摘要：本文主要是研究融合多學科，具有多功能的偵查滅火機器人，通過電路板主控系統的總體控制，利用傳感器進行火焰和障礙的檢測，通過控制步進電機和機器手臂來實現偵查滅火機器人的每一個行動，它可以自動避障、自動尋找火源、自動滅火。
　　關鍵詞：人工智能，自動控制，偵查
　　1前言
　　隨著社會的不斷發展，在社會財富日益增多的同時，導致發生火災的危險性也在增多，火災的危害性也越來越大。各種不可避免的火災頻繁出現，給社會造成了許多隱患。在長春就出現了天元大廈大火災的慘痛教訓，所以隨著社會與國家的發展，在經濟迅速增長的同時，各種火災的及時撲救已成為了迫在眉睫需要解決的問題。救火早一刻就少一分的損失。救援人員固然很快，但也需要一定的時間，而且進入火災現場還有一定的危險，甚至危及生命。近幾十年中，大量的高層，地下建筑與大型的石化企業不斷涌現。由于這些建筑的特殊性，發生火災時，不能快速高效的滅火。為了解決這些難題，盡快救助火災中的受害者，最大限度的保證消防人員的安全，研制一種偵查滅火機器人是十分必要和有實際現實意義的。
　　2機器人整體運作方案分析
　　本機器人利用了單片機通信技術，工作人員在火場外的安全區域內可對其進行遠程操控，由于機器人體積小，活動靈活，使其能安全、快速的找到火源，將火撲滅。為消防營救工作爭取了寶貴的時間。滅火機器人采用360度可旋轉機械臂，可夾帶消防噴頭至火場，這樣便可控制噴頭噴水方向，機械臂上置有CCD高清攝像頭，在滅火過程當中，通過攝像頭反饋來的信息判斷水壓是否供給到位，火場是否有殘余火源等等。另外，機器人底盤采用履帶式的設計，使其能穿行于各種地形。而履帶是用特殊材料制成，耐高溫，增強了本機器人在火場的耐用性。底盤上也裝有CCD攝像頭，可以方便操作人員清楚地知道機器人所在的方位。控制臺電腦和機器人上的機載控制器采用無線通訊方式,通過電腦控制界面對機器人發出指令并接受回饋信號,指揮機器人在定位后完成各項功能作業。由于是采用直流步進電機驅動，所以不能攜帶笨重的水箱作業，將水箱留在火場外，機器人只夾帶噴頭作業，這樣既減少了機器人動力來源的功耗，又方便其在狹小的環境中作業。
　　3機器人的系統組成
　　（1）步進電機
　　步進電機是將電脈沖信號轉變為角位移或線位移的開環控制元件。在非超載的情況下，電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數，而不受負載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉過一個步距角。這一線性關系的存在，加上步進電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點。使得在速度、位置等控制領域用步進電機來控制變的非常的簡單。雖然步進電機已被廣泛地應用，但步進電機并不能象普通的直流電機，交流電機在常規下使用。它必須由雙環形脈沖信號、功率驅動電路等組成控制系統方可使用。
　　步進電機是純粹的數字控制電機。它將電脈沖的信號轉化為角位移，即給一個脈沖信號，步進電機就轉動一個角度，非常適合于用單片機來控制。步進電機具有如下一些特點：
　　a)在負載合適、控制合適的前提下，步進電機的角位移與輸入脈沖數嚴格的成正比，因此，當它轉一轉后，沒有累計誤差，具有良好的跟隨性。
　　b)由步進電機與驅動電路組成的開環數控系統，既非常簡單、廉價、又非常可靠。同時，它也可以與角度反饋環節組成高性能的閉環數控系統。
　　c)步進電機的動態響應快，易于起停，正反轉和變速。
　　d)速度可以在相當大的范圍內平滑調節，低速下仍能保證比較大的轉矩，因此，一般可以不用減速器而直接驅動負載。
　　e)步進電機只能通過脈沖電源供電才能運行，它不能直接使用交流電源和直流電源。
　　f)當負載較大、沖擊負載、或者控制不合適的情況下，步進電機存在震蕩和失步的現象，必須對控制系統和機械負載采取相應的措施。
　　g)步進電動機自身的噪聲和振動較大，帶慣性負載的能力較差。
　　（2）CCD攝像頭
　　CCD，英文全稱：Charge-coupledDevice，中文全稱：電荷耦合元件。可以稱為CCD圖像傳感器。CCD是一種半導體器件，能夠把光學影像轉化為數字信號。CCD上植入的微小光敏物質稱作像素（Pixel）。一塊CCD上包含的像素數越多，其提供的畫面分辨率也就越高。CCD的作用就像膠片一樣，但它是把圖像像素轉換成數字信號。CCD上有許多排列整齊的電容，能感應光線，并將影像轉變成數字信號。經由外部電路的控制，每個小電容能將其所帶的電荷轉給它相鄰的電容。
　�。�3）旋轉機械臂
　　本機器人的制作核心便是這個自由度非常高的旋轉機械臂上，由320mm、360mm的兩段鋼架支撐，下面的鋼柱固定在可360度旋轉的圓盤上，上下兩個鋼柱間用電機控制其垂直角度，上面鋼架尾部有一個夾子，能夾住消防水槍的噴頭，完成滅火任務。
　　4機器人功能
　�。�1）火情偵查。
　　機器人的平衡作業臂采用3節1m的結構，可繞軸做90°俯仰運動，電機驅動鋼索完成拉伸和收縮，可由1m伸展至3m。為取得來自于火災現場的圖像信號，在作業臂前端云臺上安裝彩色CCD攝像機，視頻信號采用無線傳輸的方式，在地面控制臺的顯示屏上可對火災現場直接監控，并及時調整機器人的作業動作�？筛鶕�現場要求加裝溫度傳感器探測火災現場的溫度，可燃氣體傳感器探測建筑物內部可燃氣體的含量以防止自燃的發生。
　　（2）救援和滅火。
　　機器人自身配有攜帶水槍頭的機械手臂、照明燈和載物箱。載物箱可根據需要裝載氧氣罩、急救工具等。機械手臂上的水槍頭可以進行滅火，照明燈可為現場探測提供照明，還可以幫助受災人員。
　　5綜述
　　目前,已有很多種不同功能的消防機器人用于救災現場。從各國的研究情況來看,消防機器人應具有三個方面的作用:在短時間內實現對火情的偵察;能夠對被困火中的人員進行有效地救助;能夠攜帶一定量的滅火劑進行滅火。
　　滅火機器人屬于特種機器人范疇，它作為特種消防設備可替代消防隊員接近火災現場實施有效的滅火救援作業，開展各項火場偵查任務，尤其是在危險性大或者消防隊員不易接近的場合，滅火機器人的應用將大大提高消防部門撲滅惡性火災的能力，對減少國家財產損失和滅火救援人員的傷亡具有重要的作用。
　　參考文獻
　　[1]陳伯時電力拖動自動控制系統[M]北京機械工業出版社，2002
　　[2]胡傳平面向新世紀的我國消防機器人瞻望[J]消防科學與技術，1999，18（4）：57-58
　　[3]陳引初消防機器人整機穩定性研究[J]消防科學與技術，2004，23（4）：359-361