Three-Dimensional Kinematics Simulation of Robot Fighting Platform in Virtual Environment

A method of 3 D kinematics simulation of robot fighting platform （RFP） in virtual environment is proposed with the aim of enhancing vision telepresence. Based on the theory of space coordinate transformation, kinematics equat!ons of RFP are formulated; followed by applying a method of modeling using 3DMAX software to build an RFP＇s 3D geometric model before a 3D kinematics simulation system of RFP is completed based on virtual reality technology and Open Inventor VC ＋ ＋. Test results have indicated that this system can perform RFP＇s kinematics simulation in virtual environment. It can also imitate RFP＇s motion states and environmental features well. Moreover, not only can better real-time performances and interactions be achieved but also operator＇s vision telepresence be enhanced, therefore this approach may help lay the foundation for the realization of RFP＇s teleoperation with vision telepresence.

消防机器人热防护隔热材料选择与结构优化

消防机器人在火灾处置中的应用越来越广泛,降低了消防员在火灾救援中的风险,同时也带来了研究其热防护性能的需求。本文以某履带消防机器人底盘车身为研究对象,以保护其内部电子元器件不受高温损害为目的,以火场环境为条件,对车身温度场分布规律进行了分析。基于消防机器人底盘车身热防护结构材料的正交试验设计,使用ANSYS Workbench软件对不同热障涂层材料、基体材料和隔热保温材料组合的热防护性能进行分析,提出了车身热防护结构最优组合方案。在确保消防机器人热防护性能的前提下,采用响应面优化分析对热障涂层厚度和隔热保温层厚度进行优化,热障涂层厚度、隔热保温层厚度分别减少了3.4、4.2 mm,底盘车身内部体积扩大了11.74%,质量减小了15.83%。

基于Arduino单片机与LabVIEW的消防机器人设计

以Arduino UNO单片机为核心控制单元,基于LabVIEW开发平台设计一款消防机器人。该机器人分为上位机控制系统与下位机控制系统,上位机控制系统由LabVIEW开发环境设计,下位机控制系统由Arduino控制单元、传感器信息采集模块、运动模块、无线通信模块、灭火模块、自动避障模块组成。根据行业标准建立消防机器人原型机并进行测试,测试结果表明:设计的机器人能够稳定实现各项功能,具有一定的实际应用价值。

消防机器人灭火救援应用及发展探究

文章以消防机器人灭火救援应用及发展为研究对象,首先简单介绍了项目情况,随后结合实际项目,从消防机器人的研发应用入手,分析了其中的一些研发技术应用内容,最后探讨了消防机器人灭火救援应用及发展,以期为相关研究提供参考。

轮式移动灭火机器人底盘机械系统设计

鉴于火灾场所的复杂性,提出轮式移动灭火机器人底盘机械系统设计,并从底盘的功能、结构、性能和开发流程等方面进行了系统研究。首先,分析了轮式灭火机器人的技术需求,以及底盘对机器人移动性能的影响;然后,对底盘提出设计方案和实施步骤,并基于UG软件建立三维模型进行分析,评估了底盘的可操作性和可靠性;最后,对底盘的基本参数、轮毂电机、转向机构和减震机构进行了设计。

Research on Multi-robot Coordination Searching Ignition Sources Approach

For the purpose of study on forecasting forest fire behavior,a probability approach was presented to search ignition sources by multi-robot coordination. Firstly,the environment map is built based on Bayes rules. Then,the probability searching strategy based on the environment map was designed. Every grid of the searching area was assigned searching expectation value, and robots selected the grid with the highest expectation value as its searching target. The simulation results show the search time reduces greatly,which proves the feasibility and validity of the given algorithm under unknown fire condition.

基于AHP层次分析法的履带式智能消防机器人设计研究

目的建立消防机器人功能需求指标,将人工智能技术与消防机器人功能结合,设计一款具有无人机监测的智能履带式消防机器人。方法通过文献研究、市场产品分析,运用KJ亲和图法建立消防机器人功能需求指标;通过问卷和访谈法及AHP层次分析法计算得出各功能指标的权重值,并完成一致性检验;再通过设计实践法从设计定位、设计效果图、结构分析、功能分析、人工智能技术应用、智能控制系统设计、数据模块分析步骤及界面UI设计等流程,完成智能消防机器人的设计实践。结论得出消防机器人需求指标目标层1个、一级指标4个和二级指标13个,其中一级指标的重要排序为安全性、功能性、智能性和美学性,消防员对机体防爆性、机体耐火性、爬坡/越障/避障功能评级较高,同时希望具有智能分析火源、规划行走路径、无人机巡查等功能。将研究结论和设计实践相结合,设计了一款具有监测无人机的智能消防机器人,通过路空两种模式相互配合,无人机可巡查并规划路径、智能分析、定点监控和火情报警等功能,消防机器人可具有进入危险火场完成灭火和救援等功能。

