一直以来,森林火灾频发、高空火灾救援不力的问题层出不穷,给经济建设和生态环境造成了巨大威胁。因此,研发复杂环境下作业的消防机器人迫在眉睫。
消防机器人在欧美、日、加等地,具有较先进的水平。自20世纪60年代起,消防机器人逐渐具备了自主推理、决策和控制能力,实现了非结构化道路上的自主行驶。
针对市场产品现状,从功能性和实用性等角度进行分析,发现有以下四点缺陷:
(1)轮式消防机器人适合于平坦道路行驶,复杂环境适应性差;
(2)视觉系统裸露在外,保护措施弱,不适用于恶劣条件;
(3)有些消防机器人体型较为笨重,应用面狭窄,不适合复杂环境的使用;
(4)这类灭火机器人只是充当发射装置,随时需要补给,无法进行远距离灭火。
根据以上调研结果,与设计目的相结合,设计出一款安全适用、性能优良、灵活实用、醒目美观的D.E.P特种消防机器人。
D.E.P特种消防机器人以三轮履带为运动平台,能适应洼地山地、高层楼梯等地形复杂、障碍多的环境。与轮式相比,三节式履带行走机构接触面积大、附着力强,适合爬坡、爬楼梯,具有非常广泛的应用。
采用视觉和多传感器信息融合相结合的导航与定位方式,能感知外部环境建立相应的模型,实时判断通过的难易程度,从而自主规划移动路径。车载计算机处理传感器接收的信息,在进行分析后做出决策,使机器人成功避障。与其他导航和感应方式相比,具有信号探测范围宽、获取信息完整的优点。此外,它尺寸设计较小,旋转平台具有灵活性。坚固的外壳起到安全保障功能,具有防水性。红黑配色、警示灯起到提醒作用。信息传感器、智能导航能自主规划路径并准确定位火源,给精准灭火和救援带来极大方便。配备消防炮弹和干粉灭火枪,适应各种距离的灭火要求。
本机型整体式框架采用焊接结构,确保强度和刚度。智能传动和控制系统控制三节式履带,旋转平台在其上,内有降温系统、环境信息传感器、定位导航系统,消防炮弹和干粉灭火枪固定于外部,通过数据线和机械结构相连。具备内部结构的部分都可打开和拆卸,方便维修与清理。其他各部分设备根据人机工程学分析后确定位置。D.E.P特种消防机器人的三节式履带体,之间可以通过关节旋转产生翻滚以运动前进和克服障碍。三节式履带行走机构接触面积大、附着力强,在松软的地形条件下具有良好的通过性能,适合复杂多变的森林地形环境,面对沟壑、大石块等凹凸障碍物,履带式行走机构也有不错的表现。同时,它也适合城市高层楼房中的灭火救援工作,能够很自如地上下楼梯,运动的空间范围不受限制,具有非常广泛的应用性。
机器人在行进过程中遇到障碍物时,通过外部传感器来获取障碍物信息,通过分析所获取的信息感知外部环境,建立相应的模型,从而为障碍物的检测与避障做好知识储备。车载计算机将处理传感器接收的各种信息,在进行分析后做出相应的决策,使机器人成功避障。
在石化等高危场合或地铁隧道等封闭建筑中,消防人员很难进入现场,D.E.P特种消防机器人可直接进入探测并灭火,提高救援效率,保障人员安全。在高层建筑或野外环境中,火灾蔓延速度快,救援有很大难度和危险性。D.E.P特种消防机器人能够爬楼、爬坡,适应复杂环境,利于救援人员对火情进行分析,为救援提供有利的信息,最大程度减小伤亡。