近些年来我国经济社会发展进步速度加快，这同时带来了消防隐患增加的问题。因为机器人拥有更加优越的灵活性与机动性特点而越来越多地投入到实际生产应用中去，其可以在工业检测、火场探测、易燃易爆气体探测、森林环境探测等条件下的消防勘察与灭火救援。不同种类机器人控制系统在硬件及软件结构上存在很大差别，这是需要加以分别研究的。

　　1 消防机器人的种类

　　(1)按照机器人在救援时所发挥的作用，可以把机器人分成灭火类、排烟类、火情侦察类、危险品搜寻类、救人类、破拆类、综合类等品种。

　　(2)按照机器人软件控制程序，可以把其划分成线控类、无线遥控类、自适应类等品种。从目前来看，自适应机器人在消防应用中属于比较先进的一种。

　　(3)按照机器人在灭火时的行走状态，可以划分成轮式行走类、履带式行走类、履带轮式并行类等几种。

　　(4)按照机器人自身感觉功能可以将其划分成视觉主导类、嗅觉主导类、温感类、烟感类等品种。

　　(5)按照消防机器人的设计智能化水平，可以把其划分成程序控制类、感觉功能类、智能化消防类等。程序控制类是早期消防机器人，感觉功能类机器人取而代之，成为第二代消防机器人，目前研究前景较广的则是智能化机器人。

　　2 消防机器人的利用环境

　　(1)民用建筑火灾救援。民用建筑(特别是高层民用建筑)因为可燃物很多，而且出现火灾时的烟筒效应反应强烈，再加上建筑主体功能复杂、建筑变化多样，使得火灾疏散不易，扑救困难。而针对这些民用建筑消防问题而研究制作的消防机器人，其本身带有冷气溶胶设施、排烟组合设施等，能够进入到楼层中进行火险侦察、强力排烟、现场救助等，极大地降低了火灾损失。

　　(2)地下建筑火灾救援。一般的地下建筑对外通道不多、环境相对闭塞，发生火灾时散热不易，烟气易发生聚集，容易产生火场的高温、浓烟情况。高温浓烟造成的窒息和中毒是消防人员展开救援的重要危险之一。若此时将消防机器人加入救援工作当中来，所起的效果是非常明显的。

　　(3)地铁火灾抢险救援。现在世界很多国家都对地铁灭火救援产生了一致共识，那就是需要灭火救援装置的更加专业化与先进化，消防机器人恰恰可以满足这方面的要求，其本身所具有的爬楼梯能力可以在地铁车站中发挥强大的功能作用。

　　除了上述几方面，消防机器人在石油化工行业、冷库等特殊场所所起到的消防救援作用，都是普通消防人员所难以做到的，如果把其应对复杂危险环境的优势充分发挥出来，定将会给国家消防事业贡献更大力量。

　　3 某类消防机器人的设计思路

　　3.1 关于软件设计

　　一般的编程手段都以序列控制为主，由于程序在执行时是按一定顺序进行的，因此所有时候均只有一个任务可以进行响应，上位机程序控制软件可以在一定程度上改变这种特点，其具备很多适合于机器人控制的系统软件。首先它的各个控制模块采取的是类结构进行表达，这种表达形式对数据结构综合管理有利，能够让模块完整性更突出，方便调试及程序修改。对某个模块结构给予修改不但不会对其它模块结构与功能造成影响，反而可以极大地减少软件开发时间。而新软件所具有的强大视图、数据库等功能，更利于图形用户进行接口及文档编制，实现消防机器人的整体控制，对机器人运行时的姿态，包括前后摆臂的转角、车体倾角及俯角等实现全程把握。

