現(xiàn)有消防機(jī)器人面臨的問(wèn)題

現(xiàn)階段投入使用或正在研究的消防機(jī)器人都是基于機(jī)器人個(gè)體進(jìn)行研究;研究?jī)?nèi)容涉及滅火、偵察，并逐步向破拆、救人及多種功能組合的開(kāi)發(fā)工作展開(kāi);控制方式主要采用有/無(wú)線的遠(yuǎn)距離程序控制。

然而，針對(duì)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(duì)危險(xiǎn)環(huán)境缺乏正確認(rèn)識(shí)或?qū)Νh(huán)境變化不能及時(shí)掌握了解的情況下，這就是缺乏環(huán)境危險(xiǎn)狀態(tài)信息所致。進(jìn)行救援工作時(shí)，信息的缺乏使救援人員無(wú)法正確認(rèn)識(shí)救援工作環(huán)境，從而導(dǎo)致對(duì)整體局勢(shì)錯(cuò)誤評(píng)估，帶來(lái)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(cè)環(huán)境并評(píng)估環(huán)境危險(xiǎn)狀況的機(jī)器人。

對(duì)目前國(guó)內(nèi)外已研制出的消防機(jī)器人進(jìn)行深入細(xì)致的分析比較后發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在消防機(jī)器人存在的主要問(wèn)題是：環(huán)境識(shí)別能力較弱，往往只能對(duì)單一指標(biāo)進(jìn)行判斷，即使能對(duì)多個(gè)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，也缺乏多個(gè)指標(biāo)之間關(guān)系的分析，對(duì)環(huán)境的發(fā)展?fàn)顩r不能掌握;通用性不夠，研究出的消防機(jī)器人過(guò)于專業(yè)，僅針對(duì)某一危險(xiǎn)狀況工作;單機(jī)器人工作，只能對(duì)所處位置作業(yè)，缺乏收集三維空間危險(xiǎn)信息的能力。

消防機(jī)器的發(fā)展方向

1.多傳感器的集成與融合

以運(yùn)行在未知、動(dòng)態(tài)環(huán)境下的多傳感器系統(tǒng)為研究對(duì)象，相應(yīng)的融合方法將成為研究熱點(diǎn)。不確定性信息的數(shù)學(xué)處理工具將發(fā)揮重要作用，人工智能和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法也將繼續(xù)成為研究熱點(diǎn)。人工智能的研究將會(huì)在傳感器選擇、自動(dòng)任務(wù)誤差檢測(cè)與恢復(fù)及世界模型等領(lǐng)域發(fā)揮更大作用，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也會(huì)在目標(biāo)識(shí)別和魯棒多傳感器系統(tǒng)兩個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

由于危險(xiǎn)環(huán)境的發(fā)展變化跟起初環(huán)境、導(dǎo)致原因和外界條件等因素相關(guān)，而這些綜合因素共同作用下形成了某一特定的危險(xiǎn)狀況和發(fā)展趨勢(shì)，因此，可通過(guò)消防機(jī)器人進(jìn)入危險(xiǎn)環(huán)境的方式來(lái)識(shí)別并掌握環(huán)境危險(xiǎn)狀況和發(fā)展趨勢(shì)。

2.解決危險(xiǎn)環(huán)境下的環(huán)境識(shí)別、動(dòng)態(tài)評(píng)估

l.復(fù)雜危險(xiǎn)環(huán)境的三維識(shí)別重建

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

b.局部復(fù)雜環(huán)境三維重建：通過(guò)研究各種可觀測(cè)環(huán)境參量，確定各參量對(duì)整體環(huán)境影響的模型;通過(guò)分析多種傳感器對(duì)危險(xiǎn)環(huán)境檢測(cè)結(jié)果，并利用各測(cè)量參量對(duì)環(huán)境影響的模型進(jìn)行信息融合處理，構(gòu)建局部復(fù)雜危險(xiǎn)環(huán)境狀態(tài)。

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

d.整體復(fù)雜環(huán)境預(yù)測(cè)：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(shì)，預(yù)測(cè)未來(lái)環(huán)境狀態(tài)。

2.復(fù)雜危險(xiǎn)環(huán)境危險(xiǎn)程度評(píng)估方法的建立

根據(jù)表征復(fù)雜危險(xiǎn)環(huán)境的特征參數(shù)，確立有效評(píng)估環(huán)境危險(xiǎn)狀況的理論和實(shí)驗(yàn)框架，提出可行的評(píng)估手段和方法。

3.多機(jī)器人協(xié)作

目前，多機(jī)器人系統(tǒng)尚處于理論研究階段。對(duì)于多機(jī)器人系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)與協(xié)作機(jī)制、復(fù)雜環(huán)境下多機(jī)器人相互協(xié)調(diào)配合機(jī)制、多機(jī)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(jìn)一步研究的方向。此外，機(jī)器人小型化、傳感器技術(shù)也將成為研究熱點(diǎn)。

結(jié)束語(yǔ)

消防機(jī)器人是一個(gè)綜合性交叉學(xué)科研究項(xiàng)目，主要涉及材料、機(jī)械、控制、環(huán)境科學(xué)和安全工程五個(gè)學(xué)科。近年來(lái)，中國(guó)消防機(jī)器人的研制工作得到了政府有關(guān)部門的支持，已有越來(lái)越多的消防指戰(zhàn)員認(rèn)識(shí)到其重要性，消防機(jī)器人的市場(chǎng)需求正在逐步形成?？稍谝淹瓿傻臏缁饳C(jī)器人、火場(chǎng)偵察機(jī)器人基礎(chǔ)上逐步開(kāi)展破拆、救人及多種功能組合的消防機(jī)器人開(kāi)發(fā)工作;控制方式可先從有/無(wú)線遠(yuǎn)距離程序控制開(kāi)始，逐步向自適應(yīng)型消防機(jī)器人發(fā)展。

我們應(yīng)在結(jié)合現(xiàn)有工業(yè)和技術(shù)基礎(chǔ)，充分利用有關(guān)研究所、學(xué)校、企業(yè)及使用部門技術(shù)力量的同時(shí)，加強(qiáng)國(guó)際技術(shù)交流與商務(wù)合作，盡可能多采用成熟技術(shù)，注意配套技術(shù)(如運(yùn)載底盤、監(jiān)控等)，確保使用消防機(jī)器人的可靠性與實(shí)用性。今后5-10年是中國(guó)消防機(jī)器人發(fā)展的大好時(shí)機(jī)，應(yīng)通過(guò)全社會(huì)的共同努力，使中國(guó)消防機(jī)器人的系列、規(guī)格、技術(shù)質(zhì)量及戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用水平達(dá)到工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家目前的水平。