遠程滅火機器人

王所全　關芳艷　董麗梅　劉廣橋

摘 要：隨著科學技術的發展，人民生活的安全需要得到更好的保障。該遠程滅火機器人，重點是搜救、滅火及災情探測。一旦發現煙霧或明火會立即報警并通過SIM卡以短信方式將信息傳遞給系統綁定的用戶，進行遠程監控和定位，通過APP遠程視頻操控滅火。在滅火過程中利用太陽能板將明火轉化為電能進行即時充電，可噴射有效液體或干粉滅火或彈射滅火球選擇性滅火。

關鍵詞：遠程;滅火;智能;機器人

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.23.089

1 設計功能

本滅火機器人涉及單片機控制，遠程通信，機械設計，無線充電，材料學等多個領域。其意義在于通過傳感器系統隨時檢測火災現場的環境，完成滅火救援工作的同時保障消防人員的生命安全，并在過程中可實現遠程操控充電，即使機器人處于低電量狀態，太陽能板可將現場明火的光能轉化為電能為其充電。還可以通過語音和視頻功能和被困人員進行交流，在了解火災真實情況的同時對被困人員進行情緒上的安撫，這相比于傳統意義上的喊話對講機來說，更方便，更準確。

2 設計原理圖

3 系統組成

（1）遠程控制系統：通過手機APP接入互聯網與家里的滅火機器人通過路由器接入互聯網，控制機器人主要由單片機和物聯網模塊組成。

（2）視頻交互系統：通過手機終端由其他人進行實時監控。

（3）傳感器系統：利用紅外技術實現測速，并通過紅外的搜索和跟蹤系統，搜索和跟蹤目標，火焰煙霧傳感器檢測定位火災位置，發出報警。

（4）機械組成：包括履帶底盤，金屬外殼，滅火器，滅火球，彈射架，水箱，水泵，電池，電機，開關等組成，實現硬件與軟件相互兼容控制。

4 功能實現

（1）視頻操控：操作時可視頻360°旋轉檢測四周環境，對機器人前行做出應變，對火源隨時進行檢測，與被控人員視頻通話交流，指導被困人員如何逃生自救。

（2）短信報警：機器人在感應到煙霧、明火或火災現場傷員，通過單片機和SIM卡以短信的方式將火災信息發送給用戶。當機器人后退時，自身也不間斷提醒操控者后方安全距離。

（3）可實現遠程操控充電：操控機器人行駛到無線充電平臺，平臺檢測到會自動充電，離開自動斷電。若機器人處于低電量狀態，機器人上面的太陽能板可將現場明火的光能轉化為電能進行充電，延長現場作業的時間。

（4）三種滅火方式供用戶選擇：搭載滅火性液體加增壓水泵噴射，搭載干粉滅火器，搭載可彈射性的滅火球。通過遙控均可以控制噴射（彈射）的角度和高度，實現精準滅火，實測噴射距離10米。

（5）定位終端基于GPS技術：用單獨的GPS接收機獲得移動實體的位置信息，然后通過蜂窩網，以GPRS形式傳輸GPS信息，從而實現遠程監控和定位，發生火災也會將火災位置發送給119請求出動滅火。

（6）重力感應設計：考慮到滅火時的操作性要求，設計的APP也進行重力感應操控機器人的前進后退問題。

（7）履帶式機器人采用金屬材料制成，外側包覆高溫絕熱材料，內部安裝高溫檢測裝置和水循環散熱裝置，具有高溫工作環境能力和高溫自動保護功能。

5 結束語

當發生火災時，機器人通過火焰報警器或煙霧報警器檢測，通過單片機或SIM卡以短信方式告知操控者，由操控者通過手機APP進行遙控機器人。攝像頭360°觀測機器人周圍環境，找準火源，利用有效液體或者二氧化碳進行選擇性滅火。箱體由防火隔熱材料保護。當箱體溫度過高時，箱體內部溫度報警器報警，風扇轉動降溫。箱體內的人體感應模塊發現被困人員時，由SIM卡控制發送短信告知操控者，進行視頻通話交流。機器人在轉向或上下樓梯行動時候，由攝像頭與超聲波共同作用，為機器人在救援滅火行動中提供有利條件。

參考文獻：

[1]美新型滅火機器人：兩足行走可穿復雜地形[DB/OL].科學網.

[2]王志良.競賽機器人制作技術[M].北京：機械工業出版社.

[3]GRM200溫度報警器[DB/OL].巨控科技官網.

[4]李廣弟，朱月秀.冷祖祁.單片機基礎[M].北京航空航天大學出版社.

[5]周堅.單片機C語言輕松入門[M].北京：北京航空航天大學出版社.

[6]曹慶峰.智能消防機器人的研究與開發[J].機電一體化.