(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
山道などの悪路を移動することが可能な移動手段と、ポンプなどを安定した姿勢で搭載することが可能な荷物搭載部とを備えたロボット本体に、水圧により管路が膨出された可撓性の消火ホースを案内手段として、把持しながら走行することが可能なホース把持部が具備され、
前記移動手段による走行の監視が遠隔コントローラ部で行われることを特徴とする消火ロボット。
【請求項２】
前記ロボット本体が制御手段を備え、
前記移動手段の移動手段用モータと、前記荷物搭載部の軸モータと、前記ホース把持部の把持動力用モータ及び把持部駆動用モータと、を前記制御手段により制御するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の消火ロボット。
【請求項３】
前記制御手段により、前記移動手段用モータを速度制御もしくは位置制御することを特徴とする請求項２に記載の消火ロボット。
【請求項４】
前記制御手段により、前記軸モータをトルク制御付き位置制御することを特徴とする請求項２または３に記載の消火ロボット。
【請求項５】
前記制御手段により、前記把持動力用モータをトルク制御付き速度制御することを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の消火ロボット。
【請求項６】
前記制御手段により、前記把持部駆動用モータをトルク制御付き速度制御もしくはトルク制御付き位置制御することを特徴とする請求項２から５のいずれかに記載の消火ロボット。
【請求項７】
前記荷物搭載部が、ピッチ軸とロール軸を有し、
前記ピッチ軸と前記ロール軸のそれぞれが独立した軸モータに接続されていることを特徴とする請求項２から６のいずれかに記載の消火ロボット。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載の消火ロボットを用いた消火方法であって、
水供給用ポンプが配置された水源から目的地の火災現場に向かって消火ホースを手作業により段階的に延ばしていく消火ホース延ばし工程と、
前記消火ホース延ばし工程で段階的に延ばされた消火ホースの管路内に水を充填する消火ホース水張り工程と、
前記消火ホース水張り工程が完了して膨出状態にある消火ホースを案内手段として、ポンプを搭載した前記消火ロボットを前記消火ホースの末端部まで走行させるロボット走行工程と、
前記ロボット走行工程で所定位置まで走行した前記消火ロボットから前記ポンプを降ろすポンプ降ろし工程と、
前記水源に配置された前記水供給用ポンプ及び搬送された前記ポンプの出力により前記消火ホースから消火用水を放出する消火工程と、を有することを特徴とする消火方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、山火事あるいは原子力事故の復興現場など、消防隊員等がホースを持って近づくことが困難な悪路が伴う場所での火災にも、消防隊員等の迅速な対処に寄与することができる消火ロボットおよびその消火ロボットを使用した消火方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、消防隊員による消火活動では、危険で近づくことが困難な場所での火災に対処するため、様々な消火ロボットが提供されている。
【０００３】
例えば、消防隊員がホースを持って近づくことが困難で消火活動が遅れがちになる場所として、トンネル内での火災がある。このような場所での火災に対処するために、図７に示したような消火ロボット設備２００が提案されている。この消火ロボット設備２００は、トンネルの内壁面にモノレール２１０を這わせるように設置し、このモノレール２１０上に車輪２２０、２２０を介して消火ロボット２３０を走行させたものである。
【０００４】
この消火ロボット設備２００によれば、ホースリール２４０の受水口を介してトンネル内の給水口から消火用水を導入し、モニタノズル２４１から火災源に向けて放水して火災を消火することができる。
【０００５】
