近年来,随着我国国民经济稳步快速增长,各类工业得到了快速发展,而由此引发的火灾事故也一直呈显上升趋势。面对高温、黑暗、有毒和浓烟的高危火场环境,消防人员很难掌握火场内的情况,在不明险情的情况下贸然进入事故现场极易造成无谓的伤亡。如今,新的消防法规的颁布又使得火灾救援成为消防部队不可推卸的法定义务。因而,研制消防机器人,保证消防人员的人身安全,顺利完成救灾任务,变得十分紧迫与必要。本文首先介绍了消防机器人的研究背景和意义,国内外的研究现状及发展趋势和发展过程中存在的问题,阐述了消防机器人发展中需要解决的关键技术问题。在作业需求分析的基础上,提出了消防机器人车体和机械臂结构方案,设计出一种能够对不规则作业面自适应的四自由度的机械臂结构,并对机械臂臂长、小臂内机构等机构参数进行了优化,依据机械臂最大受力位姿状态对机器人电机进行了选型计算。基于D-H法建立了消防机器人机械臂连杆坐标系,建立了机械臂运动学正解和逆解模型。在MATLAB软件环境中,以软件特有机器人工具箱建立机械臂仿真模型,对手臂正逆运动学进行仿真和分析,验证了机构参数的合理性;运用蒙特卡洛法对机器人工作空间进行了分析。最后,对消防机器人控制系统硬件和软件部分进行了总体设计,硬件部分根据实际需要对DSP芯片最小系统模块、操作模块、无线通讯模块、电机的控制模块、关节位置信息模块进行了电路设计;软件部分根据功能要求,对软件总体结构,上下位机程序流程及各相关软件子模块进行了探讨。为提高系统抗干扰性,从硬件和软件方面提出了相应的防护举措和方法。