机器人现状

2003年11月3日，湖南省衡阳市宣灵村一幢8层商住楼发生特大火灾。衡阳市消防支队先后调集4个公安消防中队、4个专职消防队、16台消防车，经过近3个小时的奋力扑救，在大火得到控制之时，大楼西北部分突然坍塌，20名消防官兵壮烈牺牲，多人光荣负伤，造成新中国成立以来一次火灾中消防官兵伤亡人数最多、牺牲人员职级最高的一次事故。此外，据公安部通报，2003年1-11月，全国共有59名消防官兵在抢险救灾中牺牲，有537人负伤。

痛定思痛，我们认识到：一方面，火灾发生时，为了尽快控制和扑灭火灾，采取近距离作战、迅速扑灭火源的方法是提高灭火效能的最佳途径。但另一方面，凶猛的火焰、高温的辐射及有毒的烟气往往使勇敢的消防队员无法靠近。尤其是建筑、工业、交通甚至石油化工火灾日渐增多，在各类火灾的处置过程中，由于事故现场情况十分复杂，泄漏物的毒性、腐蚀性、易燃易爆特性甚至是放射性更会使消防队员处于危险境地。

有没有既可有效扑灭火灾、救助被困人员，又不至于让消防队员生命受到威胁的方法呢?

消防机器人可在高温、强热辐射、浓烟、地形复杂、障碍物多、化学腐蚀、易燃易爆等恶劣环境中进行火场侦察、化学危险品探测、灭火、冷却、洗消、破拆、救人、启闭阀门、搬移物品、堵漏等作业，可以代替消防人员承担一部分危险工作，避免人员伤亡。随着化学性火灾日益频繁，日本许多城市均已配备多种机器人，西欧诸国、新加坡和韩国等亦在积极配备，而中国“以人为本”观念已日渐深入消防领域, 如果统一配备机器人, 市场前景必定广阔。

国外消防机器人发展现状

美国和原苏联较早开展消防机器人研究，稍后英、法、德、日等国也纷纷研究该类技术，目前已有多种不同功能的消防机器人用于救灾现场。日本投入应用的消防机器人最多，80 年代，日本研制了不少于5 种型号的自动行驶灭火机器人，分别配备于大阪、东京、高石、太田、蒲田等消防部门，这类机器人以内燃机或电动机为动力，配置驱动轮或履带式行驶机构，能爬坡、越障碍;装有较大喷射流量的消防枪炮，能作俯仰和左右回转;装有气体检测仪器和电视监视设备;通过电缆或无线控制，控制距离最大为100m(150m)。另一类机器人为侦察、抢险用，除气体检测仪器和电视监视器设备外，还装有机械手，能通过遥控处理危险物品。

美国已研制出依靠感觉信息控制的救灾智能化机器人，如1994 年用于探测阿拉斯加州斯珀活火山的“ 但丁2 号”、抓获杀人犯的RM1 - 9 型遥控消防机器人等。亚利桑那州消防部门研制的消防机器人，装有破拆工具和消防水枪，能同时进行破拆和喷射灭火。

英国智能化保安公司生产的RO-VEH遥控消防车已装备于中、西部消防部门，配置为履带式或轮式行驶机构，能爬楼梯;通过电缆供电或自携蓄电池供电;装有消防水炮、摄像机或热像仪;采用有线控制方式。1985年英国中西部消防部门和Firma SAS公司联合研制的机器人消防车，用HunterIII汽车改装而成，装有双臂、水枪、探测器(温度、化学物质、辐射等)、工业电视摄像机、红外线装置，机械手用来启闭阀门、搬移物品或开门等。

国际上对消防机器人的研究可分为三个阶段(三代)：第一代是程序控制消防机器人，第二代是具有感觉功能的消防机器人，第三代是智能化消防机器人。目前，工业发达国家正在加快开发具有不同功能的实用型的第二代、第三代(低级)消防机器人，着手研究第三代高级智能机器人。一些工业发达国家把研究开发消防机器人列入国家技术发展规划，作为经济发展的一

国内消防机器人发展现状

中国消防装备研究部门从1997 年开始对消防灭火机器人进行科研开发，2002年6月，由公安部上海消防研究所、上海交通大学、上海消防局三家单位共同承担的国家863项目“履带式、轮式消防灭火机器人”研制成功并顺利通过国家验收。消防灭火机器人，是结合多种消防灭火手段为一体的新型消防装备。

消防灭火机器人在国外已有20多年历史，生产、研制日趋完善，英国消防灭火机器人曾在中国内地有过销售代理，中国国内一些实力较强的企业也生产了消防灭火机器人.

