ヘリコプターから懸下したマルチコプターを用いた消火システムの実証と制御法開発

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本研究は高層ビル火災への放水を想定し、タンクを持つ大型のヘリコプター（タンクヘリコプター）から放水ノズルを備えた小型のマルチコプター（ノズルマルチコプター）を懸下し、ノズルのみが近接して放水を行うシステムの実現性を確認することを目的としている。具体的にはタンクヘリコプターとノズルマルチコプターの物理的相互作用とスケールの影響を確認することと、放水を命中させるフィードバック制御方法を開発することを行っている。これまで行っていたホースの口径25A（直径25mm）での放水に加えて、屋内消火栓によく用いられる40Aのホースを用いて放水実験を行った。水平距離20m程度の放水で放水反力が50N程度であり、15inchのロータ4発で十分支えられる範囲であることが分かった。15ｍのホースで吊り下げた実験を実施し、30ｍのホースでの実験に向けた準備を行った。大型ヘリコプターから小型のマルチコプターを懸下した状態での飛行を想定し、大型ヘリコプターを一般的な4発のマルチコプターで模した実験の準備を行った。離着陸時にノズルマルチコプターを損傷無く回収するためのプラットフォームを試作し、ダミーの懸下型マルチコプターを吊り下げた状態で、マルチコプターのプラットフォームからの離陸、着陸を行うことができた。放水の自動制御手法の開発において、可視光画像から放水の命中地点を検出する深層学習モデルの学習に取り組み、Resnet18の出力層に2層の線形層を追加したモデルを、約2200枚のアノテーションデータを用いて学習させ、カメラから7m先の壁に着水する点を誤差0.8m以内の誤差で検出することができた。また地上に設置した放水ノズルをピッチ方向とヨー方向に動かせる実験装置を作成して自動制御実験を行い、7m先で30cm×50cm程度の窓の中に放水を行うことができた。