【關鍵詞】消防機器人；消防實戰；研究；開發；應用

引言

近年來，我國工業生產、儲運過程中涉及的易燃易爆和劇毒化學制品迅速增加，由于設備及管理等方面的原因，化學危險品和放射性物質泄漏以及燃燒、爆炸的事故隱患越來越多。深圳清水河大爆炸、南京金陵石化火災、北京東方化工廠罐區火災等事故發生后，全國各地要求配備消防機器人等^[1]智能化裝備的需求愈來愈高。公安消防部隊作為處置各類化學危險品泄漏事故的主力軍， 配備消防機器人的要求更為迫切。

1?國外消防機器人的發展現狀

國際上最早開展消防機器人研究的是美國和前蘇聯，稍后，英國、日本、法國、德國等國家也紛紛開始研究該類技術。目前已有很多種不同功能的消防機器人用于救災現場。

應用消防機器人最多的國家是日本。日本研制了不少于5種型號的自動行駛滅火機器人，分別配備于大販、東京、高石、太田、蒲田等消防部門。這類機器人以內燃機或電動機作為動力，配置驅動輪或履帶式行駛機構，能爬坡、越障礙；裝有較大噴射流量的消防槍炮；能做俯仰和左右回轉；裝有氣體檢測儀器和電視監視設備；通過電纜或無線控制，控制距離最大為100~150m。另一類機器人為偵察、搶險機器人，除裝有氣體檢測儀器和電視監視器設備外，還裝有機械手，能通過遙控處理危險物品。

美國Automatika公司與卡耐基梅隆大學聯合研制的偵察機器人Pandora是根據城市地形所設計的偵察機器人。該機器人采用履帶車輪驅動平臺，可以越過大的障礙物、溝、臺階和路階等；其通信方式為無線通信，通過射頻傳遞視頻和音頻信號的反饋。Pandora建立在一個中樞環境密封的外殼上，外部執行系統驅動獨立聯接履帶車輪模塊，頂部具有碳纖維外殼保護。系統可以上下驅動以及自復位，可替換部件包括輪子、履帶或腳等，以適應不同的復雜地形。機器人裝備的傳感器為微型攝像機和立體聲系統。

英國智能化保安公司生產的RO-VEH遙控消防車已裝備于中部和西部的消防部門，配置為履帶式和輪式行駛機構，能爬樓梯，通過電纜供電或自攜蓄電池供電，裝有消防水炮、攝像機或熱像儀，采用有線控制方式。1985年英國中西部消防部門和Firma SAS公司聯合研制的機器人消防車，用HunterIII汽車改裝而成，裝有雙臂、水槍、探測器（溫度、化學物質、輻射等）、工業電視攝像機、紅外線裝置。機械手用來啟動閥門、搬移物品或開門等。

國際上消防機器人的研制主要可分為三代，第一代是程序控制消防機器人，第二代是具有感覺功能的消防機器人，第三代是智能化消防機器人。目前發達國家正在加速開發具有不同功能的實用型的第二代消防機器人和第三代低級智能化消防機器人，著手研究第三代高級智能機器人。一些工業發達國家把研究開發消防機器人列入了國家技術發展規劃，將它作為經濟發展的一個重要保證手段。

2?消防機器人的分類及主要技術特征

2.1 分類

為了便于消防機器人的研究和探索，我們不妨從對消防機器人實戰要求的角度出發，進行以下分類^[2]。

1）從主要功能上可分為：滅火機器人、火場偵查機器人、危險品泄漏探測機器人、破拆機器人、救人機器人、多功能消防機器人等。

2）從行走方式上可分為：輪式行走消防機器人、履帶式行走消防機器人、履帶輪式行走消防機器人、吸盤式行走消防機器人等。

3）從控制方式上可分為：線控消防機器人、遙控消防機器人、自適應消防機器人等。

4）從智能化程度上可分為：程序化控制消防機器人、具有感覺功能的算機輔助控制消防機器人、智能化消防機器人等。

5）從感覺功能上可分為：視覺消防機器人、嗅覺消防機器人、溫感消防機器人、觸覺消防機器人等。

2.2 主要技術特征

消防機器人往往需要在高溫、強熱輻射、濃煙、地形復雜、障礙物多、化學腐蝕、易燃易爆等惡劣環境中進行火場偵查、化學危險品探測、滅火、冷卻、洗消、破拆、救人、啟閉閥門、搬移物品、堵漏等作業，因此作為有某種特定功能的消防機器人應該具備以下某項或幾項行走和自衛功能：

