隧道消防机器人的整体系统设计研究

发布时间：2020-02-16 21:15

【摘要】：针对隧道这一特殊建筑的消防救援问题,综述隧道消防机器人关键技术的研究现状。具体包括:移动装置、灭火执行机构等机械结构,电、液压以及气驱动器等三种驱动系统,控制系统的硬件和软件设计,以及抗干扰系统设计等,并对隧道消防机器人未来的发展方向进行展望。
【图文】：

隧道消防,排烟机,中消,机器人

构。对于需要较大水压和远射程的作业需求，一般选用细管状作为消防机器人的灭火执行机构；而对于排烟作业要求的机器人，其灭火执行机构采用粗圆筒状结构，该种结构能够保证在单位时间内喷射出足够的细水雾，，或者有效吸排大面积烟雾。图１隧道消防排烟机器人图１中消防机器人的灭火执行机构采用的是粗圆筒状结构。图２是公安部上海消防研究所研发的灭火机器人，其灭火执行机构采用了能够满足较大水压和远射程作业需求的细管状结构。图２消防灭火机器人２驱动系统设计隧道消防机器人的驱动系统由动力源带动减速器组成，通过对消防机器人的移动装置、各关节的运动、机械手臂的操作进行驱动。消防机器人的驱动方式（动力源）主要有电动驱动器、液压驱动器以及气驱动器三种。２．１电动驱动器电动驱动器一般是由电动机带动减速器驱动执行机构进行操作。由于电动驱动器采用电动机作为动力源，其具有控制方便、效率高、控制精度高等特点。但是，电动机的转速较高，所以必须与减速器配合使用，这就导致驱动装置结构较复杂。另外，应根据实际作业要求选取适当的电动机。现在市面上可供选取的电动机主要有直流伺服电机、交流伺服电机和步进电机。表２是对上述三种电动机性能特点的总结。２．２液压驱动器对于有大转矩或者低速大扭矩作业要求的隧道消防机器人，采用液压驱动器能够满足驱动要求。液压驱动器具有体积孝质量轻、结构紧凑的优点。特别是，液压驱动器能够驱动执行构件平稳运动，这是电驱动器和气驱动器不能实现的。由于液压驱动器采用油液作为驱动力输出介质，因此液压驱动器易受环境温度变化影响。消防机器人多在高温条件下作业，这将会影响液压驱动器的正常运行。因此，在选择液压驱动器作为

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构。对于需要较大水压和远射程的作业需求，一般选用细管状作为消防机器人的灭火执行机构；而对于排烟作业要求的机器人，其灭火执行机构采用粗圆筒状结构，该种结构能够保证在单位时间内喷射出足够的细水雾，或者有效吸排大面积烟雾。图１隧道消防排烟机器人图１中消防机器人的灭火执行机构采用的是粗圆筒状结构。图２是公安部上海消防研究所研发的灭火机器人，其灭火执行机构采用了能够满足较大水压和远射程作业需求的细管状结构。图２消防灭火机器人２驱动系统设计隧道消防机器人的驱动系统由动力源带动减速器组成，通过对消防机器人的移动装置、各关节的运动、机械手臂的操作进行驱动。消防机器人的驱动方式（动力源）主要有电动驱动器、液压驱动器以及气驱动器三种。２．１电动驱动器电动驱动器一般是由电动机带动减速器驱动执行机构进行操作。由于电动驱动器采用电动机作为动力源，其具有控制方便、效率高、控制精度高等特点。但是，电动机的转速较高，所以必须与减速器配合使用，这就导致驱动装置结构较复杂。另外，应根据实际作业要求选取适当的电动机。现在市面上可供选取的电动机主要有直流伺服电机、交流伺服电机和步进电机。表２是对上述三种电动机性能特点的总结。２．２液压驱动器对于有大转矩或者低速大扭矩作业要求的隧道消防机器人，采用液压驱动器能够满足驱动要求。液压驱动器具有体积孝质量轻、结构紧凑的优点。特别是，液压驱动器能够驱动执行构件平稳运动，这是电驱动器和气驱动器不能实现的。由于液压驱动器采用油液作为驱动力输出介质，因此液压驱动器易受环境温度变化影响。消防机器人多在高温条件下作业，这将会影响液压驱动器的正常运行。因此，在选择液压驱动器作为

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