消防机器人灭火救援应用技术分析

消防机器人灭火救援应用技术分析

张俊曦

宁德市消防救援支队 福建省宁德市  352100

摘要：随着科技的飞速发展，机器人的出现是人类历史上的另一项重大发明。在这一背景下，利用机器人的智能化、自动化等技术特性，使其取代了以往的灭火救援工作，从而为目前的灭火救援工作带来了新的思路。然而，要使消防机器人发挥其应有的功能，就必须对其技术进行充分的了解，本文对目前国内消防机器人的使用状况进行了较为详尽的阐述，并对今后的发展趋势进行了探讨。

关键词：消防机器人；灭火救援；应用技术

前言

现在的社会，安全事故的类型和频率越来越高，各种化学品、放射性物质的泄漏、燃烧甚至是爆炸，都是一件非常危险的事情。这种情况下，消防队员们必须要进行紧急救援，这是一种非常困难的情况，在没有合适的设备的情况下，很有可能会危及消防队员的生命，救援工作很难进行。随着技术的进步，消防机器人作为一种特殊的机器人，在灭火救援中发挥了巨大的作用。

一、消防机器人发展概述

消防机器人是现代科学技术的发展与革新，是一种特殊的机械，它可以在灭火救援等方面发挥出不可思议的作用，可以帮助消防队员，甚至逐步替代消防员，从而保证消防人员的生命安全。随着各类大型石化企业的不断增多，隧道、地铁等工程的数量不断增多，安全事故也日益增多，对人们的生命构成了极大的威胁。另外，由于此类灾害具有突发性，危害极大，处置难度大，又缺少有效的控制措施，此类危害已成为一个严重的社会问题。而消防机器人的出现，则是一种非常有效的方法，可以让消防机器人在最危险的地方进行紧急处置，同时也可以收集到大量的事故资料，进行紧急救援，同时还能及时地反馈到现场情况，为指挥人员做出准确的判断，从而更好地解决事故，减少灾害的规模，减少损失。

二、消防机器人的分类与现阶段所呈现出的优缺点

（一）分类

第一，按照功能划分，主要包含灭火、排烟、侦查、救援等功能；第二，根据控制模式的不同，将其划分为有线、无线严控、自适应等；第三，按步行模式划分，可分为履带式、履带式等；第四，根据感官功能的不同，可将其划分为视觉型、温感型、嗅觉型、烟感型等；第五，按照智能化的程度来划分，分为程序控制和智能控制两类。

（二）优缺点

(1）优点

在消防机器人的运用上，可以通过智能技术，使其具备数据收集、分析和反馈的能力，并实施相应的应急措施，有效地对火灾现场进行有效的救援；同时，由于其本身的结构和材质的特殊性，使得消防机器人在使用中，如果使用得当，可以长期使用；另外，由于消防机器人是非生命体的机械，所以在实际的营救中，可以有效地防止人为造成的人员伤亡。

(2）缺点

首先，消防机器人是智能技术的产物，技术和资金的投入都很大，开发周期也比较长，因此总体上成本很高；其次，由于消防机器人自身要满足各种救援任务的要求，所以其结构设计十分复杂，在使用中难免会出现损坏，且维修工作难度大，造价昂贵。

三、消防机器人技术未来发展趋势

（一）消防机器人的生物行走技术

该技术被评为2014年度世界十大科技突破之一，使其具备了充分的平衡性和灵活性，可以在凹凸不平的地形上行走、跑步，大大提高了它在消防领域的应用。美国波士顿电力公司率先将该技术用于一款名叫 Atlas的人形机器人， Atlas具有良好的平衡性，可以轻松地维持身体的平衡，可以在人类环境中安全、轻松的活动，尤其是在遇到危险的时候，它的作用会更大[1]。机器人的移动速度太慢，限制了它们的应用和普及，而生物步行技术则是针对消防机器人的灵活性不足、移动不便等问题，通过这种技术，可以让消防机器人模仿动物的动作，提高消防机器人的平衡和灵活度，让消防机器人的移动速度变得更快，更容易适应各种环境，在更多的情况下进行扑救。

（二）消防机器人的透视技术

最近一项关于机器人透视技术的突破，就是美国研发出了一款拥有透视眼的机器人，它们可以将自己和周围的环境进行交互，从而将周围的一切都显示出来，并且误差很低。这种技术在未来的发展中有着巨大的发展空间，一旦研究成功，它将会在地震和大火中起到至关重要的作用。美国加州大学开发出了一种带有透视眼功能的机器人，它能够将无线信号从两台机器人中发射出去，并根据信号的衰减程度，使其能够清晰地呈现出该地区的场景，并且误差不会超过5厘米。这种技术有着广阔的应用前景，尤其是在地震和大火中，对被困的人进行搜索与救援，不仅能迅速确定被困人员的具体位置，而且还能按照可视化的方式进行救援。

