【《消防机器人发展的国内外研究现状文献综述》3100字】

1.消防机器人发展的国内外研究现状文献综述目录TOC\o"1-3"\h\u13819消防机器人发展的国内外研究现状文献综述 1248131.1.1.国外消防机器人研究现状 1661.1.2.国内消防机器人研究现状 2310931.1.3.国外四足机器人研究现状 385031.1.4.国内四足机器人研究现状 5258701.1.5.表1-1不同四足机器人的总结 8国外消防机器人研究现状美国研制的Pandora机器人具有侦察功能，如图1-2所示，专为城市的地形设计，其采用的履带车轮可以通过障碍、沟壑、路阶等地面。总重量为37kg，最大速度为2.23m/s，最大爬坡高度为406mm；Pandora机器人采用了无线通讯来传递反馈信号。图1-SEQ图1-\*ARABIC2Pandora消防机器人美国NASA的JPLRobotics团队研制的HAZBOTⅢ移动机器人，如图1-3所示，能够对火灾环境进行探测。HAZBOTⅢ消防机器人的机械臂具有6个自由度，装备了彩色照相机，并自带麦克风具有录音功能。能够在100米内实现图像声音等信息的传播，可工作3小时。主要用于探测火灾环境信息，其安装了化学气体传感器，一氧化碳等可燃气体传感器等集成于机械臂中，采样并传回现场环境实时数据。图1-SEQ图1-\*ARABIC3HAZBOTⅢ移动机器人英国消防机器人的发展更多的是基于成熟的军事机器人技术，如图1-4所示将排爆雷管和地雷的军用机器人改装成消防机器人，研究人员将战场上使用的炸弹引爆装置改造成消防机器人的喷水和爆炸物处理臂的关键部件。这些消防机器人旨在用于面对极其危险的火灾场景和紧急情况,通过消防机器人来代替作业。该类型机器人均装有高压水管和照相机，可以穿梭于高危险地带，也可以完成其原有的引爆雷管和排地雷任务。图1-SEQ图1-\*ARABIC4英国消防机器人国内消防机器人研究现状2002年由上海交通大学与上海消防科学研究所和上海消防局共同承担的国家863计划，总共研制发明了两种类型的消防侦察机器人，如图1-5，分别为履带-轮式消防灭火侦察机器人和JMX-LT50型消防机器人。履带-轮式消防灭火侦察机器人能够翻越较高的障碍和攀爬楼梯，具有较好的转向性能和机动性，能够代替消防救援人员进入危险的易燃易爆场所。JMX-LT50型消防机器人采用的式轮式结构，由较高的移动速度，移动速度可达1m/s，该消防机器人只能跨越较小的障碍物，缺点是不能深入火灾现场进行勘测救援。图1-SEQ图1-\*ARABIC5履带-轮式消防灭火侦察机器人国外四足机器人研究现状2004年，美国波士顿动力公司推出了仿生机器狗LittleDog，如图1-6所示在结构设计上，LittleDog的四条腿结构相同，前腿和后腿对称。每条腿有4个自由度，其中髋关节有2个主动自由度，膝关节有1个主动自由度，足部有1个被动自由度。每条腿有三个促动器，所以它有更大的移动空间和更好的灵活性。足部的被动关节有利于能量的循环利用，使仿生机器狗在相同的能量消耗下实现更高的速度。整个结构重约3公斤，高约30厘米。它使用高增益伺服电机为每个关节提供动力。它包含了一个Wellcome运动捕捉系统，该系统由固定在实验区域周围的六台摄像机和一台用于图像处理的计算机组成。图1-SEQ图1-\*ARABIC6LittleDog四足机器人继LittleDog之后，BostonDynamics推出了BigDog，它在结构设计、运动性能、运动控制等方面处于目前四足机器人研究领域的较高水平。如图所示，大狗长约1米，高0.7米，重90公斤。大狗的前腿和后腿结构是对称的。每条腿有四个自由度，包括两个髓关节、一个膝关节和一个踝关节。因此，整个仿生机器狗有16个自由度。BigDog的自由度配置使其具有更大的步幅和移动空间，从而使其在各种困难地形中移动速度更快，行走顺畅。它可以负重约154公斤，走路、小跑和其他步态，跳过1米宽的沟壑，爬35度的斜坡。小跑速度1.8m/s，负重50kg的岩石路面行走速度0.7m/s，爬行速度约0.2m/s，小跑速度约1.6m/s。BigDog是目前四足机器人研究的典型代表，但它也存在发动机噪声过大的问题。图1-SEQ图1-\*ARABIC7BigDog四足机器人2015年，波士顿动力公司发布了一款仿生四足机器人Spot。