【關鍵詞】消防機器人,；消防實戰(zhàn)；研究,；開發(fā),；應用

引言

近年來，我國工業(yè)生產(chǎn),、儲運過程中涉及的易燃易爆和劇毒化學制品迅速增加,，由于設備及管理等方面的原因，化學危險品和放射性物質(zhì)泄漏以及燃燒,、爆炸的事故隱患越來越多,。深圳清水河大爆炸、南京金陵石化火災,、北京東方化工廠罐區(qū)火災等事故發(fā)生后,，全國各地要求配備消防機器人等^[1]智能化裝備的需求愈來愈高,。公安消防部隊作為處置各類化學危險品泄漏事故的主力軍， 配備消防機器人的要求更為迫切,。

1?國外消防機器人的發(fā)展現(xiàn)狀

國際上最早開展消防機器人研究的是美國和前蘇聯(lián),，稍后，英國,、日本,、法國、德國等國家也紛紛開始研究該類技術,。目前已有很多種不同功能的消防機器人用于救災現(xiàn)場,。

應用消防機器人最多的國家是日本。日本研制了不少于5種型號的自動行駛滅火機器人,，分別配備于大販,、東京、高石,、太田,、蒲田等消防部門。這類機器人以內(nèi)燃機或電動機作為動力,，配置驅(qū)動輪或履帶式行駛機構,，能爬坡、越障礙,；裝有較大噴射流量的消防槍炮,；能做俯仰和左右回轉(zhuǎn)；裝有氣體檢測儀器和電視監(jiān)視設備,；通過電纜或無線控制,，控制距離最大為100~150m。另一類機器人為偵察,、搶險機器人,，除裝有氣體檢測儀器和電視監(jiān)視器設備外，還裝有機械手,，能通過遙控處理危險物品,。

美國Automatika公司與卡耐基梅隆大學聯(lián)合研制的偵察機器人Pandora是根據(jù)城市地形所設計的偵察機器人。該機器人采用履帶車輪驅(qū)動平臺,，可以越過大的障礙物,、溝、臺階和路階等,；其通信方式為無線通信,，通過射頻傳遞視頻和音頻信號的反饋。Pandora建立在一個中樞環(huán)境密封的外殼上,，外部執(zhí)行系統(tǒng)驅(qū)動獨立聯(lián)接履帶車輪模塊,，頂部具有碳纖維外殼保護,。系統(tǒng)可以上下驅(qū)動以及自復位，可替換部件包括輪子,、履帶或腳等,，以適應不同的復雜地形。機器人裝備的傳感器為微型攝像機和立體聲系統(tǒng),。

英國智能化保安公司生產(chǎn)的RO-VEH遙控消防車已裝備于中部和西部的消防部門，配置為履帶式和輪式行駛機構,，能爬樓梯,，通過電纜供電或自攜蓄電池供電，裝有消防水炮,、攝像機或熱像儀,，采用有線控制方式。1985年英國中西部消防部門和Firma SAS公司聯(lián)合研制的機器人消防車,，用HunterIII汽車改裝而成,，裝有雙臂、水槍,、探測器（溫度,、化學物質(zhì)、輻射等）,、工業(yè)電視攝像機,、紅外線裝置。機械手用來啟動閥門,、搬移物品或開門等,。

國際上消防機器人的研制主要可分為三代，第一代是程序控制消防機器人,，第二代是具有感覺功能的消防機器人,，第三代是智能化消防機器人。目前發(fā)達國家正在加速開發(fā)具有不同功能的實用型的第二代消防機器人和第三代低級智能化消防機器人,，著手研究第三代高級智能機器人,。一些工業(yè)發(fā)達國家把研究開發(fā)消防機器人列入了國家技術發(fā)展規(guī)劃，將它作為經(jīng)濟發(fā)展的一個重要保證手段,。

2?消防機器人的分類及主要技術特征

2.1 分類

為了便于消防機器人的研究和探索,，我們不妨從對消防機器人實戰(zhàn)要求的角度出發(fā)，進行以下分類^[2],。

1）從主要功能上可分為：滅火機器人,、火場偵查機器人、危險品泄漏探測機器人,、破拆機器人,、救人機器人,、多功能消防機器人等。

2）從行走方式上可分為：輪式行走消防機器人,、履帶式行走消防機器人,、履帶輪式行走消防機器人、吸盤式行走消防機器人等,。

3）從控制方式上可分為：線控消防機器人,、遙控消防機器人、自適應消防機器人等,。

4）從智能化程度上可分為：程序化控制消防機器人,、具有感覺功能的算機輔助控制消防機器人、智能化消防機器人等,。

5）從感覺功能上可分為：視覺消防機器人,、嗅覺消防機器人、溫感消防機器人,、觸覺消防機器人等,。

2.2 主要技術特征

消防機器人往往需要在高溫、強熱輻射,、濃煙,、地形復雜、障礙物多,、化學腐蝕,、易燃易爆等惡劣環(huán)境中進行火場偵查、化學危險品探測,、滅火,、冷卻、洗消,、破拆,、救人、啟閉閥門,、搬移物品,、堵漏等作業(yè)，因此作為有某種特定功能的消防機器人應該具備以下某項或幾項行走和自衛(wèi)功能：

