灭火机器人报告

1、欢迎各位同学参观,欢迎各位老师参加,学习,我的开题报告,报告人：张涛,1.,报告目录及引言,1,消防机器人相关背景及研究的意义,2,消防机器人国内外的研究动态及发展趋势,3,消防机器人的系统构成,4,消防机器人软件模块设计,5,小结与展望,?,机器人技术作为,20,世纪人类最伟大的发明,之一，自,60,年代初问世以来，经历,40,余年,的发展已取得长足的进步。消防机器人属,于,特种机器人范畴,，它作为特种消防设备,可以替代消防队员接近火灾现场实施有效,的灭火救援作业，对减少国家财产损失和,灭火救援人员的伤亡具有重要的作用。作,为某种特定功能的灭火机器人,应该具备以,下某项或几项行走和自卫功能,

2、:,爬坡、登梯,及障碍物跨越功能，耐温和抗热辐射功能，,防雨功能，防爆、隔爆功能，防化学腐蚀,功能，防电磁干扰功能，遥控功能等。,3,1.,选题的背景及研究的意义,承担危险工作,化学危险品,探测,避免人员伤亡,消防机器人,恶劣环境中,进行火场侦查,有效灭火,救助被困人员,2.,国内外的研究动态和发展趋势,?,消防机器人研究的,三个阶段,当前发展趋势,高级智能消防机器人,第三阶段,智能化消防机器人,第二阶段,具有感觉功能的消防机器人,第一阶段,程序控制消防机器人,2.1,国外现状及其发展,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

3、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。,国外的研究动态和发展趋势,国,外,最,新,动,态,2008,年,4,月,3,日，由德,国马格德堡,-,施腾达尔,大学设计开发了一种,新型消防机器人甲虫,奥勒,(OLE),能够通过红外及生物感,应器来侦测火灾的发生,火焰接近时，会自动地,避开进行自我保护,外壳采用耐热陶瓷纤维材,料，,可耐,1300,。,C,的高温,2009,年,挪威科学家研,制开发出一种形似蟒蛇,的消防机器人,“安,娜,康达”,能够像蛇一样灵活的移动，可,以在隧道事故中发挥重要作用,将,根据障碍物所处的位

4、置，,自主决定行进路线,功率非常强大，可沿楼梯爬行，,而且还能抬起一部小汽车,2.2,国内现状及其发展,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，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，为灭火机器人的研制创造了良好的环境条件。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。,国内的研究动态和发展趋势,2005,年,11,月上旬，在上海工业,博览会

5、和上海国际消防、保安,技术设备展览会上，国内首台,防爆型消防侦察机器人,展出,能替代消防救援人员进入易,燃、易爆、有毒有害、缺氧、,浓烟等危险灾害现场，进行,侦察并将采集的信息实时处,理和无线传输,国,内,最,新,动,态,2008,年,12,月,29,日，一台新型,消防机器人，在乌鲁木齐市公,安消防支队特勤大队二中队正,式服役,有夜视等诸多先进功能，爬,坡能力强，操作简单，可以,代替消防战士深入到极度危,险的火灾事故现场执行灭火,救援任务,3.,灭火机器人的系统构成,我们目前实验所使用的消防机器人主要,包括以下几个部分：,机器人,主体,机器人,控制平台,机器人,视觉子系统,机器人,通信子系统,

6、机器人主体,CCD,摄像机,数字电台天线,摄像机云台,图像传输电台天线,设备舱,履带模块,11,消防机器人控制台,12,消防机器人设备舱,电池,主控制电路,2,个伺服驱动器,图像传输电台,数字电台,云台电机,电源管理模块,?,设备舱提供机器人的,整套控制系统,。数字电台和控制台进行通讯并,将控制信号发送给主控制器，主控制器直接提供多路开环电机控制,量，,2,路伺服驱动器控制量，开环电机控制量用来控制风扇、云台俯,仰和旋转、探照灯的开关等，伺服控制量控制两个伺服驱动控制器，,控制两个,MAXON,伺服电机。摄像机采集的视频流信号通过图像传输,电台传送给控制台。,灭火机器人伺服运动控制系统,?,灭

7、火机器人,控制系统,是由两个,伺服驱动控,制器,和,两个伺服电机,组成，主控制器用来,控制风扇、云台俯仰和旋转、探照灯的开,关等。,?,灭火机器人的,运动装置,是由两条,主履带,控,制，主履带由两个驱动轮协调控制，通过,驱动轮的转速的不同可以调节灭火机器人,的方向。另外，还有高、中、低三个速度,档位，通过档位的调节可以控制机器人的,运动速度。,14,消防机器人视觉系统,灭火机器人应用的是,CCD,红外摄像头,，,该像头具有,自动对焦功能,，可方便识别周,围环境。该摄像头还具有红外功能，是,1/4,英寸彩色高解析迷你型,100,倍一体化,智能摄,像机。,15,摄像头工作原理,?,摄像头的主要工作

8、原理是：按一定的分辨,率,以隔行扫描的方式,采集图像上的点,当扫,描到某点时,就通过图像传感器芯片将该点,处,图像的灰度转换成与灰度成一一对应关,系的电压,然后将,此电压通过视频信号端输,出,。（摄像头图像自动采集）摄像头是灭,火机器人的重要组成部分，它相当于机器,人的眼睛，有发现火源，及时确定火源方,位。,16,机器人通信系统,无线数传电台,作为最简捷的通信方式，最基,本的特征是通连方便、简捷。本消防机器人即采,用无线数传电台作为其通信方式。,全双工数传电台采用,频分双工,，主要由,接收,单元、激励器单元、功放单元、控制单元、电源,单元和基带单元,6,部分组成。,17,通信系统连接示意图,1

9、8,机器人主体电源,电源单元对整机提供电源，采用外接,12V,直流电,，电源加到电源单元后通过反极性,保护电路，防止电源接反。经多级,LC,滤波,电路,滤除各种杂波，高低频交流干扰后，,送到,电源继电器,，该继电器受面板电源开,关的控制，达到开关整机电源。,19,机器人控制单元,控制单元以,AVR ATmega128,单片机为,核心。完成本机工作状态的控制，包括,收,发信机的频合数据,，,工作频段控制,，,数据,传输,以及,视频通信状态,的控制等。,20,4.,消防机器人软件模块设计,目前研究所使用的消防机器人的软件,主要包括以下主要模块：,运动控制,模块,控,制,板,主,控,模,块,控,制,箱,主,控,模,块,视觉控制,模块,无线通讯,模块,自动寻找火,源模块,5.,小结,?,今天主要讲了消防机器人的,相关背景,、,研究意义,、,国内外,的研究动态,、,发展趋势,，并且较为详细的讲解了我们实