ところで、このような消火ロボット２３０は、モノレール２１０が必須の要素であるため、トンネルの他、石油化学工場などのプラント設備の敷地、工場内、ビルなどの建物内でなければ採用することができない。
【０００６】
一方、消防隊員が危険で近づくことが困難な他の場所として、山火事や原子力事故の復興現場などがある。
【０００７】
例えば山火事が発生した場合、水源のある場所から火災現場までは悪路が続くことが多く、しかも、火災現場に消火用水を吐出させるにあたり、水源近くに置かれた１台のポンプだけでは吐出圧力が弱いため、火災現場までの間に何台かのポンプを配置して、これら複数台のポンプで吐出圧力を助力しなければならない。
【０００８】
よって、通常の建物火災であれば消火ホースを手作業によりつなぎながら火災現場まで消火ラインを延長させ、水源近くの一台の水供給用ポンプだけの駆動力で消火用水を吐出させれば良いが、山火事の場合には、消火ホースを運ぶことに加えて、消火ホースのつなぎ目部分に助力用のポンプを運ぶ必要がある。
【０００９】
このような場合に、消火ホースは消防隊員の手によって一本の消火ラインとなるように所定場所まで搬送されるものの、助力用のポンプを消防隊員が所定場所まで運ぶことは、多大な手間と労力を要し、消火活動を手間取らせるため、改善が求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平８−２９４５４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明はこのような実情に鑑み、例えば、山火事が発生した場合に、助力用のポンプを人力に頼らずに確実に所定場所に運ぶことができる消火ロボットおよびこの消火ロボットを使用した消火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】
【００１２】
上記目的を達成するための本発明に係る消火ロボットは、
山道などの悪路を移動することが可能な移動手段と、ポンプなどを安定した姿勢で搭載することが可能な荷物搭載部とを備えたロボット本体に、水圧により管路が膨出された可撓性の消火ホースを案内手段として、把持しながら走行することが可能なホース把持部が具備され、
前記移動手段による走行の監視が遠隔コントローラ部で行われることを特徴としている。
【００１３】
このような消火ロボットによれば、重たいポンプを人力で運ばなくても所定場所まで運搬することができる。
【００１４】
また、消火ロボットは、人手により予め搬送された消火ホースのラインに沿って進むので、間違った方向に進むことはない。
【００１５】
このような消火ロボットでは、
前記ロボット本体が制御手段を備え、
前記移動手段の移動手段用モータと、前記荷物搭載部の軸モータと、前記ホース把持部の把持動力用モータ及び把持部駆動用モータと、を前記制御手段により制御するように構成することが好ましい。
【００１６】
この場合、前記制御手段により、前記移動手段用モータは速度制御もしくは位置制御され、前記軸モータはトルク制御付き位置制御され、前記把持動力用モータはトルク制御付き速度制御され、前記把持部駆動用モータはトルク制御付き速度制御もしくはトルク制御付き位置制御されることが好ましい。
【００１７】
このように各モータを制御することによって、消火ロボットの安定動作を実現することができる。
【００２２】
さらに、本発明に係る消火ロボットを使用した消火方法は、
上述する消火ロボットを用いた消火方法であって、
水供給用ポンプが配置された水源から目的地の火災現場に向かって消火ホースを手作業により段階的に延ばしていく消火ホース延ばし工程と、
前記消火ホース延ばし工程で段階的に延ばされた消火ホースの管路内に水を充填する消火ホース水張り工程と、
前記消火ホース水張り工程が完了して膨出状態にある消火ホースを案内手段として、ポンプを搭載した前記消火ロボットを前記消火ホースの末端部まで走行させるロボット走行工程と、
前記ロボット走行工程で所定位置まで走行した前記消火ロボットから前記ポンプを降ろすポンプ降ろし工程と、
前記水源に配置された前記水供給用ポンプ及び搬送された前記ポンプの出力により前記消火ホースから消火用水を放出する消火工程と、を有することを特徴としている。
