消防机器人通用技术条件分析.doc

1、前言本部分的第4、 5、 6、 9 章为强制性，其余为推荐性。GAX X 消防机器人目前拟分为9 个部分：一一第 1 部分：消防机器人通用技术条件；一一第 2 部分：消防灭火机器人：一一第 3 部分：消防侦察机器人；一一第 4 部分：消防排烟机器人；一一第 5 部分：消防救援机器人；一一第 6 部分：消防洗消机器人；一一第 7 部分：消防照明机器人；一一第 8 部分：防暴机器人；一一第 9 部分：排爆机器人：本部分为 GAXX的第 1 部分。根据国内目前消防机器人的生产、 使用情况以及今后较长时期内我国消防机器人的发展规划，编制了本部分标准。本部分标准首次发布。本部分由中华人民共和国公安部提出

2、。本部分由全国消防标准化技术委员会第四分技术委员会(SAC TCll3 SC4)归口。本部分负责起草单位：公安部上海消防研究所。本部分主要起草人消防机器人通用技术条件General specification for fire robotGAXX. XXXX1 范围本标准规定了消防机器人的术语、分类、型号编制、功能、性能要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输、贮存等。本标准适用于在陆地上行走的各类消防机器人， 不适用于在空中或水面、 水下等执行消防作业的其它特种机器人。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单 (不包括勘

3、误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB T 156 2007标准电压GB T 191 2008包装储运图示标志GB T 699 1999优质碳素结构钢GB T 1173 1995铸造铝合金GB T 1176 1987铸造铜合金技术条件GB T 1348 1988球墨铸铁件GB T 3766 2001液压系统通用技术条件GB 3836.1 2000爆炸性气体环境用电器设备第一部分：通用要求GB 4208 2007外壳防护等级 (1P 代码 )GB T 4237 2007不锈钢热轧

4、钢板和钢带GB 5083 1999生产设备安全卫生设计总则GB T 7251.8 2005低压成套开关设备和控制设备智能型成套设备通用技术要求GB 7258 2004机动车运行安全技术条件GB T 7932 2003气动系统通用技术条件GB T 9439 1998灰铸铁件GB 12325 2003电能质量供电电压允许偏差GB 14097 1999中小功率柴油机噪声限值GB 15540 2006陆地移动通信设备电磁兼容技术要求和测量方法GB 17478 2004低压直流电源设备的性能特性GB 18296 2001汽车燃油箱安全性能要求和试验方法GB 20891 2007非道路移动机械用柴油机排气

5、污染物排放限值及测量方法( 中国 I、II 阶段 )GB 50171 1992电气装置安装工程盘、柜及二次回路结线施工及验收规范GB 50257 1996电气装置安装工程爆炸和火灾危险环境电气装置施工及验收规范GB T 13384 1992机电产品包装通用技术条件JB T 9773.2 1999柴油机起动性能试验方法3 术语下列术语适用于本标准：3.1 消防机器人fire robot由移动载体、 控制装置、 自保护装置和机载设备等系统组件组成的具有人工、半自主或自主控制功能，可替代消防员从事特定消防作业的移动式机器人。3.2移动载体 moving carrier由动力源、 传动机构、行走机构、

6、机架等组成，用于完成消防机器人的行走和承载功能的组件。3.3复合式行走机构compound moving mechanism由两种或两种以上型式复合组成的行走机构，如关节轮式、关节履带式等。3.4消防机器人后方辅助系统assistance system for fire robot与消防机器人配套使用的后方控制系统和运载车辆等辅助设备。3.5机载设备 on-board equipment安装在移动载体上的用于执行灭火、侦察、排烟、救援、洗消、照明、防暴、排爆等特定任务的装置，如消防炮、气体探测仪、排烟机、机械手、照明灯具等。4 消防机器人分类4.1按行走机构型式可分为：(1) 轮式(2) 履带

