(57)【要約】【課題】効果的な消火をする。【解決手段】消火システム１００は、第１飛行体１と、ホース２と、第２飛行体３とを備える。第１飛行体１は、２つ以上のロータ１１を有し、消火剤ＦＥを吐出する。ホース２は、第１飛行体１を懸架し、第１飛行体１に電力及び消火剤ＦＥを供給する。第２飛行体３は、ホース２を介して第１飛行体１を懸架する。第２飛行体３は、ワインダ３１、タンク３２、ポンプ３３及び制御装置３４を備える。ワインダ３１は、ホース２の巻き取り及び巻き解きを行う。タンク３２は、消火剤ＦＥを貯留する。ポンプ３３は、ホース２を介して消火剤ＦＥを第１飛行体１に圧送する。制御装置３４は、ロータ１１の推力によって第１飛行体１の位置を制御する。【選択図】図３
2018134242.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つ以上のロータを有し、消火剤を吐出する第１飛行体と、
前記第１飛行体を懸架し、前記第１飛行体に電力及び前記消火剤を供給するホースと
を備える、消火システム。
【請求項２】
前記第１飛行体と離間する側の前記ホースの端部に接続された第２飛行体を更に備え、
前記第２飛行体は、前記消火剤を貯留するタンクと、
前記ホースを介して前記消火剤を前記第１飛行体に圧送するポンプと
を有する、請求項１に記載の消火システム。
【請求項３】
前記ホースの巻き取り及び巻き解きを行うワインダを更に備え、
前記ワインダは、建物に固定される、請求項１に記載の消火システム。
【請求項４】
前記第１飛行体は、前記消火剤の吐出方向を変更する吐出方向調整機構を更に有し、
前記ロータの推力によって前記第１飛行体の位置を制御すると共に、前記吐出方向調整機構を介して前記消火剤の吐出方向を制御する制御装置を更に備える、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の消火システム。
【請求項５】
前記制御装置は、前記第１飛行体に作用する重力の前記ホースと直交する方向の分力をフィードフォワード制御すること、及び、前記消火剤の吐出反力をフィードフォワード制御することの少なくとも一方を実行する、請求項４に記載の消火システム。
【請求項６】
ホースが、第１飛行体を懸架すると共に、前記第１飛行体に電力及び消火剤を供給し、
前記第１飛行体が、２つ以上のロータを有し、前記消火剤を吐出する、消火方法。
【請求項７】
２つ以上のロータを有し、消火剤を吐出する第１飛行体の制御装置であって、
前記第１飛行体はホースに懸架され、
前記ホースは前記第１飛行体に電力及び前記消火剤を供給し、
前記第１飛行体は、前記消火剤の吐出方向を調整する吐出方向調整機構を更に有し、
前記ロータの推力によって前記第１飛行体の位置を制御すると共に、前記吐出方向調整機構を介して前記消火剤の吐出方向を制御する、制御装置。
【請求項８】
２つ以上のロータを有し、消火剤を吐出する第１飛行体の制御方法であって、
前記第１飛行体はホースに懸架され、
前記ホースは、前記第１飛行体に電力及び前記消火剤を供給し、
消火対象に前記消火剤が到達するように、前記第１飛行体の位置と前記消火剤の吐出方向とを制御する、制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、消火システム、消火方法、制御装置、及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載のヘリコプタは放水ブームを備える。放水ブームは、ヘリコプタの胴体下部に支持される。放水ブームは、回動機構を備える。回動機構は、ブーム本体を回動軸周りに少なくとも１８０度の角度範囲で回動させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−９１０１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のヘリコプタは、特に都市部では、火災の発生している建物に接近することは困難であるため、消火対象物から離間した位置から放水せざるを得ない。