1.六轮消防灭火机器人。由悬挂式六轮行走机构、远控消防炮、环境与车体内部温度探测系统、水喷雾冷却自卫系统、水和泡沫灭火剂供给系统、有线电力供应及控制系统等构成。可在后方操作员指挥下深入火灾关键部位，利用后方供给系统输送的灭火剂和洗消剂进行喷射灭火和化学洗消。通过更换消防炮喷嘴，可实现直流喷射和喷雾转换。具有爬坡和跨越障碍物能力强、喷射流量大、喷雾冷却自卫效果好等特点。该机器人已通过改进，将有线电力供应、有线控制、电动驱动方式改为自带发动机提供动力、无线控制、液压驱动，进一步提高其操作和行走的灵活性及火场作战的实用性。

2.履带式消防灭火机器人。主要功能与六轮消防机器人相同，不同的是其行走机构改成履带式，动力由自携式柴油发动机提供，通过液压系统驱动行走机构和远控消防炮，控制方式改为无线控制。

3.履带轮式消防灭火侦察机器人。由远控消防泡沫(水)炮灭火系统、可燃和有毒气体探测系统、履带轮式行走机构、正压防爆系统、远程图像监测传输系统、喷雾冷却自卫系统、照明警报系统、计算机远程控制系统、专家辅助决策系统等组成。可在救灾人员控制下自行进入易燃易爆、剧毒化学等危险事故和火灾现场，完成系列灭火和化学救援工作。主要功能包括：通过遥控进入危险场所，越过垂直通道障碍和斜坡地形;在充满有毒和易燃易爆气体的环境中安全可靠地工作;在火源产生的强烈热辐射环境中连续可靠地工作;实时检测泄漏气体的性质和浓度;灵活控制消防炮喷射方向，进行灭火、冷却或化学稀释和消洗等救灾作业;接近灾害中心区域监视灾情，传输灾情动态图像;提供救灾指挥的专家辅助决策方案;具有冷却自卫功能。

1. 国外消防机器人发展历史

国际上较早开展消防机器人研究的是美国和前苏联，稍后，英国、日本、法国、德国、等国家也纷纷开始研究该类技术。目前已有很多种不同功能的消防机器人用于救灾现场。

国际上对消防机器人的研究可分为三个阶段(三代)，第一代是程序控制消防机器人，第二代是具有感觉功能的消防机器人，第三代是智能化消防机器人。

目前，工业发达国家正在加快开发具有不同功能的实用型的第二代消防机器人和第三代低级智能化消防机器人，着手研究第三代高级智能机器人。一些工业发达国家把研究开发消防机器人列入国家技术发展规划，将它作为经济发展的一个重要保证手段。 日本投入应用的消防机器人最多。80年代，日本研制了不少于5种型号的自动行驶消防机器人，分别配备于大阪、东京、高石、太田、蒲田等消防部门，这类机器人以内燃机或电动机作为动力，配置驱动轮或履带式行驶机构，能爬坡、越障碍；装有较大喷射流量的消防枪炮，能作俯仰和左右回转；装有气体检测仪器和电视监视设备；通过电缆或无线控制，控制距离最大为100m。另一类机器人为侦察、抢险机器人，除装有气体检测仪器和电视监视器设备外，还装有机械手，能通过遥控处理危险物品。

美国已研制出能依靠感觉信息控制的救灾智能化机器人，亚利桑诺州消防部门研制的消防机器人，装有破拆工具和消防水枪，能一边破拆，一边喷射灭火。

美国的InRob Tech公司生产的消防机器人FFR-1在高温环境中具有顽强的生命力，它的冷却系统可以在6000℃的高温环境下使机器人保持在600℃。（如图1）

图1 美国InRob Tech公司的FFR-1消防机器人

该机器人长162cm宽114cm高380cm重940kg。主要系统属性：无线控制，自带推进电池,2个CCD视频摄像机。行驶速度3～4km/h,可爬坡角度30°，能跨越障碍物高度20cm。