7、式(3) 复合式(4) 其它型式4.2按控制方式可分为：(1) 人工控制(2) 半自主控制(3) 自主控制4.3按机载设备主体功能可分为：(1) 灭火(2) 侦察(3) 排烟(4) 救援(5) 洗消(6) 照明(7) 防暴(8) 排爆(9) 其它5 型号编制5.1 构成和编制消防机器人的产品型号由类别代号、 分类代号、主参数代号、 行走机构特征代号、 企业自定代号等组成。型号编制方法如下：5.2类别代号位于产品型号的第一部分，用三个汉语拼音字母表示，前二个汉语拼音“Rx”表示消防机器人，第三个汉语拼音表示该机器人的控制方式，控制方式代号见表1。表 1 控制方式代号序号控制方式代号1人工R2半自

8、动B3自主Z5.3分类代号位于产品型号的第二部分，用一至三个汉语拼音字母表示，若该产品仅有单一功能，则用一个汉语拼音字母表示，若有两种或两种以上复合功能，则以最常用的前二或三种功能为依据， 用二或三个汉语拼音表示，其含义见表2。字母排列规则为主要功能排列在第一位，其余功能的字母排序，按表2 的顺序排列。5.4 主参数代号位于产品型号的第三部分，其含义见表要功能的主参数代号。表 2 分类代号和主参数代号序名称分类号代号1消防灭火机器人M2消防侦察机器人C3消防排烟机器人Y4消防救援机器人J5消防洗消机器人H6消防照明机器人Z7防暴机器人F8排爆机器人P9其它消防机器人Q5.5 行走机构特征代号2

9、。若有两种或两种以上的复合功能，则列出主消防装备主参数代号含义代号单位喷射装置流量L s 或 kg s探测参数数量个（种）排烟装置额定风 hM量机械手额定载荷kg洗消液装载量kg额定照明功率kW驱暴设备配备数台排爆设备配备数台位于产品型号的第四部分，本代号用一至二个汉语拼音字母表示，其含义见表3。表 3 行走机构代号序号行走机构形式代号1轮式L2履带式D3关节轮式GL4关节履带式GD5其它Q5.6 企业自定代号位于产品型号的最后部分，在前面的符号不能区别时才能使用，以汉语拼音字母和阿拉伯数字表示，位数由企业自定。当第一位是汉语拼音字母B 时，表示该产品具有防爆性能。5.7 产品型号示例示例1：

10、一种人工控制的消防灭火机器人，轮式行走机构，消防炮流量32L s、其型号为：示例 2：一种半自主控制的消防侦察机器人，可探测爆型、为第二次改进设计，其型号为：4 种气体、关节轮式行走机构，防示例 3：一种人工控制的，以救援为主，侦察为辅的消防救援、侦察机器人，机械臂额定载荷 80kg，履带式行走机构，其型号为：示例 4：一种人工控制的以灭火为主， 侦察和照明为辅的消防灭火、 侦察、照明机器人，消防炮流量 32L s，履带式行走机构，其型号为：6 功能6.1 功能配置消防机器人的功能配置应满足表4的要求。表 4 各类消防机器人功能要求机器人灭火侦察救援排烟洗消照明防暴排爆功能机器人机器人机器人机

11、器人机器人机器人机器人机器人控制行走灭火冷却防倾覆自保护防碰撞抗暴气体探测视频信息采集音频信息采集环境参数采集防爆信息双向传输冗余通信机械手作业排烟洗消供电照明驱暴排爆声光报警注：为必配功能6.2功能要求6.2.1控制功能应确保消防人员在灾害现场对消防机器人的行走或消防作业能进行可靠控制。6.2.2 行走功能应满足消防机器人在灾害现场实现直行、转弯、爬坡、越障等要求。6.2.3 灭火功能应满足喷射灭火剂扑救火灾的要求。6.2.4 自保护功能(1)冷却功能应满足消防机器人在高温、强热辐射环境下能靠近火源并实施灭火作业的要求。(2)防倾覆功能应满足消防机器人在不大于其工作坡度的环境条件下行走或实施