その結果、水が消火対象物に到達するまでに飛散してしまい、効果的な消火ができない可能性がある。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、効果的な消火が可能な消火システム、消火方法、制御装置、及び制御方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願に開示する消火システムは、第１飛行体と、ホースとを備える。前記第１飛行体は、２つ以上のロータを有し、消火剤を吐出する。前記ホースは、前記第１飛行体を懸架し、前記第１飛行体に電力及び前記消火剤を供給する。
【０００７】
本願に開示する消火システムにおいて、前記第１飛行体と離間する側の前記ホースの端部に接続された第２飛行体を更に備えることが好ましい。前記第２飛行体は、タンク及びポンプを有することが好ましい。前記タンクは、前記消火剤を貯留することが好ましい。前記ポンプは、前記ホースを介して前記消火剤を前記第１飛行体に圧送することが好ましい。
【０００８】
本願に開示する消火システムにおいて、ワインダを更に備えることが好ましい。前記ワインダは、前記ホースの巻き取り及び巻き解きを行うことが好ましい。前記ワインダは、建物に固定されることが好ましい。
【０００９】
本願に開示する消火システムにおいて、前記第１飛行体は、吐出方向調整機構を更に有することが好ましい。前記吐出方向調整機構は、前記消火剤の吐出方向を変更することが好ましい。前記消火システムは、制御装置を更に備えることが好ましい。前記制御装置は、前記ロータの推力によって前記第１飛行体の位置を制御すると共に、前記吐出方向調整機構を介して前記消火剤の吐出方向を制御することが好ましい。
【００１０】
本願に開示する消火システムにおいて、前記制御装置は、前記第１飛行体に作用する重力の前記ホースと直交する方向の分力をフィードフォワード制御すること、及び、前記消火剤の吐出反力をフィードフォワード制御することの少なくとも一方を実行することが好ましい。
【００１１】
本願に開示する消火方法は、ホースが、第１飛行体を懸架すると共に、前記第１飛行体に電力及び消火剤を供給する。前記第１飛行体が、２つ以上のロータを有し、前記消火剤を吐出する。
【００１２】
本願に開示する制御装置は、２つ以上のロータを有し、消火剤を吐出する第１飛行体の制御装置である。前記第１飛行体はホースに懸架される。前記ホースは前記第１飛行体に電力及び前記消火剤を供給する。前記第１飛行体は、前記消火剤の吐出方向を調整する吐出方向調整機構を更に有する。前記制御装置は、前記ロータの推力によって前記第１飛行体の位置を制御すると共に、前記吐出方向調整機構を介して前記消火剤の吐出方向を制御する。
【００１３】
本願に開示する制御方法は、２つ以上のロータを有し、消火剤を吐出する第１飛行体の制御方法である。前記第１飛行体はホースに懸架される。前記ホースは、前記第１飛行体に電力及び前記消火剤を供給する。前記制御方法は、消火対象に前記消火剤が到達するように、前記第１飛行体の位置と前記消火剤の吐出方向とを制御する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の消火システム、消火方法、制御装置、及び制御方法によれば、効果的な消火ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る消火システムの構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る第１飛行体の構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係る第２飛行体の構成を示す図である。