1）爬坡,、登梯及障礙物跨越功能,；

2）溫和抗熱輻射功能；

3）耐雨淋功能,；

4）化學腐蝕功能,；

5）電磁干擾功能等。

3?我國消防機器人的發(fā)展的基礎及展望

相對于國外的研發(fā),、領先優(yōu)勢,，我國的消防機器人產(chǎn)業(yè)的研發(fā)遠遠落后于美日兩國,，甚至比韓國也落后一步，尤其是在青少年中遠未開展機器人的組裝,、制作的科學活動,，這將關系到二三十年后我國的產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

但隨著近代的工業(yè)革命,，機器產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展成為近代工業(yè)的主要支柱,。我相信在不久的將來，上面所提及到的各種消防機器人會逐一與國人見面,。目前,，我國的機器人研發(fā)工作基本上屬于科學研究的項目。據(jù)說,，中國科學院目前已造出說話時嘴唇能夠活動、眼睛能轉(zhuǎn)動,、具視覺功能的機器人,，其水準可媲美日本同行（只是這臺機器人體形甚大，未能以雙腳走路）,。這說明我國在機器人的研發(fā)方面已經(jīng)有了一個可喜的開局,。

我國大約有30家左右的高等院校和研究院所在從事各類機器人的研究工作，自1971年以來,，已在機器人的感覺,、識別、操作,、移動技術,、人機接口技術、智能化技術等方面取得了可喜的成績,，其中部分科研成果,，如工業(yè)裝配、焊接,、噴涂,、搬移、探傷,、水下作業(yè),、過程測量機器人等已進入實用階段，某些控制,、傳動元器件的產(chǎn)品技術已接近國際先進水平,，為消防機器人的研制創(chuàng)造了良好的環(huán)境條件。

近年來,，我國消防機器人的研制工作得到了政府有關部門的支持,。1995年上海市科學技術委員會批準公安部上海消防科學研究所著手研制的我國第一臺消防滅火機器人,，即自行式消防炮。目前該項目已通過驗收并順利進入產(chǎn)業(yè)化準備階段,。1996年11月國家科學技術委員會以國家“863”計劃批準公安部上海消防科學研究所,、上海交通大學、上海市消防局等三家單位共同研制“消防機器人 ”,，該消防機器人具備火場化學危險品偵查,、滅火等多種功能，目前研制工作已基本完成,。公安部上海消防科學研究所計劃在該項目的研制工作完成后,，立即著手消防偵查機器人的研制工作，并計劃盡快完成消防偵查機器人的產(chǎn)業(yè)化準備工作,，與前期完成的滅火機器人一起裝備消防部隊,。同時我們高興地看到，在全國各地的消防部隊中已經(jīng)有越來越多的消防指戰(zhàn)員認識到使用消防機器人的重要性,，消防機器人的需求市場正在逐步形成,。

我國消防機器人的研究應先易后難，邊研制邊推廣,，循序漸進,。可先從滅火機器人,、火場偵查機器人著手,，然后是破拆、救人以及多功能組合的消防機器人,?？刂品绞娇上葟挠芯€、無線的遠距離程序控制開始,，逐步向自適應型消防機器人發(fā)展,。發(fā)達國家在消防機器人發(fā)展方面的成功經(jīng)驗可為我們提供良好的借鑒，但是,，我國消防機器人的發(fā)展應以立足國內(nèi)自主開發(fā)為主,，注意結合我國現(xiàn)有的工業(yè)和技術基礎，充分利用有關研究所,、學校,、企業(yè)及使用部門的技術力量。現(xiàn)在在美,、日,、德、法、韓等國,，機器人產(chǎn)業(yè)的開發(fā)正受重視,，一般采取所謂的“官產(chǎn)學”形式?！肮佟奔凑闹贫ㄕ呒皟A斜支持,、調(diào)整產(chǎn)業(yè)結構。據(jù)情報顯示,，日本政府正在調(diào)整全國的產(chǎn)業(yè)制造結構,，名古屋中部地區(qū)的未來產(chǎn)業(yè)為新型汽車工業(yè)，以大阪為中心的關西地方將以機器人產(chǎn)業(yè)為主,，東京地區(qū)以資訊情報化為中心等等,；“產(chǎn)”即產(chǎn)業(yè)界的自我分類的研究與開發(fā)，并將之變成產(chǎn)品,，取得經(jīng)濟效益,；“學”即學校設置專門的課程（學科），教材則與以往不同,，非全盤為學校教授所寫,，有一些則由產(chǎn)業(yè)研究所編寫教材，利用電腦技術介入,，反過來向大學師生出售。而專門出售有關機器人制作的教科書,、教材及裝配零件,、專門雜志等也已成行成市，許多公司改變既有行業(yè),，轉(zhuǎn)而生產(chǎn)為此服務的產(chǎn)品,。所以說我國的消防機器人的開發(fā)應盡可能多采用成熟技術，以確保消防機器人使用的可靠性,。今后的10至20年是我國消防機器人發(fā)展的大好時機,，我們應該通過全社會的共同努力，使我國消防機器人的系列,、規(guī)格,、技術含量以及消防實戰(zhàn)應用水平達到工業(yè)發(fā)達國家目前的水平。

