1 前言
??? 從20世紀80年代初開始，我國國民經(jīng)濟迅速而穩(wěn)步增長，各類工業(yè)得到了迅速發(fā)展，但各類危險場所的火災(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)危險品泄漏伴隨的毒性、腐蝕性給消防人員的自身安全帶來了嚴重的威脅，在沒有對現(xiàn)場進行充分偵檢和分析的情況下，盲目地采取行動，不僅不能取得預(yù)期的效果，而且往往會造成無辜生命的犧牲，付出慘重的代價。

2 消防人員搶險救援時的弊端
??? 目前我國消防部隊在災(zāi)害現(xiàn)場展開搶險救援戰(zhàn)斗時，首先要派偵查人員偵查災(zāi)害現(xiàn)場，了解災(zāi)害現(xiàn)場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)外危險災(zāi)害現(xiàn)場進行偵察，有可能造成中毒、窒息等事故；
??? (3)消防人員在易坍塌建筑物、大型倉庫堆垛等災(zāi)害現(xiàn)場進行偵察，有可能發(fā)生墜落或被坍塌物砸中，造成人身傷害事故；
??? (4)消防人員在進入不明情況的災(zāi)害現(xiàn)場時，無法事先確定所佩戴的個人防護裝備和偵檢設(shè)備是否安全合理；
??? (5)消防人員配備的便攜式探測裝備數(shù)量有限，無法實時定量的探測災(zāi)害現(xiàn)場各種數(shù)據(jù)參數(shù)；
??? (6)消防人員偵察到的現(xiàn)場情況，無法在第一時間向后方指揮員報告；
??? (7)由于消防人員穿著防護服裝、配備防護裝備，本身負荷已較重，再要進行如清障、開關(guān)閥門、搶救遇難人員等工作具有一定困難；
??? (8)消防人員受環(huán)境影響及個人防護裝備的限制，在災(zāi)害現(xiàn)場的滯留時間一般小于30min。
??? 因此，研究一種實用的能替代消防救援人員遙控進入有毒、有害(非易燃易爆)、易坍塌建筑物、大型倉庫堆垛、缺氧、濃煙、放射性等室內(nèi)外危險災(zāi)害現(xiàn)場進行探測的消防救援機器人，來解決有關(guān)消防人員人身安全、時間限制、數(shù)據(jù)采集量不足和不能實時反饋等問題，是非常緊迫和必須的。
??? 消防救援機器人具有可靠的偵檢和救援功能，以及良好的機動性能，對化學(xué)、生物、放射性等危險晶的生產(chǎn)、運輸、貯存和使用場所的災(zāi)害預(yù)防，對有毒、有害化學(xué)物品泄漏(非易燃易爆)、易坍塌等災(zāi)害現(xiàn)場的偵察和處置、易爆物品的搬運，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行現(xiàn)場搶險救援，對災(zāi)害現(xiàn)場的滅火、封堵、洗消、破拆等救援作業(yè)的展開具有十分重要的作用。

3? 國外消防救援機器人發(fā)展情況
??? 消防救援機器人的研究開發(fā)及應(yīng)用，日本最為領(lǐng)先，其次是美國、英國和俄羅斯等發(fā)達國家。國際上對消防救援機器人的研究，在控制技術(shù)上可分為三個階段：第一代是遙控消防救援機器人，第二代是具有感覺功能的計算機輔助遙控消防救援機器人，第三代是自適應(yīng)智能化消防救援機器人。第一代和部分第二代消防救援機器人已開始服役，但其結(jié)構(gòu)和功能在各個國家都各有特點和獨到之處。目前發(fā)達國家正在加快開發(fā)不同功能的第二代實用型消防救援機器人，而第三代智能型消防救援機器人尚在探索之中，日本、美國和英國已開始進入預(yù)研和論證階段。

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??? 日本的救護機器人于1994年第一次投入使用。圖1中的機器人能夠?qū)⑹軅藛T轉(zhuǎn)移到安全地帶。機器人長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、易燃氣體檢測儀、超聲波探測器等；具有2只機械手，最大抓舉力為90kg。機械手可將受傷人員舉起送到救護平臺上。

4?? 消防救援機器人主要結(jié)構(gòu)
??? 消防救援機器人主要由行走系、機械手、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簡單的介紹。履帶行走系包括機架、行走裝置和懸掛三大部分。
??? 機架是整機的骨架，用來安裝所有的總成和部件，使整機成為一個整體。行走裝置是用來支撐機體，把發(fā)動機的動力傳到驅(qū)動輪上的驅(qū)動扭矩和旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)為消防救援機器人工作與行駛所需的驅(qū)動力和前、后運動。懸架是機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)動輪、支重輪、托輪、引導(dǎo)輪和履帶張緊裝置等組成，驅(qū)動輪通過液壓馬達驅(qū)動，當驅(qū)動輪被最終傳動二級被動齒輪帶動時，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，使整機對地面產(chǎn)生前或向后的運動，整機也隨之運動。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性能都有所提高，具有良好的越野性能。