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附件1：外文資料翻譯譯文
一個垂直移動的機(jī)器人能夠控制手動的消防設(shè)備
1.引言
關(guān)鍵詞：消防機(jī)器人，救災(zāi)機(jī)器人，救援機(jī)器人，城市搜索和救援.
有許多高層公寓和階梯軌道被用于阻止高速增長的建筑火災(zāi)。然而，他們的身高遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于到達(dá)的高度梯子。另一方面，也出現(xiàn)了一些研究移動機(jī)器人垂直關(guān)于墻的吸管手段。然而，它們的提升速度和可靠性可以在實(shí)際的消防操作中使用。我建議首先利用的移動機(jī)器人的一個手臂。我開發(fā)全尺寸的混合控制系統(tǒng)，它由非線性試驗(yàn)機(jī)器人反饋和順序的方法組成。最后，我從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中得出的結(jié)論是垂直移動機(jī)器人可用于高層公寓的消防。因此，我介紹機(jī)器人的大綱和解釋機(jī)器人的性能。
2.機(jī)器人綱要
機(jī)器人的照片如圖1尺寸為4.0米高，0.5米寬，大約0.4米深度。總共約38.5千克。機(jī)器人由兩個夾子和三個連續(xù)的鏈環(huán)組成。三個鏈環(huán)用來連接旋轉(zhuǎn)接頭，兩個夾鉗被安裝在通過旋轉(zhuǎn)接頭在每個鏈環(huán)的末尾。
夾鉗1和2的作用是相同的，雖然他們是被反向安裝在連接鏈環(huán)上的。鏈環(huán)1和3的作用是相同的，除了安裝在電力設(shè)備上。計(jì)算機(jī)及其接口的安裝被設(shè)置在鏈路1上。發(fā)動機(jī)的驅(qū)動電路被安裝在鏈路3上。鏈路1和3對稱的安裝在鏈路2上。
該機(jī)器人工作在直流為48V的電功率上，并且電源從外部供電。該電源連接到鏈路2中。直流發(fā)動機(jī)作為驅(qū)動器。它們的額定功率是150W。
為了控制機(jī)器人，我使用了由聯(lián)合空間控制器和順序控制器組成的混合控制器。聯(lián)合空間控制器的設(shè)計(jì)是基于非線性反饋的方法。在聯(lián)合空間控制器中設(shè)置了理想的軌跡。
3.機(jī)器人運(yùn)動
在本節(jié)中，我簡要地解釋一下機(jī)器人運(yùn)動。機(jī)器人運(yùn)動側(cè)圖如圖2，機(jī)器人的形狀大致顯示各個環(huán)節(jié)和機(jī)器人夾持器，以及圓圈代表機(jī)器人的連接處。這項(xiàng)運(yùn)動被分為以下五個部分。
第1步。機(jī)器人釋放較低層扶手。手抓2解除垂直。
第2步。該機(jī)器人旋轉(zhuǎn)手抓2至陽臺外面。
第3步。手抓2抬起。抓取2和鏈路3通過鏈路2內(nèi)部。每個鏈路和手抓2之間保持一定的空間，以避免與伸出的障礙物發(fā)生碰撞。
第4步。手抓2繼續(xù)抬起。對剛開始運(yùn)動樓上間隔不明確，然后機(jī) 圖1移動機(jī)器人
器人暫時將手抓2盡可能的舉高。
第5步。手抓2放下垂直并陷入到被動的樓上扶手。
機(jī)器人上升一層樓時最終狀態(tài)和初始狀態(tài)發(fā)生變化。機(jī)器人通過這項(xiàng)運(yùn)動一層又一層攀爬樓層。一個可以握扶手的垂直移動機(jī)器人機(jī)器人是倒置的，因此為了能爬上一各樓層時，它需要將結(jié)構(gòu)1轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)構(gòu)2，結(jié)構(gòu)2轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)構(gòu)3，結(jié)構(gòu)3轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)構(gòu)2，結(jié)構(gòu)4轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)構(gòu)1。