【００２３】
このような消火方法によれば、例えば、悪路が伴う山火事の現場でも、重たいポンプを効率的に所定場所に運搬することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る消火ロボットおよびこの消火ロボットを使用した消火方法によれば、山火事など消防隊員が近づき難い火災現場であっても、助力用のポンプを所定場所に人手によらず機械的に運搬することができるので、迅速な消火活動を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、本発明の一実施例に係る消火ロボットの概略図である。
【図２】図２は、図１に示した消火ロボットが消火ホースに沿って山道を登っていく状態を説明する概略側面図である。
【図３】図３は、本発明の一実施例に係る消火方法の作業工程を説明するブロック図である。
【図４】図４は、図１に示した消火ロボットを使用して、山火事を消火するときの作業を説明する概略図である。
【図５】図５は、本発明の他の実施例に係る消火ロボットを示した概略図である。
【図６】図６は、本発明のさらに他の実施例に係る消火ロボットを示した概略図である。
【図７】図７は、特開平８−２９４５４４号公報に開示されている従来の消火ロボットの拡大縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態（実施例）について説明する。
【００２７】
図１は、本発明の好ましい実施の形態（実施例）による消火ロボットを示したもので、図２は図１の消火ロボットが山道を登っていくときの状態を示した概略図である。
【００２８】
この消火ロボット２は、山道などの悪路を移動することが可能な移動手段として、車体フレーム１１の下部に一対の無限軌道履体４が具備されている。この無限軌道履体４の搬送面は、ゴム製あるいは金属製であっても良い。また、無限軌道履体４の上に、基台部６ｂとテーブル６ａと、テーブル６ａを支持するアーム６ｃ、６ｄとからなる荷物搭載部６が配置されている。そして、車体フレーム１１と無限軌道履体４と荷物搭載部６とにより、ロボット本体８が構成されている。
【００２９】
また、このロボット本体８には、内部に水が張られることにより管路が外方に膨出された可撓性の消火ホース１０を案内路として、両側のアーム１２ａ、１２ｂにより適宜な力で把持しながら把持部を適宜な力で回転させることで走行することが可能なホース把持部１２が具備されている。
【００３０】
なお、ロボット本体８の移動手段は、無限軌道履体４に限定されず、例えば、二足歩行や４脚歩行による移動手段に代えることも可能である。
【００３１】
このような無限軌道履体４には移動手段用モータが接続されており、ロボット本体８に設けられた図示しない制御手段によって、移動手段用モータを速度制御もしくは位置制御することが好ましい。
【００３２】
なお、後述する荷物搭載部６のピッチ軸６ｄに設けられた軸モータ、ホース把持部１２に設けられた把持動力用モータ及び把持部駆動用モータも、この制御手段によってそれぞれ制御するように構成されている。
【００３３】
荷物搭載部６は、テーブル６ａが常に水平状態を維持することが可能な構造であれば、如何なる構造であっても良く、例えば、図１のようにテーブル６ａが下方の基台部６ｂからアーム６ｃ、６ｄを介して持ち上げられる態様であっても良いが、その逆に、テーブル６ａが上から吊り下げられる態様であっても良い。要は、このテーブル６ａの上に、ポンプ１４あるいは他の物品など、大きな荷重が作用したり、走行中の振動の影響をうけたり、また、荷物搭載部６に人や物がぶつかるなど、外力が作用するようなことがあっても、常に水平状態を維持できる構造であれば良い。
【００３４】
このように水平状態を維持するためには、テーブル６ａの把持部に設けられた姿勢センサ（図示せず）により検出される姿勢情報に基づき、荷物搭載部６のピッチ軸６ｄに設けられた軸モータを、以下のように、トルク制御付き位置制御することが好ましい。
【００３５】