【図４】第１飛行体の位置を規定する座標系を示す図である。
【図５】第１飛行体の傾き角を示す平面図である。
【図６】第１飛行体の構成を示す図である。
【図７】第１飛行体に作用する重力を示す図である。（ａ）は、角αが小さい場合の重力を示す図である。（ｂ）は、角αが大きい場合の重力を示す図である。
【図８】ロータの推力を制御する制御装置の構成を示すブロック図である。
【図９】ワインダを制御する制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】第１飛行体の目標飛行軌跡を示す図である。（ａ）は、ｘ−ｚ平面における第１飛行体の目標飛行軌跡を示す図である。（ｂ）は、３次元空間における第１飛行体の目標飛行軌跡を示す図である。
【図１１】第１飛行体の目標飛行軌跡と実験結果とを示す図である。
【図１２】ホースの長さと第１飛行体の高さとの実験値を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について、図面（図１〜図１２）を参照しながら説明する。なお、図中、同一又は相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。
【００１７】
まず、図１を参照して本発明の実施形態に係る消火システム１００の構成について説明する。図１は、消火システム１００の構成を示す図である。図１に示すように、消火システム１００は、第１飛行体１と、ホース２と、第２飛行体３とを備える。
【００１８】
第１飛行体１は、２つ以上のロータを有し、消火剤を消火対象物ＰＥに向けて吐出する。消火剤は、例えば、水である。消火剤は、泡でもよいし、粉でもよい。なお、第１飛行体１には、オペレータは搭乗しない。換言すれば、第１飛行体１は、無人の飛行体である。
【００１９】
ホース２は、第１飛行体１を懸架し、第１飛行体１に電力及び消火剤を供給する。「ホース２が第１飛行体１を懸架する」とは、ホース２から第１飛行体１に作用する力の鉛直方向成分が、第１飛行体１に作用する重力と逆方向に作用することを意味する。更に具体的には、ホース２から第１飛行体１に作用する力の鉛直方向成分の大きさが、第１飛行体１に作用する重力の大きさの半分以上であることを意味する。なお、ホース２の強度を確保するために、ワイヤーをホース２に沿って設けてもよい。
【００２０】
第２飛行体３は、第１飛行体１と離間する側のホース２の端部に接続されている。換言すれば、第２飛行体３は、ホース２を介して第１飛行体１を懸架する。第２飛行体３は、例えば、ヘリコプタである。第２飛行体３には、オペレータが搭乗してもよいし、搭乗しなくてもよい。換言すれば、第２飛行体３は、有人の飛行体でもよいし、無人の飛行体でもよい。本発明の実施形態では、第２飛行体３が、有人の飛行体である場合について説明する。
【００２１】
以上、図１を参照して説明したように、本発明の実施形態では、第１飛行体１が、２つ以上のロータを有し、消火剤を消火対象物ＰＥに向けて吐出する。また、ホース２は、第１飛行体１を懸架し、第１飛行体１に電力及び消火剤を供給する。よって、第１飛行体１を消火対象物ＰＥに近付けることができる。したがって、消火剤の飛散を抑制し、効果的な消火ができる。
【００２２】
また、ホース２が第１飛行体１を懸架するため、第１飛行体１の消費電力を低減できる。更に、ホース２が第１飛行体１に電力を供給するため、第１飛行体１の飛行可能時間を増大できる。「飛行可能時間」とは、連続して飛行できる時間を示す。
【００２３】
次に、図１及び図２を参照して、本発明の実施形態に係る第１飛行体１の構成について説明する。図２は、第１飛行体１の構成を示す斜視図である。図２に示すように、第１飛行体１は、筐体１０、ロータ１１、モータＭ、ノズル１２、吐出方向調整機構１３及び通信装置１４を備える。
