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

使用悬挂在直升机上的多旋翼飞行器进行灭火系统的演示和控制方法的开发

• 批准号: 21K03980
• 负责人: 今津 篤志
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Osaka Metropolitan University (2022)Osaka City University (2021)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03980/
• 关键词: マルチコプター; 消防; マルチコプタ

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。

This study aims to determine the feasibility of water release from high-rise fires, and to determine the feasibility of water release from large-scale fires to small-scale fires. The physical interaction and influence of water release are confirmed. The diameter of the fire hydrant is 25 A (diameter 25 mm). The fire hydrant inside the house is 40 A. The horizontal distance is 20 m and the water discharge reaction force is 50 N. The water discharge reaction force is 15 inch and the water discharge reaction force is 15 inch. 15 m to 30 m to 30 m The large and the small are ready for flight. When landing, try to make a landing without any damage. The automatic control method of water discharge is developed, and the visual light image is used to detect the hit point of water discharge. The deep learning method is used to select the group center. The linear layer of Resnet 18 is added. About 2200 pieces of water discharge are used to detect the hit point of water discharge. The error is within 0.8m. In addition, the water discharge device is set up in the direction of rotation, and the water discharge device is set up in the direction of rotation, and the water discharge device is set up in the direction of rotation.