トルク制御付き位置制御とは、ピッチ軸６ｄに設けられた軸モータに接続される減速機の出力軸のトルク値が、設定した所定のトルク値以下の場合には、目標位置（角度）と軸モータの実際の位置（角度）情報とを用いた位置（角度）制御を行い、一方で、所定のトルク値以上の場合には、設定した所定の目標トルク値と減速機の出力軸のトルク値情報とを用いたトルク制御を行う制御方法である。
【００３６】
このような制御を行うことにより、走行中の振動など比較的小さな力のみが影響する場合には、位置制御により安定して荷物搭載部６を水平状態に保つとともに、荷物搭載部６に人や物がぶつかるなど比較的大きな外力が影響する場合には、トルク制御により大きな外力を受け流しつつ迅速に元の位置まで戻して、荷物搭載部６を水平状態に復帰させることができる。
【００３７】
また、荷物搭載部６のピッチ軸６ｄに設けられた軸モータが、トルク制御モードとなった場合に、速度制御を行っている無限軌道履体４の移動手段用モータや後述するホース把持部１２の把持部駆動用モータの速度目標値を低下させる制御を行うことが好ましい。
【００３８】
ホース把持部１２は、水圧が作用することにより管路が外側に膨出した消火ホース１０を両側から抱え込んだ状態で、そのままの姿勢を保持することが可能である。これにより、消火ホース１０は、ロボット本体８が山道などを前方に進む場合に、ロボット本体８の案内路として機能する。
【００３９】
なお、ホース把持部１２は、消火ホース１０を把持するための把持動力用モータと、消火ホース１０を把持した状態で順次送り出すための把持部駆動用モータを備えていることが好ましい。
【００４０】
ホース把持部１２の把持動力用モータは、以下のように、トルク制御付き速度制御することが好ましい。
【００４１】
トルク制御付き速度制御とは、把持動力用モータに接続される減速機の出力軸のトルク値が、設定した所定のトルク値以下の場合には、把持動力用モータの速度情報を用いた速度制御を行い、一方で、所定のトルク値以上の場合には、設定した所定の目標トルク値と減速機の出力軸のトルク情報を用いたトルク制御を行う制御方法である。
【００４２】
このような制御を行うことにより、外乱などや減速機より先に取り付けられた質量の急激な変化によって暴走しやすいというトルク制御の問題点を回避することが出来る。
【００４３】
また、ホース把持部１２の把持部駆動用モータは、上述するトルク制御付き速度制御もしくはトルク制御付き位置制御を行うことが好ましい。
【００４４】
また、ホース把持部１２における消火ホース１０の牽引速度（消火ホース１０とホース把持部１２との滑りがないと仮定した場合の牽引目標速度）が、消火ロボット２の移動速度（移動目標速度）以上となるように、把持部駆動用モータ及び移動手段用モータを制御することが好ましい。このような速度に設定することによって、消火ホース１０を引っ張りすぎたり弛ませたりして消火ホース１０自体を動かしてしまうことを防ぎながら、ホース把持部１２と無限軌道履体４とが協調して牽引力を発揮し、消火ロボット２を移動させることができる。
【００４５】
なお、本実施例では、ホース把持部１２において、消火ホース１０を把持するための把持力を、把持動力用モータによって得るようにしているが、例えば、バネ機構などを用いることによって把持力を得るように構成することもできる。
【００４６】
また、本実施例では、ロボット本体８の走行を監視したり、あるいは荷物搭載部６のテーブル６ａの姿勢などを制御するために、例えば、消防車の運転席などに遠隔コントローラ部１６が設置されている。この遠隔コントローラ部１６から送信された制御信号に基づき、制御手段により荷物搭載部６や無限軌道履体４などが、遠隔により制御することが可能になっている。
【００４７】
これにより、ホース把持部１２は、遠隔コントローラ部１６からの指令信号を受信した場合に、アーム１２ａ、１２ｂの力を解除して、把持していた消火ホース１０を解放することが可能にされている。
【００４８】
本実施例に係る消火ロボット２は上記のように構成されているが、以下にこの消火ロボット２を使用して、例えば、山火事を消火する場合の消火方法について説明する。
【００４９】
今、山火事が発生したとする。
