JP3915048B2 - 火源センサ付消火ロボット - Google Patents
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Description
【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、前記課題を解決するために、次の様に構成した。
【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。
【0009】
【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。
【0010】
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。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す平面図である。
【図2】消火ロボットの拡大一部断面図である。
【図3】消火ロボットのフローチャートである。
【図4】本発明の第2実施例を示す平面図である。
【図5】火源移動距離、空走距離、火源距離などの関係を示す図である。
【図6】消火ロボットのフローチャートである。
【符号の説明】
2 移動経路
5 消火ロボット
6 ロボット本体
10 消火ノズル
20 火源センサ
25 探査エリア
Claims (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。
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- 1998-03-31 JP JP10544298A patent/JP3915048B2/ja not_active Expired - Fee Related
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