但是,，總體而言,，我國機器人的研究與開發(fā)仍處于落后狀態(tài)，國人對于機器人的認識可能存在著兩個誤區(qū),，一種是認為機器人是西方國家純粹為了解決勞動力不足而去研制的,，而中國是世界人口大國，勞動力低廉，不必去開發(fā)此類產(chǎn)品,；另一種則視機器人為孩子們的玩具,，卻沒有注意到一個新的產(chǎn)業(yè)。

以中國人的聰明智慧,，而且人口眾多,，倘能盡快在全國范圍內(nèi)（尤其是中小學生中）推動與發(fā)展此產(chǎn)業(yè)的試驗階段，一者將培養(yǎng)青少年的科學創(chuàng)造及發(fā)明的興趣,；二者將為此產(chǎn)業(yè)打下扎實,、廣闊的基礎，涌現(xiàn)出一批人才,；三者可以調(diào)整產(chǎn)業(yè)結構,，為中國科技趕超世界先進水平及發(fā)展技術型經(jīng)濟、開拓新的知識產(chǎn)權市場而有所作為,。反之,，倘若對此產(chǎn)業(yè)不加重視，不謀發(fā)展與投入,，則我們在今后的高科技發(fā)展中不僅無法達到先進國家的水平,，而且還將因為起步晚而只能吃別人吃過的饃，陷于落后的境地而無法自拔,。這或是我們的杞憂,，不足為道，但他山之石,，可以攻玉,，看到外國青少年如此熱衷于此科學活動，并且,，在外國的未來產(chǎn)業(yè)上已出現(xiàn)了機器人商品及實用

性產(chǎn)品,，這又怎能不叫我們感到憂心如焚。亡羊補牢,，猶未為晚,，只要意識到我們在這一產(chǎn)業(yè)方面與國外的差距，乘我們的國力正日益強盛之勢,，盡快進行“官產(chǎn)學”的投入與研究開發(fā),，今天的中國青少年將在未來的二十年中在此業(yè)界崛起，在這個世界先進行列中爭一席之地,。

4?結論

現(xiàn)在消防機器人在國內(nèi)真正用于實際滅火的例子不是很多,，要說技術成熟的就屬“智能消防炮機器人”。但智能消防炮除了在自動探測火災和自動滅火方面技術比較成熟外,，還有許多不足之處,，在實際應用的時候大多是固定的、不能自由移動^[3]。所以要想盡快讓消防機器人真正應用于滅火現(xiàn)場,，還有很長的路要走,，不是靠哪一個人、哪一個部門一朝一夕就能夠完成的,。我認為可以從以下幾方面去努力,。

1）要把消防機器人的研發(fā)與可持續(xù)發(fā)展上升到一種國家戰(zhàn)略高度。國家科技部要繼續(xù)加大投入消防機器人研發(fā)費用,，鼓勵更多的高校研發(fā)團隊加入研發(fā)消防機器人的行列中,。雖然我們國家有許多高校在研發(fā)機器人，但絕大多數(shù)只是停留在模仿人的簡單動作方面,。但是也不要太過悲觀,，我們欣喜地看到不少高校在機器人的研發(fā)方面取得了好成績。例如近年春節(jié)文藝晚會上由我國某高校自主研發(fā)的機器人表演的舞蹈,，動作已經(jīng)非常逼真了,，如果假以時日讓這些機器人再具有人一樣的思維，那么機器人真正用于滅火現(xiàn)場的那一天就不會遙遠了,。

2）在研發(fā)機器人方面要有所針對性,，特別是要把智能機器人作為消防機器的首選?？梢詣?chuàng)造條件模擬一些火災讓研發(fā)出來的消防機器人去滅火,，只有這樣才能夠取得模擬火災現(xiàn)場的資料，也才能大大縮短消防機器人的研發(fā)時間,。

最后,，希望消防機器人大量應用于火災現(xiàn)場的那一天早些到來，為了人類的幸福明天,，讓我們大家一起努力,。