12、消防作业的要求。(3)防碰撞功能应满足消防机器人在行走或消防作业过程中避免与障碍物相撞，造成损坏的要求。(4)抗暴功能应满足消防机器人在作业时具有防接近、防烧、防砸等自卫能力。6.2.5 气体探测功能应满足消防机器人在灾害现场准确探测有毒、有害、易燃、易爆气体种类、及其浓度和变化趋势，并将探测结果实时传输到后方控制系统中的要求。6.2.6 视频信息采集功能应满足消防机器人采集消防机器人周围或其本体动作姿态视频信息的要求。6.2.7 音频信息采集功能应满足消防机器人采集其周围音频信息的要求。6.2.8 环境参数采集功能应满足消防机器人采集温度、湿度、辐射热强度、风速、风向等环境参数的要求。6.2

13、.9 防爆功能应满足消防机器人在进入可能存在易燃、易爆气体的危险场所时，具有相应防爆等级的要求。6.2.10 信息传输功能应满足消防机器人与后方控制台能进行可靠信息交互的要求。6.2.11 冗余通信功能应满足消防机器人与后方控制台间具有两种或两种以上的多通道冗余通信方式的要求。6.2.12 机械手作业功能应满足消防机器人能执行人员或重要物品转输、 阀门启闭、 破拆等作业的要求。6.2.13 排烟功能应满足消防机器人能执行水雾冷却灭火、排烟等作业的要求。6.2.14 洗消功能应满足消防机器人能执行清洗、消毒、稀释等作业的要求。6.2.15 供电功能应满足消防机器人能为各类移动式电动消防设备就近提

14、供电源的要求。6.2.16 照明功能应满足消防机器人能为灾害现场需要进行消防作业的区域提供一定照度的要求。6.2.17 驱暴功能应满足消防机器人能执行音频警示、 威慑、释放各类驱暴介质等作业的要求。6.2.18 排爆功能应满足消防机器人能执行现场可疑物侦检、处置、转输、摧毁等作业的要求。6.2.19 声光报警功能应满足消防机器人在灾害现场作业时能提供声、光警示信号的要求。7 性能要求：7.1 外观质量要求7.1.1 铸件表面应光洁，不允许有砂眼、夹砂、气孔、疏松、裂纹、结疤等有损强度和外观质量的缺陷。7.1.2 应采用耐腐蚀材料制造，或将材料进行防腐蚀处理，使其表面不受水、大气及灭火剂等的侵蚀

15、。7.1.3 漆皮表面应光洁、不应有漏漆、起皮、脱落等缺陷。7.1.4 镀层表面色泽应均匀、不应有烧黑、鼓泡、剥落、锈浊、露底、毛刺或划伤。7.1.5 塑料件表面色泽应均匀，无明显划伤、飞边、凹凸不平。7.1.6 焊接结构件焊缝应平整、均匀，不应有漏焊、虚焊、夹渣、裂纹、气孔及飞溅物等缺陷。7.2 零部件通用性能要求7.2.1 铸件材料的机械性能及化学成份应符合 GB T1173、 GB T1176、 GB T1348、GB T9439 中有关规定。7.2.2金属材料应符合 GB T4237、GB T699等有关标准的规定。7.2.3加工完毕的零部件表面应进行防锈蚀处理，包括涂防锈漆或防锈油。

16、7.2.4装配前各零件应清洗干净，装配应牢固可靠，在转动部位应涂以润滑脂。7.2.5具有输送、喷射灭火剂功能的承压管路按8.2.2 的规定进行水压密封性能试验后，各连接部位应无渗漏现象。7.2.6耐压零部件 (压力容器除外 )按 8.2.3 的规定进行水压强度试验后，零部件不应有渗漏、裂纹及永久变形等缺陷。7.2.7借助外壳防护的电器设备的防护等级应符合GB 4208 的相关规定。7.2.8内燃机排气管及燃油箱要求(1)内燃机排气管出口设置应符合GB 7258 中 12.7.4 的相关规定。(2)燃油箱的安全性能应符合GB 18296 中第 3 条的规定。7.2.9 液压系统性能应符合GB T