SPOT机器人是电动液压的，重量只有72公斤。它能在受到外力干扰后迅速自主地恢复平衡。可用于各种室内外作业。由于电源是电动的，而且运行非常安静，SPOT机器人的一个显著改进就是它的膝后弯曲角度。改进后的设计方法可以显著提高四足机器人的跳跃能力。2016年，BostonDynamics发布了比Spot更安静、更轻的SpotMini。SpotMini采用全电动伺服系统，配有深度摄像头、陀螺仪和肢体运动传感器。SpotMini还配备了一个机械臂，可以执行一系列复杂的动作。图1-SEQ图1-\*ARABIC8Spot与Spotmini四足机器人国内四足机器人研究现状对比国外仿生机械狗,国内的研究尚且处于刚起步阶段,包括上海交通大学、哈尔滨工业大学及北京理工大学等高校先后在仿生机械狗领域开展深入的研究并且都取得了一定的科研成果。2014年,如下如所示,哈尔滨工业大学推出仿生四足机器人MBBOT,该机器人可完成对角小跑步态,具有高动态特性、极强的负载能力及驱动能力,其长度达到1.2m,宽度至0.5m,重达120kg为了减弱每条腿关节触地时的冲击,在腿关节足底安装有弹簧以作为柔性被动控制"。图1-SEQ图1-\*ARABIC9哈尔滨工业大学四足机器人MBBOT2013年，国防科技大学设计了一款四足机器人，如图1-14所示，每条腿包括4个主动关节，一个被动关节，其步态的产生是依靠中枢模式发生器产生的节律运动。在遇到有凸起或凹陷的地面时，可根据足端力传感器等反馈的数据作出相应的步态调整。实验中，该机器人可实现walk、trot步态转弯、非结构化地面上的行走等较为复杂的步态。图1-SEQ图1-\*ARABIC10国防科技大学四足机器人杭州宇树科技研发的Laikago莱卡狗机器人，该机器人由杭州宇树科技有限公司在2017年研发，能够爬坡、各个方向的行走，同时也可以在崎岖的山地行走，具有较高的自身稳定性，重量仅为22kg，且各腿具有3个自由度，驱动机构的执行元件采用的为不带减速器的直驱电机，其优点为重量轻、尺寸小。力矩能够容易控制。可连续行走2到3小时，动态性能出色，其关节级力的控制和状态估计都是特别优秀。图1-SEQ图1-\*ARABIC11杭州宇树科技Laikago莱卡狗机器人2019年宇树科技发布了Aliengo机器人，该机器人的优点有：多目深度感知视觉系统、高爆发运动性能、较好的自适应复杂地形、超长续航以及超大负载。且该机器人是目前最大最重的能够实现后空翻的四足机器人。其最亮眼的便是高爆发的运动性能，其驱动器采用耦合设计方式，重量20kg，续航2.5-4.5h，自由度数目为12。图1-SEQ图1-\*ARABIC12杭州宇树科技发布了Aliengo机器人同样是杭州，云深处科技公司研发的绝影系列机器人重量42kg，最大负载20kg，正常站立尺寸长宽高850mm×450mm×650mm，关节自由度为12.配置有16线激光雷达可以确定感知系统独立调试与维护。同时具有较强的环境适应能力、动态平衡稳定能力以及环境感知能力，可应用于安防巡检、科研展示、物流作业以及公共援救等环节。其绝影pro能够面向复杂和危险环境的应有需求，可以加载超10kg以上的机械手臂。图1-SEQ图1-\*ARABIC13杭州云深处绝影机器人德鲁动力科技公司涵盖人机交互、控制算法、硬件、软件、感知技术、区块链等领域。其研制发明的第一只人工智能导盲犬适应各种复杂场景的工作场所，作为一个社会弱势群体，它在生活和就业方面面临着诸多问题和压力。导盲犬是视障人士出行和参与社会生活的重要工具。然而，活着的导盲犬和大熊猫一样稀有。导盲犬的出现将彻底扭转这种局面，给视障人士带来光明和温暖。图1-SEQ图1-\*ARABIC14德鲁动力导盲机器人德鲁动力的公安消防机器人也是将四足机器人与消防结合，AI机器人将与救援实战结合,辅助甚至是替代人类参与救援过程,为社会发挥更大作用、能适应各种复杂场景，并能在全天候环境下正常工作。可代替消防救援人员进入易燃、易爆、有毒、缺氧、烟雾等危险灾害和事故现场，确保消防人员人身安全，提高应急救援能力。图1-SEQ图1-\*ARABIC15德鲁动力消防机器人最终总结四足机器人的特点为下表所示。表1-SEQ表1-\*ARABIC1不同四足机器人的总结特点重量波士顿动力的Spot机器人动作灵