消防灭火机器人及配套装备技术分析

随着智能化高端科技的发展,消防机器人逐渐在消防救灾领域得到广泛应用,作为一项先进的灭火救援技术,它不仅能取代消防员深入火场进行实况探测,还能自动收集火场数据,从而支持了消防策略的制定。本文首先分析了消防灭火机器人的功能与结构,然后针对其配套装备技术展开了细致的解读。

消防灭火机器人及配套装备技术研究

灭火救援是一项特殊的高危险性工作,极易对消防救援人员的生命带来威胁。加强对灭火机器人及其辅助设备的研发,针对其在火场中探测和灭火的需求,从行走和控制两套装置对其主体进行系统的构造研究,并加强与之相匹配的导航、探测和灭火等辅助设备的研发,研制出能够高效代替消防员进行精确灭火的灭火机器人,在减少消防员的伤亡的情况下,有效提升消防救援队伍的灭火救援效率。

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。

引流式森林风力灭火机器人的灭火性能分析及优化

针对我国风力灭火设备不能完全适应我国森林灭火条件的问题,设计了一台引流式森林风力灭火机器人。利用Solidworks对其进行三维建模,利用Fluent对引流风管进行流体仿真,分析其第三节灭火风筒的直径D_(3)、喷嘴位置S0和收敛室的收敛角θ1对灭火性能的影响;通过ANSYS和MATLAB软件进一步分析三者交互性对灭火性能的影响,并对试制样机与6MF-32便携式风力灭火机器人进行了性能比对试验。结果表明,风筒尺寸最优解为S0=-20 mm、D_(3)=110 mm和θ1=15̊,在最优结构参数下本设计比6MF-32的灭火效率高。

消防灭火机器人远程操作控制台设计

化工企业厂房火灾现场环境一般较为复杂、风险因素较多,伴有大量的次生灾害,威胁人类的生命安全,因此在消防救援初期建议采用消防机器人进行现场救援。机器人远程操作控制平台的性能对机器人执行命令的准确性和效率等影响较大,针对上述应用场景,首先提出机器人需要完成的任务,分析了操作台功能的具体需求,其次结合人因工程学等相关学科知识进行操作台的构建,最后采用校核表评价法对操作台进行评价。结果表明,所开发设计的消防灭火机器人远程操作控制平台具有较好的远程可操作性。

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。

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。

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。

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。

井下皮带防灭火机器人的设计

由于皮带运输机发生火灾时难以快速扑灭,而井下内部蕴含有易燃易爆气体,一旦皮带运输机发生火灾可能会造成瓦斯爆炸等重大安全事故。针对上述问题设计了一款防灭火机器人,通过烟雾传感器检测烟雾浓度,当烟雾浓度达到烟雾传感器检测浓度范围内时声光报警灯进行自动报警闪烁,同时自动开启灭火装置巡视火源并实现精准灭火。该防灭火机器人能够快速发现烟雾和火源,在极短时间内报警闪烁并进行精准灭火,井下皮带防灭火机器人的设计将为井下皮带运输机火灾防治提供一种借鉴。

探究消防灭火机器人及配套装备技术

消防灭火作为高危特种行业,存在较高安全风险,容易导致救援人员陷入生存困境。加强消防灭火机器人及配套装备研究,根据机器人深入火灾现场探测和灭火的设计要求,从行走机构和控制机构两方面对机器人本体结构展开分析,并加强导航、探测和灭火等配套装备技术研究,设计出灵活移动和精准灭火的消防机器人,有效代替消防人员开展灭火救援工作,避免消防人员伤亡的同时,提高消防部门的灭火作战能力。

可调节智慧消防灭火机器人的设计与研究

随着我国经济的高速发展,高型与超高型建筑如雨后春笋般涌现,随之而来的还有因电气、明火、化学物品等原因导致的建筑火灾。消防队员在对这类火灾进行扑救时,往往因建筑内部存在大量易燃、易爆物品与火灾产生的有毒火灾烟气而使扑救危险度增加。因此,研发出一种可以代替、辅助消防队员扑救火灾的机器人对于保障消防队员的安全、实现建筑火灾的快速救援具有重要意义。基于模块与系统化设计可调节智慧消防灭火机器人,可以显著提高其灭火救援效果,降低消防队员救援危险,并提出该机器人多个可应用场景,以其为该领域提供参考。

