng)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(cāng)庫(kù)堆垛等災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)時(shí)，無(wú)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(cè)裝備數(shù)量有限，無(wú)法實(shí)時(shí)定量的探測(cè)災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)各種數(shù)據(jù)參數(shù)；
    (6)消防人員偵察到的現(xiàn)場(chǎng)情況，無(wú)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(kāi)關(guān)閥門(mén)、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(chǎng)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(cāng)庫(kù)堆垛、缺氧、濃煙、放射性等室內(nèi)外危險(xiǎn)災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行探測(cè)的消防救援機(jī)器人，來(lái)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(wèn)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)搶險(xiǎn)救援，對(duì)災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)的滅火、封堵、洗消、破拆等救援作業(yè)的展開(kāi)具有十分重要的作用。

3  國(guó)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(kāi)發(fā)及應(yīng)用，日本最為領(lǐng)先，其次是美國(guó)、英國(guó)和俄羅斯等發(fā)達(dá)國(guó)家。國(guó)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(jué)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(kāi)始服役，但其結(jié)構(gòu)和功能在各個(gè)國(guó)家都各有特點(diǎn)和獨(dú)到之處。目前發(fā)達(dá)國(guó)家正在加快開(kāi)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(guó)和英國(guó)已開(kāi)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(zhǎng)4m，寬1．74m，高1．89m，重3860kg。它裝有橡膠履帶，最高速度為4km／h。它有信息收集裝置，如電視攝像機(jī)、易燃?xì)怏w檢測(cè)儀、超聲波探測(cè)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(jiǎn)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(lái)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(lái)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(guò)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(guò)性能都有所提高，具有良好的越野性能。