消防机器人总体设计案例综述
目录
消防机器人总体设计案例综述1
1.1消防机器人的需求分析1
1.2消防机器人的基本原理2
1.3消防机器人的整体设计2
1.4消防机器人的组成模块3
1.4.1障检测模块3
1.4.2温度检测模块4
143灭火系统4
1.4.4电机驱动模块4
1.4.5通信模块4
1.1消防机器人的需求分析
1）市场需求
随着经济的发展，现如今各煤矿企业、城市地轨化学制品企业不断的增加,
因此像油田燃烧、煤矿坍塌、有害气体的泄漏及易爆物品的爆炸以及隧道坍塌等
灾害隐患也不断增加。但是上述的种种场合对于血肉之躯的消防员来看是非常危
险的，以此消防机器人代替消防员进行简单道路的开辟，和火源的扑灭工作是大
势所趋。
2）提高灭火的效率
随着消防机器人功能的不断完善及稳定性和抗干扰能力不断加强，消防机器
人逐渐在危险的灭火救灾领域得到广泛的使用，消防机器人对于各类灾祸现场进
行数据的分析和处理，能够大幅度的提高消防人员的救援决策的制定，一方面预
防了灾祸现场的恶化;另一方面增加消防人员的救援效率，从而减少人员的伤亡。
现如今我国已经研发出一款消防机器人，能够在同一个终端控制器上，同时对8
台消防机器人进行远程控制。
3）发展趋势
越来越多的消防人员意识到消防机器人对于火灾救援的重要性，因此我国的
消防机器人市场也逐步成型。消防机器人的控制方式也从有线到无线的远程控制,
并且功能也在不断的优化、稳定性也在不断的提高。
1.2消防机器人的基本原理
本课题设计发射灭火弹消防机器人的灭火基本原理如图1.1所示。在消防机
器人运行中，主控芯片接收到由温度检测模块和障检测模块的共同发送的检测
信号，通过控制四路电机的运动使小车与火源保持一定的距离防止现场火情对机
器人自身造成严重的伤害。并且可以自动避障，从而在浓烟中也可以对消防员的
远程控制起到一定的辅助作用。消防人员可以根据图传模块显示的现场火情来进
行合理判断，也可以通过通讯模块进行控制消防机器人对火源定点发射消防灭火
弹来进行灭火处理。
图1.1消防机器人灭火基本原理图
1.3消防机器人的整体设计
本课题对消防机器人的整体设计（如图1.2所示）一共分为四个部分:
1）数采集单元
消防机器人的数据采集单元主要是由障检测模块和温度检测模块共同组
成，两个模块相互配合能帽实现对火灾现场的各类参数的采集工作。数据采集单
元是消防机器人的核心部分。
2）数处理单元
消防机器人的数据处理单元主要由单片机进行负责，将数据采集单元的各类
数据进行合理有序的分析和运算，从而下达相应的控制指令到控制单元和人机交
互单元。
3）控制单元
消防机器人的控制单元主要由灭火系统、电机驱动模块等组成，能够根据数据
处理单元下达的指令来进行相应控制电机的驱动运转和发射灭火弹等。
4）人机交互单元
消防机器人的人机交互单元主要有通讯模块和图传模块组成，通讯模块能帽
实现对消防机器人的远程运行控制；图传模块能够实时共享消防机器人的视野,
有利于火灾现场情况的探查等。
图1.2消防机器人的整体设计框图
图1.2消防机器人的整体设计框图，数据采集单元对障检测模块和温度检
测模块进行数据采集，并将收集到的数据发送给数控芯片进行数据逻辑处理；主
控芯片驱动电机进行相应的运动，从而对操作者提供一定的驾驶辅助；最后，通
过通讯模块和图传模块可以用来对消防机器人进行控制和对火场情况的一个简
单了解。
L4消防机器人的组成模块
1.4.1障碍检测模块
本课题设计的消防机器人要能够对火灾现场及周围环境是否存在障物影
响自身移动控制进行检测，因此便设计了以红外传感器作为障检测模块的核心
电路。该红外测距传感器距离探测远、性能稳定且受温度影响小