（三）最新的人机交互技术

人机互动是指通过人与机器人的连接，通过机器人向操作员传递信息，并按照操作员的特定指示完成操作。人机互动技术可以让人对机器人进行操作，而这种技术的不断发展，将会推动机器人在未来的发展中扮演越来越重要的角色。美国国防高级研究署（DARP）发起了一个叫做“阿凡达”的研究计划，它利用技术界面把人和半自动化的双脚机器人连接起来，在特定的环境中，机器人会将现场需要的数据通过远距离的系统传送给操作员，操作员可以根据现场的情况来进行操作，从而达到由人的思想来控制机器人的工作。

四、消防机器人在灭火救援中的应用范围分析

（一）降低消防机器人制作技术成本的分析

从设计、制造到维修，消防机器人的造价都很高，所以很难在市场上推广。因此，有必要增加消防机器人的使用次数，减少其制造费用。①要认真研究国内生产的消防机器人生产工艺，寻找需要改进之处。比如，当火灾发生时，消防机器人必须将电力转换为热点，并根据现场的实际情况，对其进行温度控制，从而达到减少生产成本的目的。②为了保证灭火机器人的工作性能，可以在其内部加装备用电池，保证其在断电状态下仍能正常工作。③可以参考国外先进技术，根据我国国情，对最优技术信息进行筛选，并将其用于生产过程[2]。总之，在保证消防安全的前提下，继续进行机器人救火技术的不断开发，尽可能地减少生产成本，从而有效地控制火灾的蔓延，为消防部队争取更多的救援时间。

（二）在高层建筑中的应用

在高层建筑中，由于受建筑结构等因素的制约，导致火灾迅速蔓延，人员疏散、灭火等工作难以进行。具体表现为：大楼高度过高导致消防车举高不能满足实际需要；同时消防员在登高的能力上以及途径上也因高层建筑的特点而受到了极大限制；另外，由于高层建筑着火后，烟气不能及时排出，加之相应的水位和供水也很难满足实际需要。所以，在消防机器人的使用中，利用其自身的特性，可以有效地解决这一问题，而在实际开发中，必须考虑到高层建筑的设计特征，保证相应的机器人拥有完整的灭火设备和系统，同时还具有自动上楼的能力，可以及时地对火灾的情况进行分析和反馈，同时还可以及时地对火灾发生的人员进行救援，从而避免人为的事故。

（三）地下建筑以及地铁隧道中的应用

首先，地下建筑通常都是密闭的，一旦着火，现场的温度就会急剧上升，而且烟雾也会越来越浓，这对消防队员来说是一件非常困难的事情，如果消防队员进入了火场，很难保证消防队员的生命安全。在此基础上，采用了消防机器人，可以有效地解决地下建筑的火灾事故，减少火灾造成的人员伤亡。其次，在地铁隧道中，为了应对突发的火灾，采取了严密的防范措施，但当发生火灾时，应急救援工作就也变得非常困难[3]。这样，可以在地铁中使用具有爬行功能的机器人，或作为地铁车站的灭火器材，以保证有效的搜救工作能够在最短的时间完成。

（三）在石化等高危场所中的应用

从天津塘沽的化学制品爆炸事故来看，如果是化工行业的危险区，很可能会引发爆炸，消防队员很难及时赶到现场进行救援。因此，可以将消防机器人运用于火灾现场，既能减少火灾造成的人员伤亡，又能及时进行救援，避免火灾的进一步恶化。

结束语

综上所述，通过对消防机器人在消防领域的应用和研究，不仅可以提高消防救援工作的效率，而且可以帮助人们了解消防技术的关键技术，从而减少消防机器人的技术成本，提高消防机器人的技术水平，提高消防机器人的实际操作水平。在消防工作的困难面前，运用机器人进行灭火救援，可以充分利用其自身的优势，保证火灾灭火救援工作的顺利实施，减少人员的伤亡。随着科技的发展，消防机器人的研制工作将会得到更好的发展，并在一定程度上将其应用于消防机器人的设计之中。

参考文献

[1]赵琪,张华,熊鹏文,尚志军.一种多功能半自主遥操作的履带式消防机器人控制系统设计[J].机械设计与制造,2022(09):253-256.

[2]吕超.消防机器人在灭火救援中的运用研究[J].消防界(电子版),2022,8(13):54-56.

[3]张良.消防机器人——抢险救灾急先锋[J].生命与灾害,2022(05):40-43.