圖2.機(jī)器人運(yùn)動略圖
4．性能
我完成在幾個樓層間隔從2.50至3.20米，其間隔為0.10米的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)機(jī)器人能攀爬間隔高達(dá)3.1米的樓層。攀爬所需的時間取決于在樓層的間隔。我論述爬一層樓所需要得時間，在圖2中將這個運(yùn)動分為三步。
第一部分所需的時間依賴于較低層間隔。雖然第二部分依賴于兩個上下樓層間隔嚴(yán)格，我把它看作僅僅依靠第二部分。假設(shè)較好吻合實(shí)驗(yàn)結(jié)果。第一部分所需的時間見表1和第二部分是列于表2。結(jié)果表明，在表中每0.20米的間隔使表變得簡單。開關(guān)控制器的時間包括在第二部分。
例如，當(dāng)最底層的間隙為3.10米和上一層的間隙為2.50米時，在這種情況下采用18.8s。在這種情況下，它的爬行速度是0.149m/s。我認(rèn)為，機(jī)器人攀登的下限和上限平均值樓間隔，即機(jī)器人在這種情況下爬行2.8米。
表1 第一部分所需時間
較底層間隔(m) 2.50 2.70 2.90 3.10
時間(s) 6.23 6.49 6.78 7.13
表2 第二部分所需時間
較低層間隔(m) 2.50 2.70 2.90 3.10
時間(s) 11.67 11.16 10.59 9.90
在最高速度為0.182米/秒的條件下，較低層和上一層的樓層間隔都是3.10米，兩個樓面的最小間隔是2.50米，速度是0.140米/秒，由此我計(jì)算出的機(jī)器人爬行速度的平均值。它是0.161米/秒。
5.結(jié)論
作者的結(jié)論是設(shè)計(jì)垂直移動機(jī)器人是用于高層公寓的消防戰(zhàn)斗。這樣就很清楚，這種機(jī)器人在合理時間內(nèi)能攀登建筑物。此外，這種機(jī)器人可以攀爬建筑物不同的樓層間隔從2.50至3.10米。
該機(jī)器人只是一個原尺寸試驗(yàn)?zāi)Ｐ筒⑶疫€存在一些技術(shù)問題與耐水性，耐久性和可靠性部署機(jī)器人在消防局并利用它在實(shí)際的消防中滅火。然而，發(fā)展的基本部分地區(qū)已經(jīng)完成。
1． 導(dǎo)言—維護(hù)公民安全的消防機(jī)器人
各種災(zāi)難還在繼續(xù)侵襲21世紀(jì)，使城市結(jié)構(gòu)在社會環(huán)境發(fā)生了顯著的變化。如今消防員處理里災(zāi)難非常艱難，而且消防機(jī)器人比過去更為廣泛。
消防機(jī)器人替代了消防隊(duì)員而采取高效率的地面消防操作，在這種情況下由于難度爆炸，有毒氣體泄漏，熱/濃煙的危害等消防隊(duì)員發(fā)現(xiàn)它們的活動。
作為應(yīng)急的全面支持，東京消防廳最新開發(fā)處高科技機(jī)器人以應(yīng)付重大災(zāi)難的發(fā)生。
2.概述
2.1無人駕駛車輛監(jiān)控噴嘴（彩圖5）（圖1）
這個機(jī)器人處理由于被坦克推翻的軌道，強(qiáng)烈的輻射熱，爆炸引起的嚴(yán)重的火災(zāi)等造成的石化總廠火災(zāi)，飛機(jī)墜毀火災(zāi)，石油火災(zāi)。
表1 消防機(jī)器人模型
模型 件 用法
無人駕駛車輛監(jiān)控噴嘴 4 消防 大型火災(zāi)
主要石油大火
遠(yuǎn)程控制消防車輛(噴射戰(zhàn)士) 1 隧道火災(zāi)
消防機(jī)器人(原型) 1 耐熱
建筑火災(zāi)
救援機(jī)器人(Robocue) 1 救援 有害物質(zhì)/
有毒氣體災(zāi)害
潛水機(jī)器人(水下搜索) 6 在水里進(jìn)行搜索和營救
勘測機(jī)器人(消防搜索) 1 實(shí)況調(diào)查濃煙/有害氣體災(zāi)害
該機(jī)器人配備了一個障礙去除擺脫高空墮物，有害物質(zhì)等。水和泡沫分別被控制在5000和3000升/分鐘。
2.2.遙控消防車輛（噴氣戰(zhàn)斗機(jī)）（圖2）