Development Status and Project Interpretation of the Robotics Wushu Competition

The Robotics Wushu Competition is a robotics competition that integrates intelligent robotics technology with traditional Chinese Wushu culture,maker spirit,and ideas.It is a highly confrontational and ornamental project in robotics competitions.This paper discusses the current situation,development status,and project settings of the Robotics Wushu Competition in the three major national competitions,focusing on the interpretation of several major projects,such as humanoid autonomous fighting,body-feeling humanoid fighting,wheeled autonomous fighting,visual confrontation,and unmanned aerial vehicle(UAV)confrontation.Finally,suggestions are proposed to support the regular holding and development of the Robotics Wushu Competition.

轨道交通双轮消防机器人设计与应用

针对突发异常行为或异常现象的视频或图像数据进行分析和预警,特别是人流密集、重点管控、重点巡查的场所,通过对双轮消防机器人的结构和平衡原理进行分析,建立其运动模型。对机器人的功能模块进行结构设计、硬件设计以及通过控制软件进行程序编制。该文通过对消防巡逻双轮机器人的设计与应用,进行视频图像采集识别完成对双轮机器人在消防上的应用研究。

未知环境下的消防机器人智能灭火技术

针对机器人代替消防人员进行灭火救援的需求,进行消防机器人自主火源寻找与智能灭火技术的研究。对消防机器人的结构与控制系统进行介绍,明确其在未知环境下自主寻找火源与智能灭火的技术要求;对消防机器人工作环境进行分析,提出技术方案;基于即时定位与地图构建(simultaneous localization and mapping,SLAM)技术实现消防机器人在未知环境中的自主行走与避障,开发适合于机器人自主寻找火源与定向火源的方法与技术,并通过实验进行有效性验证。实验结果表明:该机器人能在未知环境中进行自主行走与越障,其定位精度小于0.4 m,火源识别率大于90%,具有良好的应用前景。

基于改进粒子RBPF算法的室内自主导航灭火机器人

采用搭载ROS机器人操作系统的灭火机器人,利用改进粒子滤波器(RBPF)算法优化采样分布和采样次数,减小采样粒子的个数和粒子的退化率,实现灭火机器人对周围环境的二维栅格地图构建。同时在检测到火焰位置时,利用A*算法和DWA算法完成路径规划,使灭火机器人自发性地赶往火焰发生位置并进行灭火动作。实验表明:该灭火机器人在检测到火焰发生位置时,能较为良好地完成建图、定位、导航和灭火任务,满足实际需求,为智能灭火机器人提供了一种可行方案。

基于STM32单片机的智能消防机器人设计研究

设计了基于STM32单片机的智能消防机器人,主要由人机互动界面、感知平台、运动平台、传感器检测设备、车体等组成,由主芯片进行多种任务处理。经试验测试表明,此机器人达到了设计目标,增强了消防工作的安全性和可靠性。

消防灭火机器人的发展现状及展望综述

随着国内仓储行业自动化、智能化、无人化的发展,消防安全问题成为无人化仓储亟待解决的问题之一,为早日建成无人化仓储,消防机器人在这一领域的应用越来越迫切。从消防灭火机器人的发展情况、结构组成、导航方式及智能化发展现状四方面进行介绍,并对消防灭火机器人存在的问题和发展趋势进行了探索。

一种消防机器人火源定位及自动跟踪系统

传统的消防机器人受限于火源检测和定位技术,检测和定位精度受环境影响较大,导致效果较差,部署复杂且智能化程度不高。针对这一问题,基于深度学习,结合视频图像处理技术,设计并实现了一套火焰检测、定位及自动跟踪灭火系统。该系统采用高实时深度学习模型进行火灾检测,通过计算和比较图像的结构相似度,结合火焰的动态特征对误报进行排除,进一步提高了检测精度。同时,引入基于冗余图像分割的二次检测,提高小目标火源的检测率,有效增加了消防机器人的检测灭火距离。此外,利用单目相机对火源进行定位跟踪,部署简单。试验结果表明,该系统提升了火焰检测的精度和检测距离,具有良好的实时性,能够满足复杂环境的消防机器人自动灭火。