英国智能化保安公司生产的RO-VEH遥控消防车已装备于中部和西部消防部门，配备为履带式或轮式行驶机构，能抓楼梯，通过电缆供电或自携蓄电池供电。装有消防水炮、摄像机或热像仪，采用有线控制方式。1985年英国中西部消防部门和FirmaSAS公司联合研制的机器人消防车，用Hunter III汽车改装而成，装有双臂、水枪、探测器(温度、化学物质、辐射等)、工业电视摄像机、红外线装置。机械手用来启闭阀门、搬移物品或开门等。

前苏联彼得拉拖拉机厂与内务部消防科研所共同研制的消防机器人具有视觉功能，装有消防水枪、光电探头和工业电视摄像机等。

2．国内消防机器人发展

我国大约有30家左右的高等院校和研究院所在从事各类机器人的研究工作，自1971年以来，已在机器人的感觉识别，操作、移动技术，人机接口技术,智能化技术等方面取得了可喜的成就。部分科研成果,如工业装配、焊接、喷涂，搬运、探伤、水下作业、过程测量机器人已进入实用阶段，某些控制、传动元器件的产品技术已接近国际先进水平，为消防机器人的研制创造了良好的环境条件。

近年来，我国消防机器人的研制工作得到了政府有关部门的支持。1995年上海市科学技术委员会批准公安部上海消防科学研究所着手研制我国第一台消防机器人——自行式消防炮，目前该项目已通过验收并顺利进入产业化阶段。该消防机器人系统由运载车、机器人本体、控制系统和供电系统组成，运载车用于将机器人从消防站运至火灾现场，并装有消防机器人的后方控制操作台，电缆卷盘，水带等附件。消防机器人采用外部供电系统提供动力，完成控制、侦检、灭火、冷却，稀释等工作。该消防机器人的研制成功标志着我国第一代（多功能）消防机器人正式诞生，填补了我国在消防机器人领域的空白，其技术水平达到了国际

80 年代中期的消防机器人水平。

上海强师消防装备有限公司的消防机器人产品已经成熟并推向市场。（如图2、3）

图2 上海强师JMX-LT50型消防灭火机器人

轮胎型JMX-LT50性能指标：

外型基本尺寸：长2.4m 宽1.43m 高1.5m

总质量：1500kg

无线遥控有效距离：≥150m

行走速度（前行拖水带，后退不拖水带）≥3.6km/h

图3 上海强师JMX-LD50型消防灭火机器人（左：轮胎型 右履带型）

履带型JMX-LD性能指标

外型基本尺寸：长2.34m 宽1.06 m高1.8m

总质量：1500kg

无线遥控有效距离：≥150m

行走速度（前行拖水带，后退不拖水带）≥2.8

我国研制和开发消防机器人提高了我国消防部队消防装备现代化的水平，提高了我国消防部队在处置大型复杂火灾中的作战效能，提高我国消防部队的自我防护能力，减少消防指战员的人身伤亡，但我国消防机器人在无线遥控领域与技术发达国家还存在一定差距。

越来越多的消防指战员认识到使用消防机器人的重要性。消防机器人的市场需求正在逐步形成，在目前已完成的灭火机器人、火场侦察机器人的基础上逐步开展破拆、救人以及多种功能组合的消防机器人的开发工作。控制方式可先从有线，无线的远距离程序控制开始，逐步向自适应型消防机器人发展。结合我国现有工业和技术基础，充分利用有关研究所、学校、企业及使用部门的技术力量的同时，加强国际间的技术交流与商务合作，尽可能多采用成熟技术，注意配套技术，如运载底盘，监控等技术的发展，确保消防机器人使用的可靠性与实用性。今后五至十年是我国消防机器人发展的大好时机，应该通过全社会的共同努力，使我国消防机器人的系列、规格、技术质量以及战术应用水平达到工业发达国家目前的水平。