17、3766 中 1.2、 1.3、 1.4、 1.7.2 及 6.1 的规定。7.2.10 气动系统性能应符合GB T7932 中 4.3、 4.4、4.5、 5.3.2 及 10.2.2 的规定。7.2.11 电动机及供电电源(1)电动机应装有短路和过载保护装置，能正常启动和连续工作。(2)电动机的供电电压，应优先选GB156 的规定值，其交流供电电源偏差(电压、频率 ) 或直流供电电源电压偏差应符合 GBl2325 的规定。安全及抗干扰性能符合 GBl7478 中 4、 5 的相关规定。7.2.12无线通信装置的电磁兼容性应符合GBl5540 中 5、 7 的相关规定。7.2.13控制装置要

18、求(1)消防机器人本体或后方控制系统电控装置的安装、接线应符合GB50171 的相关规定。(2)带有微型计算机系统的智能型电控装置应符合GB T 7251.8 中 5.2、5.3、5.4、5.5的相关规定。(3)控制装置的电磁兼容性应符合CB T 7251.8 中 5.6.1、5.6.2 的规定。7.2.14 机载设备要求(1)机载设备不得有锯齿等锐边的构件外缘。(2)采用电动机驱动的机载设备每个驱动轴上均应设有可靠的制动装置。(3)机载设备运动关节的始、终点应设有限位装置，限位装置应能使其在额定负载或最大速度下运动时可靠停止，不得产生越程现象。(4)机载设备的俯仰、回转、传动等机构应动作灵活

19、、安全可靠。7.3整机要求7.3.1消防机器人上布置的电、气、液线路应排列整齐、固定牢靠、走向合理，便于安装、拆卸，并用醒目的颜色和标志加以区分： 电气、液压、气动系统均不得有漏电、 漏油、漏气现象；润滑和冷却情况应良好。7.3.2采用内燃机作动力源的消防机器人的起动性能应符合JB T9773.2 中的规定。7.3.3采用内燃机作动力源的消防机器人行驶时的噪声应符合GBl4097 中第 4 条的规定。7.3.4采用内燃机作动力源的消防机器人的排气污染应符合GB20891 中第 5.2.1 条的规定。7.3.5行走(1)在水平地面上的直行速度应不小于0.5m s；(2)跑偏度应符合本系列标准的有

20、关规定；(3)转弯半径应符合本系列标准的有关规定；(4)爬坡度应符合本系列标准的有关规定；(5)越障高度应符合本系列标准的有关规定；(6)侧翻稳定角应符合本系列标准的有关规定；(7)制动应符合本系列标准的有关规定。7.3.6 无线遥控装置(1)采用无线遥控装置的消防机器人的遥控距离应大于等于130m，或符合本系列标准的相关规定，动作应可靠。(2)多台无线遥控装置在同一区域内工作时，不应有任何相互干扰。7.3.7 后方控制台(1)应能实时、可靠地控制消防机器人的行走和机载设备的各种动作。(2)应能实时、可靠地接收消防机器人采集的图像、语音、数据信息并进行处理。7.3.8 进入具有爆炸性危险气体区

21、域的消防机器人应满足不同防爆区域的防爆等级要求。7.3.9 消防机器人应有良好的防水密封性能，按 8.4.9 的规定进行试验后，需要防止水渍的部位，均不能有水渗入。7.3.10 消防机器人的可靠性、耐久性应符合设计要求的规定。7.3.11 消防机器人的安全防护设计应符合GB5083 的有关要求。设计消防机器人系统时，应考虑所有可能发生的失效，包括控制电源的失效等。8 试验方法8.1外观8.1.1 目测设备外表质量，结果应符合7； 1 的规定。8.2零部件通用性能试验8.2.1按 GB T1173、GB T1176、GB T1348、GB T9439 等标准的有关规定对消防机器人采用的铸件进行检