【００２４】
筐体１０は、ロータ１１、モータＭ、ノズル１２、吐出方向調整機構１３及び通信装置１４を支持する。筐体１０は、ホース２の一方側端部（下方側端部）に係止されている。
【００２５】
ロータ１１は、第１飛行体１に推力を付与する。ロータ１１は、第１ロータ１１１、第２ロータ１１２、第３ロータ１１３及び第４ロータ１１４を備える。第１ロータ１１１〜第４ロータ１１４は、それぞれ、モータＭによって駆動される。第１ロータ１１１及び第２ロータ１１２は、筐体１０の上側に配置され、第３ロータ１１３及び第４ロータ１１４は、筐体１０の下側に配置される。第１ロータ１１１及び第３ロータ１１３は、筐体１０の左右方向の一方側端部（左側端部）に配置され、第２ロータ１１２及び第４ロータ１１４は、筐体１０の左右方向の他方側端部（右側端部）に配置される。
【００２６】
ノズル１２は、消火剤の吐出方向を規定する。ノズル１２は、例えば、円筒状に形成され、ホース２から供給された消火剤を吐出する。
【００２７】
吐出方向調整機構１３は、ノズル１２の先端を上下方向Ｄ１及び左右方向Ｄ２に調整する。吐出方向調整機構１３は、例えば、モータ（図示省略）によってノズル１２の先端を上下方向Ｄ１に調整し、別のモータ（図示省略）によってノズル１２の先端を左右方向Ｄ２に調整する。
【００２８】
通信装置１４は、制御装置と無線通信する。また、通信装置１４は、制御装置からの指示情報を、モータＭ及び吐出方向調整機構１３に伝送する。
【００２９】
本発明の実施形態では、第１飛行体１が通信装置１４を備えるが、本発明はこれに限定されない。制御装置がモータＭ及び吐出方向調整機構１３を制御可能に構成されていればよい。例えば、制御装置が第１飛行体１に配置されている形態でもよい。また、例えば、制御装置とモータＭ及び吐出方向調整機構１３とが有線で通信を行う形態でもよい。
【００３０】
次に、図１〜図３を参照して、本発明の実施形態に係る第２飛行体３の構成について説明する。図３は、第２飛行体３の構成を示す図である。第２飛行体３は、ワインダ３１、タンク３２、ポンプ３３及び制御装置３４を備える。
【００３１】
ワインダ３１は、ホース２の巻き取り及び巻き解きを行う。ホース２は、一方側端部がワインダ３１に接続され、他方側端部が第１飛行体１に固定されている。ホース２の一方側端部と他方側端部との間には、支点ＰＨが配置される。支点ＰＨは、ホース２を介して第１飛行体１を懸架する。その結果、支点ＰＨと第１飛行体１との間のホース２には張力Ｔが作用する。支点ＰＨは、例えば、第２飛行体３の床面に配置されている。具体的には、支点ＰＨには、滑車（図示省略）が配置され、ワインダ３１がホース２をスムーズに巻き取り及び巻き解きできるように構成されている。
【００３２】
タンク３２は、消火剤ＦＥを貯留する。
【００３３】
ポンプ３３は、ホース２を介して消火剤ＦＥを第１飛行体１に圧送する。具体的には、ポンプ３３は、タンク３２に貯留された消火剤ＦＥを、ホース２を介して第１飛行体１に圧送する。ポンプ３３は、タンク３２の下端位置近傍に接続される。
【００３４】
制御装置３４は、ワインダ３１、ロータ１１及び吐出方向調整機構１３を制御する。具体的には、制御装置３４は、ワインダ３１によるホース２の巻き取り及び巻き解きを制御する。また、制御装置３４は、ロータ１１（第１ロータ１１１〜第４ロータ１１４）の推力Ｆによって第１飛行体１の位置を制御する。更に、制御装置３４は、吐出方向調整機構１３を介して消火剤ＦＥの吐出方向を制御する。本発明の実施形態では、推力Ｆは、第１ロータ１１１の推力Ｆ１、第２ロータ１１２の推力Ｆ２、第３ロータ１１３の推力Ｆ３及び第４ロータ１１４の推力Ｆ４から構成される。
【００３５】
制御装置３４は、ユーザーＵからの操作を受け付ける。具体的には、制御装置３４は、ユーザーＵから第１飛行体１の位置の指示を受け付ける。