履带消防机器人动力学分析及悬架参数优化

针对履带式消防机器人在恶劣环境中作业时云台不稳定的问题,对消防机器人的悬架参数进行优化。首先,建立消防机器人动力学模型,通过试验获得关键参数的数据,进一步提高模型精度,并与整机试验对比验证模型的准确性。然后,选取悬架参数为设计变量,平台振动加速度均方根值为目标值,基于响应面法构建代理模型,建立设计变量与目标值之间的显式函数关系。最后,采用遗传算法对目标函数进行优化求解。优化结果表明:优化后云台振动加速度均方根值减小8.43%,云台的稳定性更好。

消防机器人在灭火救援中的应用价值及其优化应用

主要对消防机器人在灭火救援中的应用价值及其优化应用进行研究。在灭火救援工作中,消防机器人具有找出火源和安全出口、搜救伤亡人员、保护消防救援人员的安全、防止危害扩大化等应用价值。在灭火救援中应用消防机器人,需要做好统筹规划,采取提高消防机器人的作业能力、做好消防机器人的技术更新、提高人机协同配合水平等措施,进一步推动消防机器人在灭火救援中的科学高效运用。

可精准灭火的智能机器人设计

可精准灭火的智能机器人以单片机为控制核心,控制无刷电机实现机器人的行走功能,再通过多传感器及摄像头作为侦查火源的装置对现场数据信号进行采集并定位着火点,最终通过消防机器人的自主灭火或消防人员的远程控制机器人行进并自动搬取和抛扔灭火弹灭火,实现了自动寻找火源并灭火、自动避障等功能,对于保证农业农村消防安全,在发现火情后及时处置有重要作用。文章阐述了可精准灭火的智能机器人的设计思路和实现方法,具备一定的实用价值和推广价值。

储能电站灭火机器人及其灭火策略研究

随着储能电站的增多,锂电池储能舱的火灾事故频繁发生,严重威胁了电力系统的稳定运行和人员的生命安全,为解决人工灭火危险性,设计了一种应用于储能站的灭火机器人。针对储能站的环境,对机器人的本体结构与灭火作业机构进行了设计,保证机器人能够在储能站顺利进行灭火作业。探究了锂电池火灾的特点与热失控的规律,分析了液氮的灭火机理,发现使用液氮作为灭火剂对锂电池火灾有着很好的抑制作用。由于机器人可携带的液氮容量有限,为此设计了一种基于长短期记忆网络(LSTM)的灭火策略,以保证液氮的利用率最大化。首先液氮全速输出将明火扑灭,然后利用热电耦合模型估计电池的内部温度与荷电状态,将电池的状态数据与舱内可燃气体体积输入预测模型,对电池的内部温度与舱内可燃气体体积进行预测,最后将输出数据带入控制公式得到液氮注入流量与排气泵流量。通过控制气泵的流量,抑制锂电池热失控蔓延,防止发生复燃和爆炸。对该灭火策略进行了仿真实验,结果表明,该灭火策略能够在10 s内将明火扑灭,并有效抑制电池热失控蔓延,控制舱内可燃气体浓度在爆炸极限以外。该灭火机器人与灭火策略对储能站锂电池火灾的抑制作用效果显著。

基于结构光的室内消防机器人环境重构研究

为了提高消防机器人在室内火场中的环境感知与重构能力,提出了一套基于结构光深度相机的室内二维环境重构方法。首先通过融入IMU(Inertial measurement unit,IMU)姿态传感器来对相机获取的深度数据修正补偿;其次在世界坐标系下通过区间阈值高度过滤算法对障碍物和道路进行区分,并生成二维点云图来进行环境重构;最后将相机与机器人进行动态建模分析,修正安装误差并更新全局环境地图。算法在室内自主消防机器人平台上进行导航避障测试,结果表明,提出的方法有效提高了消防机器人在复杂火场环境中的二维环境重构与感知能力,使机器人精准自主避障,快速前往着火点实施灭火。研究对室内消防机器人的导航及避障具有重要意义。

举高喷射灭火机器人灭实体油浸变压器火试验研究

为探究压缩空气泡沫举高喷射灭火机器人处置油浸变压器火灾的有效性,研建了一套1:1全尺寸实体油浸变压器火灾模型,模拟了主油箱顶部油池火灾、7个燃烧孔火灾、溢油火灾及底部油池火灾,利用压缩空气泡沫举高喷射灭火机器人进行了扑救全尺寸实体油浸变压器火试验。试验表明:单独采用一台流量为1 200 L/min的压缩空气泡沫举高喷射灭火机器人,可以扑灭全尺寸实体油浸变压器火灾,163 s可控制火势,474 s可完全灭火,无复燃。