火警点探测是对火灾进行预防的重要手段之一,目前常用的火灾探测装置均为固定点探测,其探测范围和探测能力有一定的局限性。论文针对该问题,将移动机器人引入到火警探测和定位中,研究火警点智能探测和定位的方法。论文工作主要包括以下内容:首先,基于烟雾扩散模型分析,模仿人鼻对火警点感知方法,提出双传感器烟雾测量方法,并采用K/N准则对传感器检测数据进行融合决策;进一步,模仿人鼻搜索火警点的过程,提出了仿人鼻的火警点探测机制与定位方法,并给出了相应的工作流程。其次,基于仿人鼻工作机制,设计了一种多位姿的仿人鼻机构,该机构包括双鼻管道张合自由度、扭转自由度、仰俯自由度;同时,基于理论计算和ANSYS流体分析设计了鼻腔结构,并给出了传感器布点准则。接着,考虑传感器探测与定位数据的不确定性,研究了基于逆跟踪思想的火警点定位过程的机器人运动规划方法。建立了烟雾扩散模型,采用解决非线性方程的扩展卡尔曼滤波处理实现疑似火警点的运动参数误差的最小估计;基于逆跟踪原理,该运动参数即机器人的运动轨迹。通过仿真实验获得移动机器人对疑似火警点定位过程的运动轨迹和方位偏差,验证了基于逆跟踪思想的扩展卡尔曼滤波方法对疑似火警点定位的可行性。然后,研究已知室内环境条件下的机器人定位火警点过程的动态路径规划方法,提出基于栅格地图和模糊逻辑的路径规划策略。首先,考虑存在障碍物的环境,基于障碍物、疑似火警点以及机器人三者的几何位置关系,建立了机器人路径的模糊推理规划;其次,考虑存在烟雾聚集死区的环境,提出了疑似火警点与死区、多死区的分级定位策略,建立了移动机器人路径的模糊推理规则。针对多种环境进行了机器人的路径规划的仿真实验,仿真结果表明:存在障碍物时,机器人可顺利实现对疑似火警点的定位;当有烟雾死角存在时,机器人对定位火警点耗时变长,但最终都可定位到火警点。最后,制备了多位姿仿人鼻的探测装置样机,将该装置安装到旅行家2号移动机器人上,开展了实验研究与结果分析。实验结果表明:以2400ppm的烟雾浓度为烟源时,机器人对火警点定位距离的最大能力为7.5m;机器人初始方位与火警点的角度不同时,存在最大约1.8 s的定位时差;无论有无障碍,机器人均可定位到火警点。