【手続補正書】
【提出日】平成17年3月25日(2005.3.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】火源センサ付消火ロボット
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動経路上を走行しながら火源を検出する火災検出センサと、該火源に向かって消火剤を放出する消火ノズルと、を備えた消火ロボットであって；前記火災検出センサが、水平方向から下向きとなる垂直指向特性を有し、かつ、ロボット本体の側部側に平面所定形状の探査エリアを形成する固定式火源センサであり；前記消火ノズルが、前記探査エリアを覆う放水範囲を有する固定式消火ノズルであることを特徴とする火源センサ付消火ロボット。
【請求項２】
移動経路上を走行しながら火源を検出する火災検出センサと、該火源に向かって消火剤を放出する消火ノズルと、を備えた消火ロボットであって；前記火災検出センサが、水平方向から下向きとなる垂直指向特性を有し、かつ、ロボット本体の側部側に平面方形状の探査エリアを形成する固定式火源センサであり；前記消火ノズルが、前記探査エリアを覆う放水範囲を有する固定式消火ノズルであることを特徴とする火源センサ付消火ロボット。
【請求項３】
移動経路上を走行しながら火源を検出する火災検出センサと、該火源に向かって消火剤を放出する消火ノズルと、を備えた消火ロボットであって；前記火災検出センサが、水平方向から下向きとなる垂直指向特性を有し、かつ、ロボット本体前方に傾斜する中心線を有する平面扇状の探査エリアを形成する固定式火源センサであり；前記消火ノズルが、移動方向に対し直角方向を向いていることを特徴とする火源センサ付消火ロボット。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の詳細な説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、展示場やホールなどの大空間等において火源を探査し消火を行う消火ロボットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の消火ロボットは、火源センサを水平方向及び垂直方向に個別に走査して火源を探査すると共に、火源を検出したときには消火ノズルを該火源に指向させた後、消火剤を放出させている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来例には、次のような問題がある。
（１）火源センサには水平方向及び垂直方向に回動させる為の駆動機構が設けられているが、この機構は複雑である。そのため、構造上及び操作上のトラブルが生じやすく、また、コストアップの原因ともなっている。
【０００４】
（２）消火ノズルには水平方向及び垂直方向に回動させる為の駆動機構が設けられているが、この機構は複雑である。そのため、構造上及び操作上のトラブルが生じやすく、また、コストアップの原因ともなっている。
【０００５】
（３）探査中に火源を検出すると、即座に走行を停止し消火活動を開始しているが、火源が幅広い範囲に亘っている場合にはその消火位置は適切でないことがある。その為、効果的な消火を行うことが困難となる。
【０００６】
この発明は、上記事情に鑑み、消火ロボットの機構の簡略化を図ると共に、適切な消火位置で消火を行うことを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、移動経路上を走行しながら火源を検出する火災検出センサと、該火源に向かって消火剤を放出する消火ノズルと、を備えた消火ロボットであって；前記火災検出センサが、水平方向から下向きとなる垂直指向特性を有し、かつ、ロボット本体の側部側に平面所定形状の探査エリアを形成する固定式火源センサであり；前記消火ノズルが、前記探査エリアを覆う放水範囲を有する固定式消火ノズルであることを特徴とする火源センサ付消火ロボット、である。