【００３６】
以上、図１〜図３を参照して説明したように、本発明の実施形態では、第２飛行体３は、消火剤ＦＥを貯留するタンク３２と、ホース２を介して消火剤ＦＥを第１飛行体１に圧送するポンプ３３とを備える。よって、第１飛行体１にタンク及びポンプを配置する必要がないため、第１飛行体１を軽量化できる。したがって、第１飛行体１の消費電力を更に低減できる。その結果、第１飛行体１の飛行可能時間を更に増大できる。
【００３７】
また、制御装置３４が、ロータ１１の推力Ｆによって第１飛行体１の位置を制御すると共に、吐出方向調整機構１３を介して消火剤ＦＥの吐出方向を制御する。したがって、第１飛行体１を消火対象物ＰＥに近付けて、消火剤ＦＥを消火対象物ＰＥに散布できる。加えて、第２飛行体３が消火対象物ＰＥに近付くことなく、消火剤ＦＥを消火対象物ＰＥに散布できる。特に、第２飛行体３に有人である場合には、第２飛行体３に搭乗している人が危険な状況になることを回避できる。
【００３８】
次に、図１〜図４を参照して、第１飛行体１の位置を規定する座標系について説明する。図４は、第１飛行体１の位置を規定する座標系を示す図である。支点ＰＨは、座標系の原点に位置している。本発明の実施形態では、支点ＰＨと第１飛行体１との間のホース２の中心線は直線であるとして説明する。
【００３９】
第１飛行体１の位置を規定する座標系は、直交座標系と極座標系とを含む。直交座標系は、互いに直交するｘ軸とｙ軸とｚ軸とから構成される。ｘ軸とｚ軸とは、水平面に平行である。ｙ軸は、鉛直方向に平行である。ｙ軸の正方向は、上方向を示す。
【００４０】
極座標系は、ｙ軸と角αと角βとから構成される。角αは、ホース２とｙ軸とのなす角を示す。角βは、ｙ軸とホース２とを含む平面ＦＰが、ｚ軸となす角を示す。角αは、次の式（１）を満たし、角βは、次の式（２）を満たす。
α＝ａｒｃｔａｎ（（ｘ２＋ｚ２）１／２／−ｙ）      式（１）
β＝ａｒｃｃｏｓ（ｚ／（ｘ２＋ｚ２）１／２）      式（２）
【００４１】
次に、図１〜図６を参照して、第１飛行体１の傾き角θについて説明する。図５は、第１飛行体１の傾き角θを示す平面図である。図６は、第１飛行体１の構成を示す図である。図６では、第１飛行体１が支点ＰＨの真下に位置する状態を示している。換言すれば、第１飛行体１の重心Ｇが、ｙ軸上に位置する状態を示している。
【００４２】
図５及び図６に示すように、傾き角θは、ホース２の中心軸を回転軸とし、ホース２の中心軸に直交する直線ＬＰに対する第１飛行体１の時計回り方向の角度を示す。
【００４３】
図６に示すように、第１ロータ１１１と第２ロータ１１２との間の距離、及び第３ロータ１１３と第４ロータ１１４との間の距離は、距離ｄ（ｍ）である。
【００４４】
次に、図１〜図７を参照して、第１飛行体１に作用する重力について説明する。図７は、第１飛行体１に作用する重力を示す図である。図７（ａ）は、角αが小さい場合（例えば、α＝１５度である場合）の重力を示す図である。図７（ｂ）は、角αが大きい場合（例えば、α＝３０度である場合）の重力を示す図である。
【００４５】
図７に示すように、第１飛行体１に作用する重力は、「ｍ・ｇ」である。ここで、ｍは、第１飛行体１の質量を示し、ｇは重力加速度を示す。ホース２に作用する張力Ｔは、「ｍ・ｇ・ｃｏｓα」で表される。また、第１飛行体１の推力Ｆは、「ｍ・ｇ・ｓｉｎα」で表される。ここで、推力Ｆは、推力Ｆ１と、推力Ｆ２と、推力Ｆ３と、推力Ｆ４との和（＝Ｆ１＋Ｆ２＋Ｆ３＋Ｆ４）を示す。
【００４６】
図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、角αが小さい程、推力Ｆは小さくなり、角αが大きい程、推力Ｆは大きくなる。なお、角αが６０度以上になると、第１飛行体１の推力Ｆは、第１飛行体１が懸架されていない場合と略同一になる。よって、本発明の実施形態では、角αは６０度未満である。
