文 献 综 述

结合灭火机器人的工作环境和国内外的现有技术,综述了灭火机器人的实现的各种方法,以控制器为核心，移动机器人为载体，用各种方法检测火源并躲避障碍物，达到灭火的目的。涉及到单片机、微处理器、自动控制、电机原理与拖动、接口技术、检测传感器等多方面内容。

一、灭火机器人的应用及背景

纵观国内外近年来发生的火灾事故，出现消防员死伤的”二次灾难”现象并不在少数。如何保障消防官员的生命而能够更好的灭火救灾，研究灭火机器人是个很好的项目。

目前已有多种不同功能的消防机器人可用于火灾现场。消防机器人的作用主要体现在以下四个方面: (1)携带灭火剂进行灭火; (2)代替消防人员侦察火灾现场的情况; (3)救护伤者和受困于大火中的人员; (4)清理火灾现场中的危险品和阻碍消防人员接近火场的残骸。^[1]

在国外，美国、英国、日本、法国等发达国家对消灭火机器人技术的研究已经开始了，用在很多方面。如：为了提高煤矿设备运转安全性，对井下区域自动防灭火技术进行了研究^[2]；为了在人口密集地方提供安全设施，对地下商场灭火机器人，高空救援灭火机器人等等进行研究。

无论如何，火灾救援机器人的加入，将在很大程度上减轻消防战士的作业强度，可以在未知环境下替代人力侦检火点、搜索被困人员、率先进入火场控制火势，这无疑增强了队伍战斗力，让消防攻坚力量又上了一个新台阶。^[3]

二、火焰检测

在灭火机器人的研究中，首当其冲的就是火焰检测方法，只有清楚哪里有火灾才能引导机器人去灭火，而检测火焰就要利用它的特性，最突出的几点莫过于温度，烟雾，发热，还有空气变化等现象，如我们在酒店里经常可以看到天花板上的烟雾探测器，如果有烟会发生报警并洒水避免火灾的发生。

由这些原理火焰的检测器可以有：（1）定温检测器：定温检测器的设计是: 当工作元件的温度升到某一定点时,检测器发出瞥报。（2）温升检测器：火灾对周围环境的影响之一是使火灾区域上面的空气温度迅速增高，温升检测器可以在温度升高的梯度上检测而不用达到某一温度。（3）烟雾和气体检测器：由火灾产生的烟雾和各种气体,可以用几种方法检测，离子室型，光电型（光阻尼作用型， 光散射型等）固态型，电阻桥型等。（4）辐射能检测器：有几种方法是通过检测阴燃或有焰燃烧所辐射的能量来检测火灾,使用的光谱是红外线和紫外线段,各自的光段波长范围是0.7至140微米和0 .001到0.4微米。（5）亚微米颗粒计数检测器：在燃烧的最 早阶段 中, 热解或预燃 阶段 产生大量的亚微米粒子,而以0.005到0.02微米范型内为最多(52)。虽然在正常条件下 , 这种范围大小的粒子浓度在郊外可达到每立方厘米有几千个,在工业区域可达到每立 方厘米几十万个,但在一个初起火灾产生的这种粒子的浓度仍能大大高于背景环境的水平,能够用来作检测火灾的信号。（6）检测器的纤维光学；（7）超声波检测器：超声波振荡选择器向被测试的区域发出稳定的固定测试波,由于火灾产生的热气体的对流,引起室内空气流动就干扰了固定测试波,这种干扰被超声波接收器检测。^[4]