　　3.2 某消防救援机器人的硬件设计要点

　　(1)三个设计方案：在进行该机器人的设计时，首先确定了对其预期的核心用途：斜坡行走及屋外快速救人。通过基础机械实验及相关资料查找，大致确定了如下三个方案：第一个方案是用阶梯杆臂的起落实现救人效果的最优化，在斜坡上行进时采取履带式行走方法。第二个方案是用旋转杆臂进行杆臂上下控制，在斜坡上行进时采取履带式行走方法，机器前面添加大型三角轮实现机器拉动。第三个方案是用折叠型杆臂达到杆臂起落，在斜坡行进时采取履带式行走方法，机器尾翼位置添加能够弯曲的大轮，以确保平坡移动速度更快。

　　(2)具体的设计方法：在这三个方案里面，最终确定应用第三种方案进行硬件设计。通过具体的实验计算，可以得出杆臂升起力度与升起极限安全高度。在设计时，我们参考了多种方案处理折叠杆臂的起落问题，最终确定涡轮蜗杆法电机带动升降，各杆臂间采取的是涡轮蜗杆连接法，并以小型电机起动，这样可以保证机器能够朝向不同方向进行移动，达到更好的方便救人效果。在设计时需要考虑到走平路和走斜坡的不同运行方法，应用左右轮运行速度变化的方式，能够实现这一目标，方法是在左右轮各添加一个电动机，并与网络控制中心联接。

　　电动机转轴与轮子之间添加横向轴承，这样能够保证转轴不致出现打滑问题，其余的电机与轮子也均是按照此原理进行固定，这种机器的设计目标主要是火场救援，而救人是通过在杆臂上面安装链条结构实现的，链条结构自由伸出，安装具备可控开关的自动化结构，其具体工作过程是：铁门打开、链条伸向到火险目标，此时人从火场中跳至铁门之上，接下来走到安全仓里面，关门，点击控制按钮，让安全仓运行至安全位置，人员落地。机器人的后推轮具有折叠功能，这种设计理念的作用是使其在平路与斜坡间的运行转换更加方便灵活。

　　此时，我们会遇到一个非常棘手的问题，怎么样才能让后轮同地面保持良好接触并使摩擦力大到足以使机器向前运动呢?合理的解决办法是在大轮下方设置一条粗线，让粗线以两个电机通过支撑板进行相互连接，若两个电机在同一时间向同一个方向转动，则粗线拉紧，紧拉的粗线给轮子下压力，使轮子同地面之间的摩擦力加大，这样就达到了让后推轮推动机器人自重的效果。如果作用力大到一定程度，则会将履带轮支架部分略微向上升起，便可以保证其在平滑路面上的高速移动。前轮设计成三角轮式结构，可以增强地面与轮子间的摩擦力，走斜坡会更容易。

　　实现机器人机械设备的正转与反转，基本是用开关两相位置的方式来实现的，具体操作流程如下所列：①在通电的时候按动遥控启动，则正转加速为1，消防机器人向前进;按动一般启动，消防机器入向后退;②按左启动，机器人左转，按右启动，机器人右转;③按正转加抬升，前机器臂向上升起，按反转加抬升，前机器臂下落;④按正转加齿轮键，消防机器人的齿轮产生前进指令，按返转加齿轮键，消防机器人的齿条产生后退指令，按正转加抓手键，则机器人正常打开手抓，按反雷劈加抓手键，则机器人的手抓关闭;⑤当按下电梯正转按钮时，消防机器臂向上升起，在建筑高层中等待救援的人员便可以在电梯架的导引下走进电梯;⑥重按电梯反转按钮，消防机器臂向下降落，待救援人员能够走出电梯，来到安全位置;⑦当发出后驱动正转的指令时，机器履带能够离开地面，后驱同地面完全接触，达到快带运动，这条指令比较适合于紧急火情与路况优良的火场;⑧当发出后驱动反转的指令时，机器履带同地面完全接触，后驱与地面分开，让消防机器人在履带的带动下，进行慢速前进。

　　4 总结

　　我们有理由相信，在可以预见的未来，在政府支持、企业研究、用户参与的综合作用下，以新技术作为指导、以保护消防官兵生命为使命、以降低火险损失为目标的消防机器人设计产业定然会在我国发展壮大。