【００４７】
次に、図１〜図７を参照して、第１飛行体１の運動方程式について説明する。第１飛行体１の傾き角θ方向の運動方程式は、次の式（３）で表される。
【数１】
2018134242.tif 000003
ここで、Ｉｈは、第１飛行体１の慣性モーメントを示す。
【００４８】
また、第１飛行体１の角α方向の運動方程式は、次の式（４）で表される。
【数２】
2018134242.tif 000004
ここで、Ｌｃは、ホース２の長さを示す。具体的には、Ｌｃは、支点ＰＨと第１飛行体１との間のホース２の長さを示す。
【００４９】
第１飛行体１の角β方向の運動方程式は、次の式（５）で表される。
【数３】
2018134242.tif 000005
【００５０】
次に、図１〜図８を参照して、ロータ１１の推力Ｆを制御する制御装置３４の構成について説明する。図８は、ロータ１１の推力Ｆを制御する制御装置３４の構成を示すブロック図である。
【００５１】
具体的には、制御装置３４は、第１ロータ１１１の推力Ｆ１、第２ロータ１１２の推力Ｆ２、第３ロータ１１３の推力Ｆ３及び第４ロータ１１４の推力Ｆ４を制御する。更に具体的には、制御装置３４は、目標値αｒｅｆ及び目標値βｒｅｆに基づいて、推力Ｆ１、推力Ｆ２、推力Ｆ３、及び推力Ｆ４を制御する。なお、目標値αｒｅｆは、角α方向に対する目標値を示し、目標値βｒｅｆは、角β方向に対する目標値を示す。目標値αｒｅｆ及び目標値βｒｅｆは、例えば、ユーザーＵが指示する。
【００５２】
図８に示すように、第１飛行体１をα方向へ移動するために、角α方向の位置偏差に対してＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ−Ｉｎｔｅｇｒａｌ−Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）制御を行い、操作量ｕαを求める。
【００５３】
第１飛行体１を角β方向へ移動するために、角β方向の位置偏差に対してＰＩＤ制御を行い、操作量ｕβを求める。また、操作量ｕβと角βの実績値とから傾き角θの目標値θｒｅｆを求める。そして、傾き角θの目標値θｒｅｆと傾き角θの実績値との偏差に対してＰＩＤ制御を行い、操作量ｕθを求める。
【００５４】
図７を参照して説明したように、角αの変化に伴って、第１飛行体１に作用する重力の角α方向の成分は変化する。そのため、ＰＩＤ制御のみで第１飛行体１をα方向に移動する場合には、第１飛行体１に作用する重力の角α方向の成分の変化量を積分項が補償する必要がある。そこで、第１飛行体１の角α方向の移動に時間がかかってしまう可能性がある。したがって、本発明の実施形態では、第１飛行体１に作用する重力の角α方向の成分の推力Ｆを出力するように操作量ｕＦＦを操作量ｕαにフィードフォワード的に足し合わせている。
【００５５】
フィードフォワード補償による操作量ｕＦＦと操作量ｕαとの和と、操作量ｕθとから次の式（６）を用いて出力目標値ｕ１〜ｕ４を算出する。出力目標値ｕ１〜ｕ４は、第１ロータ１１１〜第４ロータ１１４をそれぞれ駆動するモータＭの出力に対応する。
【数４】
2018134242.tif 000006
なお、式（６）は、式（３）と式（４）とから導出される。
図８に示すように、制御装置３４のロータ１１の推力Ｆを制御する構成は、角α方向は位置制御のみで構成され、角β方向は位置制御と「姿勢制御」との二重ループで構成されている。「姿勢制御」とは、第１飛行体１の傾き角θ方向の制御を示す。
【００５６】
第１飛行体１の重心Ｇを通る中心線（図６の破線）がホース２の中心軸に対して傾斜している場合には、その傾斜角に応じて制御装置３４が傾斜角を零にするように制御してもよい。
【００５７】