22、验，其结果应符合7.2.1 的规定。8.2.2水压密封试验水压密封试验前，应将受压部分封闭，注满水并排除空气，然后缓慢加压至最大工作压力的 1.1 倍，保持 3min，结果应符合 7.2.5 的规定8.2.3 水压强度试验水压强度试验前，应将受压部分封闭，注满水并排除空气，然后缓慢加压至最大工作压力的 1.5 倍，保持 3min，结果应符合 7.2.6 的规定。8.3 系统组件试验8.3.1 内燃机排气管及燃油箱(1)按 GB 7258 的有关规定对采用内燃机作动力源的消防机器人排气管出口设置进行检验，其结果应符合 7.2.8 中(1) 的规定。(2)按 GB T 18296 的有关规定对采用

23、内燃机作动力源的消防机器人的燃油箱进行检验，其结果应符合7.2.10 中 (2)的规定。8.3.2 液压系统试验按 GB T3766 的有关规定进行密封性能试验，其结果应符合7.2.9 的规定。8.3.3 气动系统试验按 GB T7932 的有关规定进行密封性能试验，其结果应符合7.2.10 的规定。8.3.4 供电电源试验按 GB 156、GBl7478 的有关规定对采用电动机作动力源的消防机器人的交流供电电源偏差 (电压、频率 )或直流供电电源电压偏差进行检验，其结果应符合7.2.11 中 (2) 的规定。8.3.5 无线通信装置电磁兼容性试验按 GBl5540 的有关规定对无线通信装置进

24、行检验，其结果应符合7.2.12 的规定。8.3.6 控制装置检验(1)按 GB50171 的有关规定对控制装置的安装、接线进行检验，其结果应符合7.2.13中(1) 的规定。(2)按 GB T 7251.8 的有关规定对带有微型计算机系统的智能型控制装置进行检验，其结果应符合 7.2.13 中 (2)的规定。(3)按 GB T 7251.87.2.13 中 (3)的规定。的有关规定对控制装置的电磁兼容性进行试验，其结果应符合-8.3.7 机载设备检验按本系列标准相关技术文件的规定，对消防机器人各机载设备的每个动作进行试验，其结果应符合 7.2.14 的要求。8.4 整机试验8.4.1 目测检

25、查消防机器人电、气、液线路质量，结果应符合7.3.1 的规定。8.4.2 按 JB T9773.2 的有关规定对采用内燃机作动力源的消防机器人起动性能进行试验，其结果应符合 7.3.2 的规定。8.4.3 按 GB 14097 的有关规定对采用内燃机作动力源的消防机器人行驶时的噪声进行试验，其结果应符合 7.3.3 的规定。8.4.4 按 GB20891 的有关规定对采用内燃机作动力源的消防机器人排气污染进行试验，其结果应符合 7.3.4 的规定。8.4.5 行走试验(1)直行速度1)在平整的试验地面上用皮尺取50m 测量区间，划出横向始端线和终端线；2)操作机器人， 使机器人保持最大速度直线

26、驶过始端线和终端线， 记录机器人驶过始端线和终端线所用时间 t，计算机器人的行走速度 v：3)机器人用后退方式，以最大速度直线通过终端线和始端线，记录机器人驶过终端线和始端线所用时间t 并计算行走速度v；4)重复上述试验2 次，则该机器人直行速度为：该直行速度值应符合7.3.5 中 (1) 的规定。(2)跑偏度1)在平整的试验地面上用皮尺取50m 测量区间，划出横向始端线、终端线和纵向中心线；2)机器人位于始端线处，并使机器人中心线与纵向中心线重合；3)机器人启动后以最大速度行走，在不调整转向的情况下通过试验区间；4)在终端线处停止行走，测量机器人中心线偏离纵向中心线的距离。5)取二次试验的平

