涡轮排烟消防机器人是针对快速灭火、救援抢险而研制的一种可远程控制的新型消防机器人。该机器人基于小型履带运动底盘,搭载举升式风炮机构、推铲及绞车机构、无线状态监控系统和超声波自主避障系统,可代替消防战士进入隧道、地下建筑设施、油库和化工厂等危险场所,对火灾现场进行实时侦察,实施有效的灭火救援作业,减少不必要人员及财产损失。首先,论文介绍涡轮排烟消防机器人选题背景及国内外对于消防机器人研究现状和发展形势,并阐述相关消防机器人在发展中的技术不足。其次,通过对涡轮排烟消防机器人的实际作业要求分析,确定其技术参数及功能后,分别对涡轮排烟机器人的机械本体和电控系统进行设计。机械本体方面主要基于Solid Works构建三维模型,重点对举升机构和推铲机构进行结构受力分析。为扩大灭火覆盖范围,提出Y型四连杆平行举升机构设计方案;为提高推铲的可靠性和延长使用寿命,对推铲进行加强筋处理;并通过有限元分析验证结构达到设计要求。电控系统设计作为本文撰写核心,其决定机械结构执行动作实现及机器人控制的稳定性,主要包括硬件和软件设计。硬件设计确定以C201控制器为电控系统控制中心,完成对电控硬件元件选型及硬件模块电路设计。软件设计采用PLC语言,以CODESYS为开发平台。软件程序设计包括消防机器人的主程序、系统预警程序、通信程序、各执行机构控制子程序、自主避障程序等。最后,对涡轮排烟消防机器人进行样机试验,利用Simulink仿真软件对电控系统进行PID控制优化和完成对消防机器人的驱动系统、举升机构进行机械模型搭建和模拟仿真。试验及仿真结果表明,涡轮排烟消防机器人机械本体和电控系统达到设计要求。