【０００８】
この発明は、移動経路上を走行しながら火源を検出する火災検出センサと、該火源に向かって消火剤を放出する消火ノズルと、を備えた消火ロボットであって；前記火災検出センサが、水平方向から下向きとなる垂直指向特性を有し、かつ、ロボット本体の側部側に平面方形状の探査エリアを形成する固定式火源センサであり；前記消火ノズルが、前記探査エリアを覆う放水範囲を有する固定式消火ノズルであることを特徴とする火源センサ付消火ロボット、である。
【０００９】
この発明は、移動経路上を走行しながら火源を検出する火災検出センサと、該火源に向かって消火剤を放出する消火ノズルと、を備えた消火ロボットであって；前記火災検出センサが、水平方向から下向きとなる垂直指向特性を有し、かつ、ロボット本体前方に傾斜する中心線を有する平面扇状の探査エリアを形成する固定式火源センサであり；前記消火ノズルが、移動方向に対し直角方向を向いていることを特徴とする火源センサ付消火ロボット、である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明では、火災検出センサとして、固定式火源センサを用いる。この火源センサは、水平方向から下向きとなる垂直指向特性を有し、水平方向のみならず垂直方向の探査も可能である。火源センサの探査エリアの中心線は消火ロボットの移動方向に対して垂直方向を向いているが、傾斜するようにしても良い。その傾斜方向はロボット本体の前方に突出するように傾斜させるが、該ロボット本体の後方に突出するように傾斜させても良い。
【００１１】
探査エリアの平面図における形状は、長方形状即ち平面長方形状に形成されているが、この平面形状は、線状、三角形状、正方形状、扇状など必要に応じて適宜な形状が採用される。
【００１２】
消火ノズルとして、消火ロボットの移動方向に対して軸心が直角方向を向いている固定式消火ノズルが用いられるが、必要に応じて方向を調節できる可動式消火ノズルも用いることができる。
【００１３】
消火ロボットにより消火する場合には、該火源が火源センサの探査エリアに入ったときから出るときまで継続して火源検出データを記憶するとともに、前記火源検出データに基づいて消火位置を決定する。この火源検出データとして、例えば、カウンタによるカウント、火源出力値、等がある。この消火位置として、例えば、カウント数の１／２の位置、又は、火源出力値の最大値の位置、が選ばれる。
【００１４】
また、ロボット本体前方に傾斜する中心線を有する平面扇状の探査エリアを形成する消火ロボットを用いる場合には、該火源が火源センサの該平面扇状の探査エリアに入ったとき通過時間計測を開始させ、該探査エリアを出たときに停止させるとともに、該通過時間及び移動速度により火源距離及び消火位置を演算して求める。この演算には三角法が用いられる。
【００１５】
消火位置が決定すると、該消火ロボットは該位置に移動し停止すると共に、消火ノズルから消火剤を放出し消火活動を開始する。この時、上記のように消火区画が選択されるので、固定式消火ノズルは、火源を指向しているので、該火源は確実に放水範囲内に位置する。
【００１６】
【実施例】
この発明の第１実施例を図１〜図３により説明する。火災監視域の床面１にはレールなどの移動経路２が配設されている。該移動経路２には消火ロボット５が走行自在に設けられている。
【００１７】
消火ロボット５には、ロボット本体６と消火ノズル１０と火災検出センサ２０とが設けられている。このロボット本体６内には消火剤タンク７、ポンプ８、コンピュータ９、図示しないエンコーダ（カウンタ）、などが設けられている。該コンピュータ９には、ポンプ８の制御プログラム、火災検出センサ２０の火源検出データの処理プログラム、移動経路２の全長、などが記憶されている。
【００１８】
消火ノズル１０は、ロボット本体６の上面中央部に固定されている。この消火ノズル１０の軸心１０ｃは移動方向と直交する方向を向いている。
【００１９】
