基本信息
- 项目名称：
- 数控气动爬梯子消防机器人
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 数控气动爬梯子消防机器人，采用气动作为动力，基于单片机控制，用气缸带动连杆机构，使两幅钩子交替有序抬起、伸出、落下，实现机器人自动沿梯子上下爬动的动作。应用仿生学原理，用机械方式模仿人手爬梯子的动作而设计的，其结构简单,动作可靠，实测表明该控制策略可行、响应快速。这种新型机器人在很多领域有着广泛的应用潜力。
- 详细介绍：
- 引 言： 针对密集程度大的高层建筑火灾,现有的消防机器人并不能完全满足实际需要，我们设计了一种能够应用于高层建筑火灾消防救援的数控气动爬梯子消防机器人。这种爬梯子消防机器人可以携带水枪、摄像头等消防器具沿梯子爬到高空，在高空，浓烟等一系列恶劣的环境下有效实现消防工作，这对减少国家财产损失将产生重要的作用。 设计原理： 数控气动爬梯消防机器人是应用仿生学原理来设计机器人爬动动作。利用空压机提供气源，采用气动作为动力，用单片机控制电磁阀，驱动气缸带动联杆和钩子有序工作，使两幅钩子交替有序抬起、伸出、落下，实现机器人自动沿梯子上下爬动的动作。 整个机器人系统由机器人机身、梯子、空压机组成。机器人系统最重要的部分就是机器人机身，其特征在于：机身由4个电磁换向阀、2个双活塞气缸、1个单活塞气缸、机身架、单片机控制电路以及若干个高精度进口传感器及其他辅助机械零件装配成。 推广前景： 目前针对高层建筑火灾，还没非常有效的解决方案，数控气动爬梯子消防机器人的发明，恰到好处的解决了这个问题。应用到消防现场，能有效解决高层建筑火灾的消防救援，市场前景广阔。此外，还可以应用到高层建筑物的清洗。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 发明目的：实现具有爬梯子功能的机器人以克服以往机器人无法完成的动作和任务，以机器人代替人工在高空进行作业，如高层建筑火灾的消防问题，高层建筑外墙的清理问题等。 创新点： 用仿生学原理设计，用机械方式模仿人手爬梯子的动作来实现机器人沿梯子上下爬动，所有动作由气缸加连杆机构实现，使得机构紧凑简单。采用单片机控制，8个高精度进口传感器确保动作精确且迅速，据检索目前国内外还没有类似的爬梯子机器人，具有独创性。完全由学生自主设计、加工、装配而成。 技术关键：应用仿生学原理设计，采用机械方式模仿人爬梯子时手的动作来实现机器人沿梯子上下爬动，采用气动技术，连杆机构，用四个简单动作的循环完成爬梯子的过程，基于单片机控制系统。
科学性、先进性
- 本机器人可在浓烟，毒气等恶劣的环境下实现消防作业，用摄像头近距离勘察火场情况更清晰准确，在高空用水枪给高层建筑灭火比地面灭火更有效，解决了高层建筑火灾的消防救援问题，弥补了以往消防机器人的不足。 用仿生学原理设计，所有动作由气缸加连杆机构实现，使得机构紧凑简单，易于安装维护，使用安全。采用单片机控制，实现机器人的自动化，机身上装有8个高精度进口传感器，准确地检测机器人的动作和状态，使得动作精确稳定且迅速，据检索目前国内外还没有类似的爬梯子的机器人。（文后有视频资料）
获奖情况及鉴定结果
- 在学校参加过评审，成绩优异。并在第七届大连市创业项目展览会中展出（大连星海会展中心），大连市前市委书记张成寅、前市长夏德仁观看了数控气动爬梯子消防机器人的演示，给予了高度评价和极大的鼓励；展出过程中，很多企业和消防部门对我们的机器人很感兴趣，有几家投资商正在意向当中。
作品所处阶段
- 目前处于实验室阶段
技术转让方式
- 技术合作、联合开发、专利转让均可
作品可展示的形式
- 可以实物、产品演示； 可以现场演示、像演示、 图片展示；
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 优势：能够对高层建筑进行的消防作业，比目前的地面作业消防机器人更有效. 适应范围：适用于消防队，也适合于有消防需求的组织和个人. 推广前景：机器人参与灭火确实帮助人们解决了很多困难，同时降低了相关人员风险。在“以人为本”“科学技术是第一生产力”的今天，消防装备必然优先考虑既能保护消防员，而且技术先进的新型设备，来实现无人化灭火，该机器人应用到消防现场，能有效解决高层建筑火灾的消防救援问题，市场前景广阔。批量生产，经济效益可观。
同类课题研究水平概述
- 1机器人的研发： 目前国内外已经研发出爬墙，爬竿，爬绳等机器人，但能够爬梯子的机器人据我们检索还没有。 2机器人应用到消防： 目前我国机器人用于消防还刚刚起步，但也有了一定的进展，如沈阳无人驾驶消防车的问世填补了我国消防车辆的空白。上海强师消防装备有限公司生产的消防灭火机器人，在全国得到了广泛应用，但是我国的技术装备还远远不够，试想，如果拥有一个能够针对高层建筑进行消防作业的机器人，必将大大降低消防人员在火灾救助中的伤亡人数，挽回火灾带来的损失。我国消防机器人技术的发展对我国机器人技术、控制技术、通信控制技术、计算机技术等多学科领域技术的发展起到积极的作用和深远的影响。 世界最新消防机器人介绍：日本东京消防厅研制的用于掌握火灾现场情况的侦察机器人具有爬楼梯和打开房门等功能，机器人能够上下楼梯，在楼梯台阶上能自由转向；具体侦察内容包括火灾内部情况、是否有人、着火点位置、周围温度、烟气浓度和发出的各种声响等。美国研制的侦察机器人Pandora是根据城市地形所设计的侦察机器人，该机器人采用履带车轮驱动平台，可以越过大的障碍物、沟、台阶和路阶等；其通讯方式为无线通讯，通过射频传递视频和音频信号的反馈。意大利推出了一种新型“消防机器人”，这种机器人能钻进隧道里，代替消防员扑灭大火。
