一、项目实施情况：近期国内外森林火灾事件频发，给生态环境和消防相关人员生命安全造成巨大威胁。项目组针对森林火灾救援危险大、消防任务强度大，效率低的现状，基于森林复杂地形环境下的消防作业要求，开发设计了一款陆空森林消防机器人。该机器人整体机械结构采用四驱履带式行进装置，以多自由度双摩擦轮高频发射装置发射灭火弹进行灭火为主消防方式，辅以消防水炮与高压灭火机灭火，采用了双机械臂协同控制的森林清障系统。行进装置可以适应森林大坡度复杂地形，清障系统为机器人行走提供了保障，多自由度双摩擦轮高频发射装置满足森林消防需求。整体控制系统利用STM32单片机进行控制，应用了SLAM技术构建障碍信息，利用清障装置快速清障，以最短路径到达灭火位置。整个机器人装置具有陆空协同系统，无人机与消防机器人实现机机通信，无人机采集火情信息，远程上位机监控并做出反馈。
项目成员学习了机械设计、机械制造、机电控制等课程，学习使用了CAD、ADMAS、Altium Designer、MDK5等软件以及C语言、Python 等编程语言。
首先利用CAD软件进行结构设计，并利用ADAMS进行相关分析，加工制造了相关的机械零件并进行了装配，然后学习了控制相关知识，利用控制器对机器人进行控制，最后自学硬件设计，对电子元器件进行选型并利用Altium Designer设计了电路并利用MDK5完成了程序设计。设计过程中，自学机器人学、ROS机器人操作系统、SLAM与路径规划技术相关知识，完成了对SLAM技术中的Gmapping、Hector和Karto-SLAM3种算法与A*、DWA、Dijkstra路径规划算法的研究与实际实验。
最终取得了如下成果：1台部分样机制作、2项发明专利、2项实用新型专利、1篇会议论文（EI检索）等、1篇项目研究报告、1篇科技部查新报告、1项第十六届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛国家三等奖、1项第十届云南省大学生课外学术科技节科技作品竞赛省级特等奖、1项昆明理工大学科技作品竞赛一等奖、1项昆明理工大学“互联网+”大学生创新创业大赛二等级、1项昆明理工大学三创赛三等奖等。
在项目期内，尽量考虑了多项功能，但是由于经费不充足等原因，项目仍然存在一些缺陷，比如有一些零件的实际制造过程成本太高、电子元器件没有做好防水等。
项目实施过程中，团队成员通力合作，学习了许多课堂外的知识，极大的锻炼了我们的能力。
二、项目创新点与特色：
本项目主要的创新点主要有6个方面，具体如下：
（1）大坡度复杂地形适应能力：采用四驱履带式行进装置，利用PID算法，可实现快速越障爬坡，最大爬坡角度可达15°。
（2）智能化精准快速消防：设计并实现了多自由高频灭火弹发射装置，搭载在旋转云台上，配备目标跟踪算法，可以实现快速精准远距离灭火。
（3）陆空协作机机通信：空中无人机与远程上位机监控，利用闭环控制策略，提供控制指令给机器人下位机，实现消防灭火任务。
（4）感知信息建立先验地图：利用激光SLAM技术，感知环境信息，选择Gmapping算法建立环境地图。
（5）自主导航避障：通过SLAM过程中得到的先验地图，结合Dijkstra全局路径规划算法与DWA局部路径规划算法，实现最短最快到达指定位置。
（6）自主完成清障：针对SLAM过程得到的先验地图进行障碍物信息判断，驱动清障机械臂系统，利用D-H算法，完成对部分障碍物的清除，提供良好的行进路径。
三、项目成果：
项目申请书中的预期成果及成果提交形式
公开发表论文：1(篇)，专利：1(项)，调查报告：1(份)，软件、著作：0(份)实物：1(件)，竞赛获奖：0(次)，其它：
项目结题时取得的成果
公开发表论文：1(篇)，专利：5(项)，调查报告：1(份)，软件、著作：0(份)实物：1(件)，竞赛获奖：4(次)，其它：
项目主要研究成果情况
| 序号 | 成果名称
（获奖名称及等级） | 成果形式 | 作者（获奖者） | 出版社、发表刊物
或颁奖单位 | 时间（刊期） |
| 1 | 挑战杯国家三等奖 | 竞赛获奖 | 赵峰等 | 共青团中央，教育部，中国科协 | 2019.11 |
| 2 | 挑战杯省级特等奖 | 竞赛获奖 | 赵峰等 | 共青团云南省委等 | 2019.6 |
| 3 | 论文 | EI论文 | 赵峰等 | ICMIR2019国际会议 | 2019.12 |
| 4 | 发明专利 | 专利 | 赵峰等 | 国家知识产权局 | 2019.5 |
四、研究体会和心得：
在本项目进行过程中，受到疫情的影响，不能按照原计划完成，后期项目结尾主要依靠在家自主学习，但是此次项目的完成依赖刘老师从2017年就开始的悉心指导与答疑。从前期的政府对于机器人发展政策的调研到对导航与路径规划技术的综述文献的检索与学习，我对机器人行业，尤其是森林消防机器人行业有了初步的认识。然后，通过对关于森林消防机器人的科技文献以及发明专利、新闻报道等的学习，了解了现有的一些森林消防机器人的设计方案，并从中确定了一些设计方向。后期主要利用ROS机器人操作系统对森林消防机器人的导航系统进行开发。
在此过程中，由于之前受过一定的训练，但是仍感艰辛。在大学期间，我参加了十几次大学生竞赛以及一些创新创业项目，掌握了许多技能，尤其是抗压抗打击能力，再接下来的学习生活中，希望可以继续保持激情，创造出具有价值的产品，不辜负学校以及老师的培养，继续加油！
五、经费使用明细情况：
项目获批总经费：10000(元)，项目实际投入经费：9336(元)，实际使用资金：9336(元)，结余资金：0(元)
项目经费开支情况
| 名目 | 用途 | 金额(元) | 备注 |
| 论文版面费 | | | |
| 专利申请费 | | | |
| 调研、差旅费 | | | |
| 打印、复印费 | | | |
| 资料费 | 购买机器人材料 | 9336 | |
| 试剂等耗材费 | | | |
| 元器件、软硬件测试、小型硬件购置费 | | | |
| 其它 | | | |