また、第１ロータ１１１と第２ロータ１１２とを結ぶ直線に平行な軸を中心として、第１飛行体１が回転する場合がある。この場合には、制御装置３４が推力（Ｆ１＋Ｆ２）と推力（Ｆ３＋Ｆ４）との差を用いて、第１飛行体１の回転角度を制御してもよい。
【００５８】
更に、第１ロータ１１１と第２ロータ１１２とを結ぶ直線と、ホース２の中心軸とに直交する軸（筐体１０の主面に垂直な軸）を中心として、第１飛行体１が回転する場合がある。この場合には、制御装置３４が推力（Ｆ１＋Ｆ３）と推力（Ｆ２＋Ｆ４）との差を用いて、第１飛行体１の回転角度を制御してもよい。
【００５９】
第１飛行体１の筐体１０とホース２とのなす角を測定して、その測定結果に基づいて、第１飛行体１の回転角度を算出してもよい。また、慣性計測装置を用いて、第１飛行体１の回転角度を検出してもよい。なお、慣性計測装置は、第１飛行体１の３軸（例えば、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）の角度（又は、角速度）と加速度（又は、角加速度）とを検出する装置を示す。
【００６０】
次に、図９を参照して、ワインダ３１を制御する制御装置３４の構成について説明する。図９は、ワインダ３１を制御する制御装置３４の構成を示すブロック図である。図９に示すように、ワインダ３１によって第１飛行体１の高さを制御する。具体的には、制御装置３４は、ワインダ３１によってホース２の長さＬｃを変えることで、第１飛行体１のｙ軸方向の位置を制御する。
【００６１】
第１飛行体１のｙ軸方向の位置と角αとからホース２の長さＬｃは、次の式（７）で求められる。
Ｌｃ＝ｙ／ｃｏｓα      式（７）
ｙ軸方向の目標位置ｙｒｅｆから式（７）を用いて、ホース２の目標長さＬｃｒｅｆを求める。目標位置ｙｒｅｆは、例えば、ユーザーＵが指示する。ホース２の長さＬｃの偏差とゲインＫとの積を積分した値を、ワインダ３１を駆動するモータの駆動軸の目標値φｒｅｆとする。ワインダ３１を駆動するモータの駆動軸の角度が目標値φｒｅｆに一致するように制御を行うことで、ワインダ３１が回転し、ホース２の長さＬｃを変化させる。
【００６２】
以上、図１〜図９を参照して説明したように、本発明の実施形態では、制御装置３４が、第１飛行体１に作用する重力のホース２と直交する方向の分力（角α方向の成分）をフィードフォワード制御する。したがって、第１飛行体１の移動の応答性を向上できる。
【００６３】
本発明の実施形態では、制御装置３４が、第１飛行体１に作用する重力の角α方向の成分をフィードフォワード制御するが、本発明はこれに限定されない。制御装置３４が、制御対象をフィードフォワード制御すればよい。例えば、制御装置３４が、消火剤ＦＥの吐出反力をフィードフォワード制御してもよい。この場合には、消火剤ＦＥの吐出反力によって第１飛行体１が移動することを効果的に抑制できる。
【００６４】
＜飛行実験＞
次に、図１〜図１２を参照して、第１飛行体１の飛行を制御する実験結果について説明する。図１０は、第１飛行体１の目標飛行軌跡ＰＬを示す図である。（ａ）は、ｘ−ｚ平面における第１飛行体１の目標飛行軌跡ＰＬを示す図である。（ｂ）は、３次元空間における第１飛行体１の目標飛行軌跡ＰＬを示す図である。
【００６５】
（実験条件）
ＰＩＤ制御のパラメータは実機を用いて調整したパラメータを用いた。図１０に示すように、目標飛行軌跡ＰＬの始点ＰＳは、角αが１５°であり、角βが２０°であり、終点ＰＧは角αが３０°であり、角βが８０°であった。角α及び角βの目標飛行軌跡ＰＬは、始点ＰＳ及び終点ＰＧでの第１飛行体１の速度と加速度とが「零（０）」になるような５次関数とした。第１飛行体１の高さＨは２．００ｍで一定になるように制御した。
【００６６】
（実験結果）
図１１及び図１２に実験結果を示す。図１１は、第１飛行体１の目標飛行軌跡ＰＬと実験結果ＰＬＡとを示す図である。図１１において、横軸はｘ座標を示し、縦軸はｚ座標を示す。