1）爬坡、登梯及障礙物跨越功能；

2）溫和抗熱輻射功能；

3）耐雨淋功能；

4）化學腐蝕功能；

5）電磁干擾功能等。

3?我國消防機器人的發展的基礎及展望

相對于國外的研發、領先優勢，我國的消防機器人產業的研發遠遠落后于美日兩國，甚至比韓國也落后一步，尤其是在青少年中遠未開展機器人的組裝、制作的科學活動，這將關系到二三十年后我國的產業發展。

但隨著近代的工業革命，機器產業的不斷發展成為近代工業的主要支柱。我相信在不久的將來，上面所提及到的各種消防機器人會逐一與國人見面。目前，我國的機器人研發工作基本上屬于科學研究的項目。據說，中國科學院目前已造出說話時嘴唇能夠活動、眼睛能轉動、具視覺功能的機器人，其水準可媲美日本同行（只是這臺機器人體形甚大，未能以雙腳走路）。這說明我國在機器人的研發方面已經有了一個可喜的開局。

我國大約有30家左右的高等院校和研究院所在從事各類機器人的研究工作，自1971年以來，已在機器人的感覺、識別、操作、移動技術、人機接口技術、智能化技術等方面取得了可喜的成績，其中部分科研成果，如工業裝配、焊接、噴涂、搬移、探傷、水下作業、過程測量機器人等已進入實用階段，某些控制、傳動元器件的產品技術已接近國際先進水平，為消防機器人的研制創造了良好的環境條件。

近年來，我國消防機器人的研制工作得到了政府有關部門的支持。1995年上海市科學技術委員會批準公安部上海消防科學研究所著手研制的我國第一臺消防滅火機器人，即自行式消防炮。目前該項目已通過驗收并順利進入產業化準備階段。1996年11月國家科學技術委員會以國家“863”計劃批準公安部上海消防科學研究所、上海交通大學、上海市消防局等三家單位共同研制“消防機器人 ”，該消防機器人具備火場化學危險品偵查、滅火等多種功能，目前研制工作已基本完成。公安部上海消防科學研究所計劃在該項目的研制工作完成后，立即著手消防偵查機器人的研制工作，并計劃盡快完成消防偵查機器人的產業化準備工作，與前期完成的滅火機器人一起裝備消防部隊。同時我們高興地看到，在全國各地的消防部隊中已經有越來越多的消防指戰員認識到使用消防機器人的重要性，消防機器人的需求市場正在逐步形成。

我國消防機器人的研究應先易后難，邊研制邊推廣，循序漸進。可先從滅火機器人、火場偵查機器人著手，然后是破拆、救人以及多功能組合的消防機器人。控制方式可先從有線、無線的遠距離程序控制開始，逐步向自適應型消防機器人發展。發達國家在消防機器人發展方面的成功經驗可為我們提供良好的借鑒，但是，我國消防機器人的發展應以立足國內自主開發為主，注意結合我國現有的工業和技術基礎，充分利用有關研究所、學校、企業及使用部門的技術力量。現在在美、日、德、法、韓等國，機器人產業的開發正受重視，一般采取所謂的“官產學”形式。“官”即政府的制定政策及傾斜支持、調整產業結構。據情報顯示，日本政府正在調整全國的產業制造結構，名古屋中部地區的未來產業為新型汽車工業，以大阪為中心的關西地方將以機器人產業為主，東京地區以資訊情報化為中心等等；“產”即產業界的自我分類的研究與開發，并將之變成產品，取得經濟效益；“學”即學校設置專門的課程（學科），教材則與以往不同，非全盤為學校教授所寫，有一些則由產業研究所編寫教材，利用電腦技術介入，反過來向大學師生出售。而專門出售有關機器人制作的教科書、教材及裝配零件、專門雜志等也已成行成市，許多公司改變既有行業，轉而生產為此服務的產品。所以說我國的消防機器人的開發應盡可能多采用成熟技術，以確保消防機器人使用的可靠性。今后的10至20年是我國消防機器人發展的大好時機，我們應該通過全社會的共同努力，使我國消防機器人的系列、規格、技術含量以及消防實戰應用水平達到工業發達國家目前的水平。