【００５０】
この場合に、本実施例による消火方法は、以下のような手順で消火活動が行われる。
【００５１】
図３は、本発明の一実施例に係る消火ロボット２を使用した消火方法の手順を示すブロック図である。また、図４は火災現場３６を消火するための消火方法の手順を説明するための概略図である。
【００５２】
図３に示したように、本実施例の消火方法は、水源から目的地の火災現場３６に向かって消火ホース１０を手作業により段階的に延ばしていく消火ホース延ばし工程２２と、消火ホース延ばし工程２２で段階的に延ばされた消火ホース１０内に水を充填する消火ホース水張り工程２４と、消火ホース水張り工程２４が完了した消火ホース１０を案内手段として助力用のポンプ１４を積載した消火ロボット２を消火ホース１０の終端部まで走行させるロボット走行工程２６と、ロボット走行工程２６で所定位置まで走行させた消火ロボット２から助力用のポンプ１４を降ろすポンプ降ろし工程２８と、実際に水を放出して消火を行う消火工程３０とを有している。
【００５３】
これをイメージ図で説明すれば、図４に示したように、先ず、水源５２の近くに、水供給用のポンプ４０を配置する。また、水源５２の近くに、消火ロボット２と、助力用のポンプ１４を複数台配置する。
【００５４】
この状態から消防隊員は、手作業により、先ず水が張られていない状態の複数の消火ホース１０、１０、…１０を、例えば、消防車から降ろして、目的地の火災現場３６に向かって段階的に延ばしていく（消火ホース延ばし工程２２）。
【００５５】
消火ホース延ばし工程２２により、例えば、３本の消火ホース１０、１０、１０が一本のラインとして延ばされていく。そして、これらの消火ホース１０、１０、１０を手作業により互いに接続し、地点Ａまでの１本のラインとする。そして、これら１本のラインとなった３本分の消火ホース１０の末端に盲用の継手を配置してから、これら３本分の消火ホース１０内に水を充填する（消火ホース水張り工程２４）。これにより、地点Ａまで延ばされた３本の消火ホース１０は、管内が膨出状態となる。このようにして、消火ホース水張り工程２４が完了する。次いで、図１に示したように、水源５２の近くでは、消火ホース１０を跨ぐように消火ロボット２が配置される。このとき、ホース把持部１２のアーム１２ａ、１２ｂ間に管内が膨出した消火ホース１０が配置される。膨出状態となった消火ホース１０が、このようにして消火ロボット２の内方に組み込まれたら、例えば、遠隔コントローラ部１６からの指令信号により、ホース把持部１２が牽引力を発生するとともに無限軌道履体４が駆動され、これにより消火ロボット２が火災現場３６に向かって走行することになる（ロボット走行工程２６）。
【００５６】
なお、ロボット走行工程２６では、消火ロボット２の荷物搭載部６に、助力用のポンプ１４が一台あるいは複数台搭載され、この状態で走行していく。
【００５７】
そして、ロボット走行工程２６により、消火ロボット２が地点Ａに到達したら、この地点Ａにポンプ１４を降ろす（ポンプ降ろし工程２８）。なお、このポンプ１４の降ろし作業は、消防隊員などの人手による。
【００５８】
そして、助力用のポンプ１４を地点Ａに降ろしたら、消火ロボット２は、最初の役目を終えたことになり、その後は、膨出状態の消火ホース１０を下りの案内手段として、来た道を戻っていくか、複数台のポンプ１４を搭載している場合などは地点Ａに留まる。
【００５９】
そして、消火ロボット２が水源５２近くに戻された場合は、消火ロボット２は、消防隊員などの手によって消火ホース１０のラインから外されるか、そのまま２台目の助力用のポンプ１４が搭載される。
【００６０】
一方、地点Ａでは、水源５２近くの水供給用のポンプ４０と、消火ロボット２で運ばれてきた助力用のポンプ１４との２つのポンプ駆動力により、水源５２からの消火用水が、火災現場３６に向かって放出することが可能であり、この位置から火災現場３６に消火用水が届くのであれば、実際の消火活動が行われる（消火工程３０）。
【００６１】