【００６７】
図１１に示すように、第１飛行体１が移動中の軌跡誤差は、０．１６ｍ以下であった。第１飛行体１が移動する前後の軌跡誤差は、０．１３ｍ以下であった。このように、第１飛行体１を良好な制御精度で移動することができた。
【００６８】
図１２は、ホース２の長さＬｃと第１飛行体１の高さＨとの実験値を示す図である。図１２において、横軸は時間Ｔを示し、右側の縦軸はホース２の長さＬｃを示し、左側の縦軸は第１飛行体の高さＨを示す。グラフＧ１は、ホース２の長さＬｃの変化を示す。グラフＧ２は、第１飛行体の高さＨの実績値を示し、グラフＧ３は、第１飛行体の高さＨの目標値（＝２．００ｍ）を示す。
【００６９】
図１２に示すように、ワインダ３１は、第１飛行体１の位置に応じて、適切にホース２の繰り出し、及び巻き取りを行っており、第１飛行体の高さＨを一定に保つことができた。
【００７０】
以上、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明した。ただし、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である（例えば、下記に示す（１）〜（３））。図面は、理解し易くするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の厚み、長さ、個数等は、図面作成の都合上から実際とは異なる場合がある。また、上記の実施形態で示す各構成要素の形状、寸法等は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の構成から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００７１】
（１）図１を参照して説明したように、本発明の実施形態では、第２飛行体３がホース２を介して第１飛行体１を懸架するが、本発明はこれに限定されない。ホース２が第１飛行体１を懸架する形態であればよい。例えば、ホース２の第１飛行体１と離間する側の端部が建物に固定される形態でもよい。この形態には、ワインダが、建物に固定されることが好ましい。この場合には、簡素な構成で、第１飛行体１を消火対象物ＰＥに近付けることができる。
【００７２】
（２）図１及び図２を参照して説明したように、本発明の実施形態では、第１飛行体１が４つのロータ１１を備えるが、本発明はこれに限定されない。第１飛行体が２つ以上のロータを備えればよい。例えば、第１飛行体が２つのロータを備える形態でもよいし、第１飛行体が３つのロータを備える形態でもよい。更に、例えば、第１飛行体が５つ以上のロータを備える形態でもよい。
【００７３】
（３）図１〜図３を参照して説明したように、本発明の実施形態では、第２飛行体３がタンク３２、ポンプ３３及び制御装置３４を備えるが、本発明はこれに限定されない。第２飛行体３がホース２を介して第１飛行体１を懸架すればよい。例えば、制御装置は、地上にいるユーザーが把持する形態でもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、消火システム、消火方法、制御装置、及び制御方法の分野に利用可能である。
【符号の説明】
【００７５】
１００    消火システム
１  第１飛行体
１１  ロータ
１１１  第１ロータ
１１２  第２ロータ
１１３  第３ロータ
１１４  第４ロータ
１２  ノズル
１３  吐出方向調整機構
１４  通信装置
Ｍ  モータ
２  ホース
３  第２飛行体
３１  ワインダ
３２  タンク
３３  ポンプ
３４  制御装置
ＰＥ  消火対象物
ＦＥ  消火剤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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