但是，總體而言，我國機器人的研究與開發仍處于落后狀態，國人對于機器人的認識可能存在著兩個誤區，一種是認為機器人是西方國家純粹為了解決勞動力不足而去研制的，而中國是世界人口大國，勞動力低廉，不必去開發此類產品；另一種則視機器人為孩子們的玩具，卻沒有注意到一個新的產業。

以中國人的聰明智慧，而且人口眾多，倘能盡快在全國范圍內（尤其是中小學生中）推動與發展此產業的試驗階段，一者將培養青少年的科學創造及發明的興趣；二者將為此產業打下扎實、廣闊的基礎，涌現出一批人才；三者可以調整產業結構，為中國科技趕超世界先進水平及發展技術型經濟、開拓新的知識產權市場而有所作為。反之，倘若對此產業不加重視，不謀發展與投入，則我們在今后的高科技發展中不僅無法達到先進國家的水平，而且還將因為起步晚而只能吃別人吃過的饃，陷于落后的境地而無法自拔。這或是我們的杞憂，不足為道，但他山之石，可以攻玉，看到外國青少年如此熱衷于此科學活動，并且，在外國的未來產業上已出現了機器人商品及實用

性產品，這又怎能不叫我們感到憂心如焚。亡羊補牢，猶未為晚，只要意識到我們在這一產業方面與國外的差距，乘我們的國力正日益強盛之勢，盡快進行“官產學”的投入與研究開發，今天的中國青少年將在未來的二十年中在此業界崛起，在這個世界先進行列中爭一席之地。

4?結論

現在消防機器人在國內真正用于實際滅火的例子不是很多，要說技術成熟的就屬“智能消防炮機器人”。但智能消防炮除了在自動探測火災和自動滅火方面技術比較成熟外，還有許多不足之處，在實際應用的時候大多是固定的、不能自由移動^[3]。所以要想盡快讓消防機器人真正應用于滅火現場，還有很長的路要走，不是靠哪一個人、哪一個部門一朝一夕就能夠完成的。我認為可以從以下幾方面去努力。

1）要把消防機器人的研發與可持續發展上升到一種國家戰略高度。國家科技部要繼續加大投入消防機器人研發費用，鼓勵更多的高校研發團隊加入研發消防機器人的行列中。雖然我們國家有許多高校在研發機器人，但絕大多數只是停留在模仿人的簡單動作方面。但是也不要太過悲觀，我們欣喜地看到不少高校在機器人的研發方面取得了好成績。例如近年春節文藝晚會上由我國某高校自主研發的機器人表演的舞蹈，動作已經非常逼真了，如果假以時日讓這些機器人再具有人一樣的思維，那么機器人真正用于滅火現場的那一天就不會遙遠了。

2）在研發機器人方面要有所針對性，特別是要把智能機器人作為消防機器的首選。可以創造條件模擬一些火災讓研發出來的消防機器人去滅火，只有這樣才能夠取得模擬火災現場的資料，也才能大大縮短消防機器人的研發時間。

最后，希望消防機器人大量應用于火災現場的那一天早些到來，為了人類的幸福明天，讓我們大家一起努力。