現(xiàn)有消防機器人面臨的問題

現(xiàn)階段投入使用或正在研究的消防機器人都是基于機器人個體進行研究;研究內容涉及滅火、偵察，并逐步向破拆、救人及多種功能組合的開發(fā)工作展開;控制方式主要采用有/無線的遠距離程序控制。

然而，針對各種消防事故分析之后發(fā)現(xiàn)，重大人員傷亡往往發(fā)生在救援人員對危險環(huán)境缺乏正確認識或對環(huán)境變化不能及時掌握了解的情況下，這就是缺乏環(huán)境危險狀態(tài)信息所致。進行救援工作時，信息的缺乏使救援人員無法正確認識救援工作環(huán)境，從而導致對整體局勢錯誤評估，帶來重大人員傷亡。為了避免這種情況，必須研制出能夠有力檢測環(huán)境并評估環(huán)境危險狀況的機器人。

對目前國內外已研制出的消防機器人進行深入細致的分析比較后發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在消防機器人存在的主要問題是：環(huán)境識別能力較弱，往往只能對單一指標進行判斷，即使能對多個指標進行檢測，也缺乏多個指標之間關系的分析，對環(huán)境的發(fā)展狀況不能掌握;通用性不夠，研究出的消防機器人過于專業(yè)，僅針對某一危險狀況工作;單機器人工作，只能對所處位置作業(yè)，缺乏收集三維空間危險信息的能力。

消防機器的發(fā)展方向

1.多傳感器的集成與融合

以運行在未知、動態(tài)環(huán)境下的多傳感器系統(tǒng)為研究對象，相應的融合方法將成為研究熱點。不確定性信息的數(shù)學處理工具將發(fā)揮重要作用，人工智能和神經(jīng)網(wǎng)絡方法也將繼續(xù)成為研究熱點。人工智能的研究將會在傳感器選擇、自動任務誤差檢測與恢復及世界模型等領域發(fā)揮更大作用，神經(jīng)網(wǎng)絡也會在目標識別和魯棒多傳感器系統(tǒng)兩個領域發(fā)揮重要作用。

由于危險環(huán)境的發(fā)展變化跟起初環(huán)境、導致原因和外界條件等因素相關，而這些綜合因素共同作用下形成了某一特定的危險狀況和發(fā)展趨勢，因此，可通過消防機器人進入危險環(huán)境的方式來識別并掌握環(huán)境危險狀況和發(fā)展趨勢。

2.解決危險環(huán)境下的環(huán)境識別、動態(tài)評估

l.復雜危險環(huán)境的三維識別重建

a.表征復雜危險環(huán)境的模式：利用可觀測的煙霧、溫度、火焰、燃燒氣體、空氣中危險氣體濃度等參量，研究它們之間的相互作用機制，明確其中關鍵因素，確定表征復雜危險環(huán)境的特征參數(shù)。

b.局部復雜環(huán)境三維重建：通過研究各種可觀測環(huán)境參量，確定各參量對整體環(huán)境影響的模型;通過分析多種傳感器對危險環(huán)境檢測結果，并利用各測量參量對環(huán)境影響的模型進行信息融合處理，構建局部復雜危險環(huán)境狀態(tài)。

c.整體復雜環(huán)境三維重建：通過確定局部復雜危險環(huán)境，定性研究局部環(huán)境和整體環(huán)境的相互依存關系，建立局部、整體環(huán)境狀態(tài)的定量模型;對環(huán)境中分布的各局部危險環(huán)境信息融合，建立整體環(huán)境三維模型。

d.整體復雜環(huán)境預測：根據(jù)建立的局部、整體環(huán)境三維模型，分析環(huán)境變化趨勢，預測未來環(huán)境狀態(tài)。

2.復雜危險環(huán)境危險程度評估方法的建立

根據(jù)表征復雜危險環(huán)境的特征參數(shù)，確立有效評估環(huán)境危險狀況的理論和實驗框架，提出可行的評估手段和方法。

3.多機器人協(xié)作

目前，多機器人系統(tǒng)尚處于理論研究階段。對于多機器人系統(tǒng)體系結構與協(xié)作機制、復雜環(huán)境下多機器人相互協(xié)調配合機制、多機器人間通訊與信息傳輸、信息交互及沖突消除等方面將是進一步研究的方向。此外，機器人小型化、傳感器技術也將成為研究熱點。

結束語

消防機器人是一個綜合性交叉學科研究項目，主要涉及材料、機械、控制、環(huán)境科學和安全工程五個學科。近年來，中國消防機器人的研制工作得到了政府有關部門的支持，已有越來越多的消防指戰(zhàn)員認識到其重要性，消防機器人的市場需求正在逐步形成。可在已完成的滅火機器人、火場偵察機器人基礎上逐步開展破拆、救人及多種功能組合的消防機器人開發(fā)工作;控制方式可先從有/無線遠距離程序控制開始，逐步向自適應型消防機器人發(fā)展。

我們應在結合現(xiàn)有工業(yè)和技術基礎，充分利用有關研究所、學校、企業(yè)及使用部門技術力量的同時，加強國際技術交流與商務合作，盡可能多采用成熟技術，注意配套技術(如運載底盤、監(jiān)控等)，確保使用消防機器人的可靠性與實用性。今后5-10年是中國消防機器人發(fā)展的大好時機，應通過全社會的共同努力，使中國消防機器人的系列、規(guī)格、技術質量及戰(zhàn)術應用水平達到工業(yè)發(fā)達國家目前的水平。