這種機(jī)器人處理隧道火災(zāi)等城市災(zāi)害（如電話電纜隧道火災(zāi)）和地下商場火災(zāi)。
該機(jī)器人是由于高壓水和發(fā)動機(jī)推動的。
2.3.消防機(jī)器人（原型）（圖3）
這種遙控機(jī)器人戰(zhàn)斗火災(zāi)消防耐火建筑物或地下商場里，這里由于火焰，濃煙或熱使消防隊(duì)員無法進(jìn)入。該機(jī)器人是由一個機(jī)構(gòu)，一個增壓器，一個發(fā)電機(jī)的穩(wěn)壓器和一個控制電路板組成。
該機(jī)器人的排水量在200升/分鐘。為了有效控制機(jī)器人在其頭部安裝能顯示三倍空間大小的圖像。
圖1.無人駕駛車輛監(jiān)控噴嘴(彩圖5) 圖2. 遙控消防車輛（噴氣戰(zhàn)斗機(jī)）
2.4．救援機(jī)器人（Robocue）（圖4）
這種救援和找回的受害人是高新技術(shù)操作者。它移動是依靠發(fā)動機(jī)驅(qū)動橡膠抓取。
圖3. 消防機(jī)器人（原型） 圖4. 救援機(jī)器人
圖5.潛水機(jī)器人（水下搜索） 圖6.勘測機(jī)器人（消防搜索）
2.5．潛水機(jī)器人（水下搜索）（圖5）
當(dāng)消防戰(zhàn)士因?yàn)樘鞖鈼l件或水深無法潛水時，這種遙控機(jī)器人在水里可以進(jìn)行有效的搜索和救援受害者。使用三種螺旋推進(jìn)器使其能水平和垂直運(yùn)動，它可下潛的深度為110米。
在被污染的水里它的超聲波檢測儀（聲納）發(fā)現(xiàn)能發(fā)現(xiàn)障礙物。
2.6．勘測機(jī)器人（消防搜索）（圖6）
假如消防員在困難的情況下進(jìn)入到一個濃煙或有毒氣體的災(zāi)難現(xiàn)場，這種遙控機(jī)器人根據(jù)實(shí)況調(diào)查作出響應(yīng)。
機(jī)器人進(jìn)入災(zāi)區(qū)對氣體密度進(jìn)行測量，在濃煙中攝影，可根據(jù)相機(jī)監(jiān)控進(jìn)行情況評估。
3．消防戰(zhàn)士的挑戰(zhàn)
雖然機(jī)器人使我們使用的最新技術(shù)，但是其功能從未達(dá)到令人滿意的水平。有些問題詳情如下。
3.1．耐熱性
消防機(jī)器人需要有耐熱性的系統(tǒng)作為它們的控制系統(tǒng)，必須保護(hù)其免受熱損傷。
雖然水冷卻系統(tǒng)顯然是最實(shí)際的，但是在實(shí)際應(yīng)用中它缺乏效率。
3.2．移動
這就要求消防機(jī)器人能上下樓梯移動。這有幾個方法采用機(jī)器人的更大的機(jī)動性，像抓取工具或特殊就業(yè)車輪。我們的機(jī)器人都配備了抓取工具。
然而，這種動力機(jī)制在速度和負(fù)載上有許多限制。因此，有必要開發(fā)更先進(jìn)的駕駛系統(tǒng)。
3.3．電源
作為消防機(jī)器人的電量來源，幾種方式如內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，電池，外置供電電源都是可以的。
雖然現(xiàn)在沒有完善的方法，但是電池系統(tǒng)是一個有希望的力量來源。水壓動力是一個不可忽視電力來源
3.4．號傳輸系統(tǒng)
有兩種信號傳輸系統(tǒng)——無線電和電線。目前，有線比廣播更可靠。然而，機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展表明無線電系統(tǒng)在今后將作為考慮的問題。
3.5．自主性
我們的最終目標(biāo)是開發(fā)在處理周邊情況時他們自己可以決定采取相應(yīng)行動的防機(jī)器人。
為了讓消防機(jī)器人有自主能力，我們不得不在我們的機(jī)器人中引進(jìn)機(jī)械大腦。
4．結(jié)論
東京消防廳的有14類6種消防機(jī)器人模型。
我們想在實(shí)踐中提升‘消防機(jī)器人’，我們想到了開發(fā)‘高性能熱影響墊反應(yīng)機(jī)器人’。
今后，我們要發(fā)展多用途的機(jī)器人，作為消防戰(zhàn)士自治區(qū)消防機(jī)器人具有同樣的機(jī)動性和判斷力。
附件2：外文原文（復(fù)印件）