基于北斗定位技术的森林防火灭火机器人研究

本设计为基于北斗定位技术的以STM32为主控芯片的森林防火灭火机器人,这种机器人产品通常由驱动、红外、超声波、温度等基础模块以及WIFI232模块、北斗模块和无线通信模块组成。其中,通信模块由两块NRF24L01无线模块所组成,一块用作接收,另一块用作发射。驱动模块由L298P型号的驱动芯片和电动马达所构成,HJ-IR2红外传感器则是红外传感器模块的关键组件。机器人通过北斗定位技术实现精准防火灭火。

基于无线传感器网络的室内移动灭火机器人系统设计

针对室内移动灭火机器人依靠自身传感器无法及时获取全面环境信息和缺少远程网络控制功能的问题,提出了一种基于无线传感器网络(WSN)且具有远程网络控制功能的系统架构。首先,构建网型拓扑结构的无线传感器网络,采集室内环境信息;其次,通过分析系统各部分的逻辑功能,构建数据库和Web服务器,实现远程客户浏览功能;最后,通过开发具有Socket网络通信功能的网络客户端,实现远程网络控制机器人。经实验测试,网型拓扑无线传感器网络,在发送间隔为1.5 s,网关节点无遮挡时,数据传输丢包率为2%,与相同情况下的树型拓扑相比,降低了67%。结果表明此系统架构能获取更加全面的室内环境信息,降低无线传感器网络数据传输丢包率,并能通过网络客户端实现远程控制。

基于红外火焰传感器和最小二乘法的灭火机器人

设计是基于红外火焰传感器和最小二乘法的灭火机器人,可以比较准确地定位着火点并进行灭火。系统硬件以STC12C5A为核心,在传统避障机器人的基础上加上了红外火焰传感器模块和灭火模块。在软件上采用最小二乘法进行曲线拟合,得到AD值和距离的转换模型,再通过比较各方向的传感器的数据,确定火焰的位置。最后将机械臂移动到着火点,控制喷水泵进行灭火。实验表明:系统能稳定运行,具有很好的通用性和推广前景。

转臂式灭火机器人灭火技术研究与实现

为有效地应对目前日益复杂的灭火环境,减少不必要的人员伤亡,根据火灾现场实际环境,针对现有灭火机器人研究所存在的问题,对机器人灭火技术进行研究并自主研发了基于ATMega单片机技术的灭火机器人系统,该系统设计了独特的转臂灭火机构和喷水灭火装置。经灭火实验验证,该系统可有效地提高灭火质量和效率,为灭火机器人的实际应用和推广提供支持。

智能灭火机器人的设计与实现

根据国际灭火机器人的比赛规则,给出灭火机器人的软硬件设计。该系统硬件设计是以嵌入式ARM966E-S为核心,科学布置6个红外测距传感器,实现远红外火焰传感器组,能够快速精确检测环境。并采用双电源供电,直流电机驱动。而系统软件设计采用优化的避障、灭火算法。实验证明,该设计大大提高系统的实时性、快速性和可靠性。机器人搜寻4个房间并完成灭火用时8 s左右,达到国际先进水平。

沿墙走算法在竞赛灭火机器人中的应用

设计了一款自动寻找火源并进行灭火的机器人。以Makeblock推出的Me Auriga为主控板,Me Auriga是以Arduino Mega 2560为核心的控制板,运用了火焰传感器、超声波传感器、舵机以及风扇进行了设计组装,采用Arduino IDE开发环境进行编程。通过超声波传感器测距,运用左右手法则实现了机器人自动沿墙走,使用火焰传感器感测火源。程序设计中对避障转弯、沿墙走、寻找火源进行了优先级处理。实验表明:该机器人在服务机器人比赛中能够流畅沿墙寻找火源,并成功灭火。

比赛用灭火机器人的设计与实现

介绍了自行开发研制的一款教学比赛用灭火机器人。该机器人控制器的核心采用16位凌阳单片机SPCE061A,无需仿真器就能够实现程序的下载和调试;制作的简易码盘,较好的解决了教学机器人不走直线的问题;使用自行研发的红外传感器电路模块,大大降低了机器人的成本;软件方面采用了沿墙走算法,保证了机器人与墙壁无碰撞,使机器人能尽快找到火源。实际的应用表明,该机器人具有开放性好,快速、准确灭火的良好性能。

基于改进蚁群算法的灭火机器人路径规划研究

提出一种适用于灭火机器人避障路径规划的改进蚁群优化算法,采用自适应更新策略的方法规划最佳避障路径,建立了简洁、严谨的蚁群优化算法函数,以达到对灭火机器人避障路径的优化。这种方法能够使灭火机器人在未知环境寻找火源时有效避开障碍物并且使机器人所走路径最短,所用时间最少。经实验证明了该方法的可行性和有效性。