また、地点Ａからは、消火用水が届かない場合であれば、地点Ａから地点Ｂまでの間に空の消火ホース１０、１０…を消防隊員が延ばしていく。その場合の消火ホース１０は、水源５２近くから運んでも良く、ロボット２に搭載することも可能である。そして、地点Ａから地点Ｂに延長した消火ホース１０内にも水を張り一本の消火ラインとして、地点Ｂまでの消火ホース１０の全てを膨出状態とする。その後、水源５２からあるいは地点Ａから他の助力用のポンプ１４を搭載して消火ロボット２を走行させ、地点Ｂで、ポンプ１４を降ろす。そして、地点Ｂにおいて、消火ホース１０にポンプ１４を接続する。このような作業を繰り返し行うことにより、仮に長い消火ラインであっても、その途中に、助力用のポンプ１４を複数台、配置することができる。
【００６２】
このような方法により、助力用のポンプ１４を２台、３台と使用することもできる。なお、助力用のポンプ１４を何台用いるかは、消火ホース末端での吐出能力に応じて適宜決定すれば良い。そして、消火活動を開始し、火災現場３６を消火する。
【００６３】
また、火災現場３６の消火活動が完了したら、未だ水が張られた状態にあり外側に膨出した消火ホース１０に案内させながら、消火ロボット２を元の水源５２近くに戻すことができる。このとき、助力用のポンプ１４を１台ずつあるいは複数台をまとめて回収することができる。また、この消火ロボット２を使用して、空にした消火ホース１０を水源５２側に回収することも可能である。
【００６４】
以上、本発明に係る消火ロボットおよびこの消火ロボットを使用した消火方向を山火事に適用した場合について説明したが、本発明は、勿論、山火事に限定されず、他の現場、例えば、原子力事故の復旧・復興現場などにも同様の消火ロボット、および同様の消火方法を適用することができる。
【００６５】
このように、本発明によれば、重いポンプ１４などを人手によらず消火ロボット２により、所定位置に運搬することができるので、消防隊員は消火活動を迅速に行うことが可能である。
【００６６】
以上、本発明の一実施例に係る消火ロボット２について説明したが、本発明は、上記実施例に何ら限定されない。
【００６７】
例えば、上記実施例では、ホース把持部１２を車体フレーム１１の下部に横方向に設けた消火ロボット２について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、図５に示したように、ホース把持部１２を、車体フレーム１１の上部に設けるとともに、荷物搭載部６を支柱１３で吊り下げることもできる。
【００６８】
このように構成した場合、荷物搭載部６のピッチ軸６ｄ及びロール軸６ｅの両方において、上述するトルク制御付き位置制御を行うことによって、幅広い方向からの外力にも対応して、荷物搭載部６を水平状態に保つことができる。
【００６９】
また、図１あるいは図５に示した各実施例では、ホース把持部１２の一対のアーム１２ａ、１２ｂが横方向に配置されているが、図６に示したように、アーム１２ａ、１２ｂを縦方向に配置することもできる。
【００７０】
図６のように、ホース把持部１２を縦型として構成する場合には、上側のアーム１２ａを、ホース１０の牽引方向に回動自在に構成されるとともに、制御手段によって把持力を制御し、下側のアーム１２ｂは、制御手段によってホース１０の牽引方向に回転制御されることが好ましい。
【符号の説明】
【００７１】
２      消火ロボット
４      無限軌道履体
６      荷物搭載部
６ａ    テーブル
６ｂ    基台部
６ｃ    アーム
６ｄ    ピッチ軸
６ｅ    ロール軸
８      ロボット本体
１０    消火ホース
１１    車体フレーム
１２    ホース把持部
１２ａ  アーム
１４    助力用のポンプ
１６    遠隔コントローラ部
２２    消火ホース延ばし工程
２４    消火ホース水張り工程
２６    ロボット走行工程
２８    ポンプ降ろし工程
３０    消火工程
３２    水源
３６    火災現場
４０    水供給用のポンプ
【図１】
0006640463.tif 000002
【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】
0006640463.tif 000008