火災検出センサ２０は、ロボット本体６の側部に固定された固定式火源センサであり、図２に示すように、焦電素子２１と半凹面鏡２２とを備えている。この焦電素子２１は中心軸線２３上に有る焦点より内側に配設されており、半凹面鏡２２に入射する赤外線の指向角θを中心軸線２３に沿った水平方向に対し下向きに角度θとなる垂直指向特性を備えている。
【００２０】
この火源センサ２０の探査エリア２５はロボット本体６の側部４側に平面図が長方形状、即ち、平面長方形状、に形成されるが、この探査エリア２５の平面形状は必要に応じて適宜選択される。
【００２１】
次に、本実施例の作動を説明する。初期設定（Ｓ1）の後、消火ロボット５は、移動経路２上を左端Ａから矢印Ａ５方向に走向しながら火源２８を探査している（Ｓ2）。消火ロボット５が一点鎖線で示す位置５Ａに到達すると、探査エリア２５に火源２８が入り始め（Ｓ3）、火源センサ２０が火源出力を出力するとともに、図示しないエンコーダ（カウンタ）が始動する（Ｓ4）。そして、カウントが開始されるとともに、該カウント及び火源検出値が記憶される（Ｓ5）。
【００２２】
該消火ロボット５は更に同方向に移動しながら火源探査を継続するが、該火源２８が探査エリア２５内に位置する限り、前記カウント及び火源検出値の検出は続行され記憶される（Ｓ3〜Ｓ5）。
【００２３】
消火ロボット５が二点鎖線で示す位置５Ｂに到達すると、火源２８は探査エリア２５から外れるので、カウントは停止する（Ｓ6）。
【００２４】
カウントが停止すると消火ロボット５は移動を停止すると共に、前記検出データに基き消火位置を選択する（Ｓ7 ）。この消火位置として、カウント数の１／２の位置（Ｓ8 ）、又は、火源検出値が最大である位置即ち最大ピーク位置（Ｓ9 ）、が採用されるが、この位置は必要に応じて、例えば、火源の広がり方などの状況に応じて適宜選択される。なお、この選択は、例えば、図示しない制御盤から監視員などの操作者の指示により行われる。
【００２５】
消火ロボット５は、選択された消火位置５Ｃに移動するとともに、ポンプ８を駆動し消火剤タンク７内の消火剤を消火ノズル１０から放出させる（Ｓ10）。この時、消火ノズル１０の軸心１０ｃは火源２８中央部上方に位置し、該火源２８は放水範囲内に位置するので、確実に消火を行うことができる。
【００２６】
火源センサ２０は、消火活動中も火源２８を監視しており、該火源２８が消滅し消火完了を確認すると（Ｓ11）、カウントを開始した位置５Ａに戻り（Ｓ13）、再び矢印Ａ５方向に走向して火源探査を継続する。なお、この時、残り操作距離の有無をエンコーダ（カウンタ）の記録データ及びコンピュータ９に記憶されている移動記録の全長により判断し（Ｓ12）、残り操作距離がなければ消火ロボット５は移動経路２上の左端Ａに戻り停止した後（Ｓ14）上記動作を繰り返す（Ｓ2〜Ｓ13）。
【００２７】
この発明の第２実施例を図４〜図６により説明する。この実施例と第１実施例との相違点は、エンコーダの代わりにタイマを備えていること、火源センサの探査エリアの中心線が消火ロボットの移動方向前方に傾斜しており、しかも、平面扇状に形成されいること、コンピュータ９が探査エリアの通過時間、移動速度などに基づいて空走距離及び火源距離などを求める演算プログラムを記憶していること、である。
【００２８】
次に、本実施例の作動を説明する。初期設定の後（Ｓ101）、消火ロボット５は移動経路２上を左端Ａから矢印Ａ５方向に定速走行しながら火源２８を探査する（Ｓ2、Ｓ3）。この実施例では、平面扇状の探査エリア３５の中心線Ｘは、ロボット本体６の前方に傾斜して突出しているので、前記消火ロボットが一点鎖線の位置５Ｄに到達すると、火源２８が該探査エリア３５に入るとともに（Ｓ104）、図示しないタイマが起動し通過時間計測を開始する（Ｓ105、Ｓ106）。
【００２９】
消火ロボット５が更に同方向に移動して位置５Ｅに到達すると、該火源２８がエリア３５から外れ（Ｓ107）同時にタイマは計測を停止する（Ｓ108）。消火ロボットは停止すると共に、コンピュータ９はタイマの起動から停止までの通過計測時間ｔ0を記憶する。（Ｓ109）