27、均值，该平均值应符合7.3.5 中 (2) 的规定。(3)转弯半径；1)试验场地为平坦、硬实、干燥、清洁的混凝土或沥青地面，其大小应能允许机器人作全圆周行走动作；2)测量机器人转弯半径a 使机器人处于连续转弯行走状态，画出机器人离转向中心最远点形成的如图1 所示的轨迹圆。b 用钢卷尺测量从转向中心到机器人离转向中心最远点轨迹中心线的距离，应在互相垂直的两个方向测量，取算术平均值作为试验结果。3)机器人左转和右转各测定1 次。转弯半径应符合7.3.5 中 (3)的规定。图 1机器人转弯轨迹圆(4)爬坡度1)爬坡试验装置示意图见图2；图 2爬坡试验装置示意图2)将爬坡试验装置调整至所需坡度位置；3

28、)消防机器人正对斜坡坡道，停在斜坡边上；4)操作消防机器人直行，使其行走到爬坡试验装置上；5)测量坡度起止点的高度差与其水平距离的比值(正切值 )，爬坡度计算公式为：其结果应符合7.3.5 中(4) 的规定。(5)越障高度1)越障试验装置示意图见图3，其宽度应大于消防机器人的宽度；图 3越障试验装置示意图2)消防机器人正对越障试验装置，停在越障试验装置边上；3)操作消防机器人直行，使其越过越障试验装置；4)测量越障试验装置的高度，其结果应符合7.3.5 中 (5) 的规定。(6)侧翻稳定角1)侧翻试验装置侧翻试验装置示意图见图4。图4.侧翻试验装置示意图其中：1 横向档块2 纵向档块3 被测机

29、器人4 油缸a 试验装置台面的倾斜角应能满足被测消防机器人静侧翻稳定性要求。试验装置台面的倾斜角应能在零度与最大侧翻角之间连续调节，并能在任意角度固定；b 试验装置运转应平稳，上升速度不大于10 min ，下降速度不大于27 min ；c 为防止试验时消防机器人侧滑，可采用在试验台上安装防侧滑挡块的方法，挡块高度不大于 30mm，且只准加在侧翻中心一侧；d 为防止试验时消防机器人侧翻， 须有专用的防侧翻的安全设备。 安全设备对消防机器人的约束力在侧翻临界状态前均应为零；e 设有防止消防机器人纵向移动的楔形块。2)测定左最大侧翻稳定角s 将消防机器人置于试验装置上，消防机器人的纵向对称平面与试验

30、装置台面转动中心线平行；b 安装防侧滑挡块及防侧翻安全设备；c 启动试验装置，使消防机器人向友慢慢倾斜，直到右侧行走机构脱离试验台面时为止并记录侧翻角度。 ；d 重复 c、 d 试验。试验进行三次，三次测量值相对误差若超过3应重新测试。3)测定右最大侧翻稳定角将消防机器人调头置于试验装置上，重复2)各步骤。4)最大侧翻稳定角值取三次测量值的算术平均值。其结果应符合(7)制动7.3.5 中 (6)的规定。1)在平整的试验地面上划出停止线；2)机器人以最大速度行走到停止线后停车；3)测量消防机器人超出停止线部分的距离；4)取二次试验的平均值，其结果应符合7.3.5 中(7) 的规定。8.4.6 无

31、线遥控装置(1)在试验地面上用皮尺取130m 测量区间，划出控制端线和停车端线；(2)将消防机器人置于停车端线处，在控制端线处用无线遥控装置控制消防机器人，使其动作，其结果应符合7.3.6 中 (1)的要求。(3)将两台或两台以上消防机器人同时置于停车端线处，在控制端线处用无线遥控装置同时控制各消防机器人，使其动作，其结果应符合7.3.6 中(2) 的要求。8.4.7 后方控制台(1)将后防控制台和消防机器人放置在本系列标准的有关规定的通信距离两端；(2)用后防控制台控制消防机器人，使其动作，其结果应符合7.3.7 中(1) 的要求；(3)用后防控制台接收消防机器人采集的图像、语音、数据信息，其结果应符合中 (2)的要求。8.4.8 按 GB3836 、GB50