コンピュータ９は通過計測時間ｔ0と移動速度ｖに基づいて探査エリア３５内の火源移動距離ａ、空走距離ｂ、火源距離ｃを演算する。
【００３０】
この演算方法を図５を参照しながら説明する。該距離ａ、ｂ、ｃを式で表すと、
該距離ｂ＝ｃtanα （式１）
該距離ａ＋該距離ｂ＝ｃtanβ
該距離ａ＝ｃtanβ−該距離ｂ （式２）
式１、式２より
該距離ａ＝ｃtanβ−ｃtanα＝ｃ（tanβ−tanα）
該距離ａ／（tanβ−tanα）＝ｃ （式３）
【００３１】
この距離ａは消火ロボット５の移動速度ｖ（ｍ／ｓ）と通過計測時間ｔo（ｓ）により求めることが出来る。
該距離ａ（ｍ）＝移動速度ｖ（ｍ／ｓ）ｘ通過計測時間ｔo（ｓ）
により求めることが出来る。火源センサ３０の監視視野角α、βは既知であるので、式３より火源距離ｃが求まり、式１より空走距離ｂが求まる。
【００３２】
前記演算が終了し該距離ｃ，ｂが求まると（Ｓ110）、消火ロボット５は再び走向を開始し前記空走距離ｂ移動すると停止する（Ｓ111）。この位置５Ｆが消火位置であり、この消火位置５Ｆでは消火ノズル１０の軸心１０ｃは火源２８の中央部上方に位置している。コンピュータ９は火源距離ｃに応じて図示しない制御盤から監視員などの操作者の指示により放水制御を行う（Ｓ 112）。
【００３３】
該操作者が火源が消滅したことを確認したら（Ｓ113）前記制御盤を操作することにより消火活動を停止する（Ｓ114 ）。そして、再び矢印Ａ５方向に走行して火源探査を継続する。なおこのとき、残り操作距離の有無をエンコーダの記録データ及びコンピュータに記憶されている移動経路２の全長より判断し（Ｓ115）該残り操作距離がなければ、消火ロボット５は移動経路２上の左端Ａに戻り停止した後（Ｓ116）、上記動作を繰り返す（Ｓ102〜Ｓ115）。
【００３４】
この実施例では、平面扇状の探査エリアの中心線がＸがロボット本体の前方に傾斜しているので、消火ロボットが消火位置に到達する前に、演算に基づいて予め消火位置を求めることが出来る。 そのため、消火ロボットは消火位置決定後、更に前進すれば消火位置に到達できるので、前記実施例に比べ時間的ロスを少なくすることが出来る。
【００３５】
この実施例では探査エリアに入ったときから出る時迄の通過計測時間ｔ0と移動速度ｖとから火源移動距離ａを求めたが、直接エンコータ゛により火源移動距離ａを求めるようにしても良い。この場合にも上記と同様な演算を行うことにより、火源移動距離ａと監視視野角α、βから空走距離ｂと火源距離ｃとを求めることができる。
【００３６】
上記実施例では、火源距離を求めた後に、制御盤から監視員などの操作者の指示により放水を行い、該操作者が火源の消滅を確認した後に制御盤を操作し消火活動を停止させることとしたが、これらの操作を全て消火ロボット５が行うようにしても良い。例えば、火源距離を求めた後に、消火ロボット５自身が該火源距離に基づき放水を行い、一定時間放水後、火源が消滅したか否かを消火ロボット５が自ら確認し、火源が消滅していることが確認なければ放水を再度行い、火源が消滅していることが確認されれば、放水を停止するよう消火ロボット５が自ら判断するようにしても良い。
【００３７】
【発明の効果】
この発明は、次のような顕著な効果を奏する。
（１）火災検出センサが垂直指向特性のある固定式火源センサなので、水平及び垂直方向に回動するための複雑な駆動機構を省略することが出来る。そのため、従来例のようなトラブルやコストアップの問題を解決することが出来る。
【００３８】
（２）消火ノズルが固定式消火ノズルなので、複雑な駆動機構を省略することが出来る。そのため、従来例のようなトラブルやコストアップの問題を解決することが出来る。
（３）火源センサの探査エリアに火源が入ったときから出るまで継続して記憶される火源検出データに基づいて火源位置を正確に求め、適切な消火位置を決めることが出来る。そのため、効果的な消火活動を行うことができる。