JP6749693B2

JP6749693B2 - Unmanned aerial vehicle

Info

Publication number: JP6749693B2
Application number: JP2017029022A
Authority: JP
Inventors: 健蔵野波; 聡之鷲谷; 銀河幸田; 優哉田中
Original assignee: Autonomous Control Systems Laboratory Ltd ACSL
Current assignee: Autonomous Control Systems Laboratory Ltd ACSL
Priority date: 2017-02-20
Filing date: 2017-02-20
Publication date: 2020-09-02
Anticipated expiration: 2037-02-20
Also published as: JP2018134903A

Description

本発明は、無人航空機に関するものであり、特に、複数のロータ（回転翼）を有する無人航空機（回転翼無人機）に関するものである。 The present invention relates to an unmanned aerial vehicle, and particularly to an unmanned aerial vehicle (rotary blade unmanned aerial vehicle) having a plurality of rotors (rotor blades).

従来、消防活動におけるヘリコプターなど航空機の利用が進められている。例えば特許文献１には、消防員が消火救難活動を行うための耐火キャビンをヘリコプターから降下させて建物に接近させる技術が開示されている。また、特許文献２には、ヘリコプターから火災現場に投下されると消火剤を噴射する自動消火装置が開示されている。 Conventionally, the use of aircraft such as helicopters in fire fighting activities has been promoted. For example, Patent Document 1 discloses a technique in which a fire-retardant cabin for fire fighters to carry out fire rescue operations is dropped from a helicopter to approach a building. Further, Patent Document 2 discloses an automatic fire extinguisher that injects a fire extinguishing agent when dropped from a helicopter at a fire site.

近年では、遠隔操作又は自律制御によって飛行する無人航空機（ドローンと呼ばれることがある。）が知られている。無人航空機は、典型的には、複数のロータ（回転翼）を有するマルチコプターとして構成され、産業用を含む様々な分野において用いられる。マルチコプターは、シングルロータのヘリコプターに比べると、離発着が容易であり、操作の精度と飛行の安定性に優れているため、火災現場における活用も期待されている。 In recent years, unmanned aerial vehicles (sometimes called drones) that fly by remote control or autonomous control are known. Unmanned aerial vehicles are typically configured as multicopters with multiple rotors (rotors) and are used in a variety of fields, including industrial applications. Multicopters are easier to take off and land than single-rotor helicopters, and because they excel in operational accuracy and flight stability, they are expected to be used at fire sites.

無人航空機に関連する技術として、非特許文献１には、飛行中のドローンからカラーボールを発射するマーキングシステムが開示されている。 As a technique related to an unmanned aerial vehicle, Non-Patent Document 1 discloses a marking system for firing a colored ball from a drone in flight.

特開２０１０−２８０２５１号公報JP, 2010-280251, A 特開２０１５−６３０２号公報JP, 2005-6302, A

株式会社スカイロボット、「スカイマーカー（登録商標）」ウェブサイト、[On Line]、[平成２９年２月１日検索]、インターネット＜URL: http://www.skyrobot.co.jp/skymarker.html＞Sky Robot Co., Ltd., "Skymarker (registered trademark)" website, [On Line], [Search on February 1, 2017], Internet <URL: http://www.skyrobot.co.jp/skymarker. html>

例えば、近年高層住宅が増加しているが、はしご車の届かない高層階における火災に対して、無人航空機を活用することが期待される。しかし、火災現場の火元付近においては強い上昇気流が発生しているため、一般に、飛行物体を建物に近づけることは困難である。そのため、航空機を消防活動に利用する場合には、上昇気流の影響を大きく受けない範囲で必要な動作を実行させる必要がある。 For example, although the number of high-rise homes has been increasing in recent years, it is expected that unmanned aerial vehicles will be utilized in the event of a fire on the higher floors that cannot be reached by ladder cars. However, it is generally difficult to bring the flying object close to the building because a strong updraft is generated near the origin of the fire. Therefore, when the aircraft is used for fire fighting activities, it is necessary to perform necessary operations within a range that is not significantly affected by the updraft.

無人航空機を建物に近づけることなく消防活動を行うために、一例として、無人航空機から消火剤や必要な機材などを発射させることが考えられる。しかしながら、飛行物体から何らかの物体を発射すると、発射の反動により飛行物体の位置や姿勢が変化して、発射した物体を目標位置に到達させることができなかったり、飛行物体そのものの飛行状態が不安定になったりしてしまう。この点に関し、非特許文献１においては、後方噴射排気管を設けて、発射と同時に、後方に向けて圧縮空気を排気噴出させることにより、発射の反動を軽減する旨開示されている。しかしながら、後方噴射排気管といった機構を設けることにより、無人航空機が大型化してしまうおそれがある。 In order to carry out fire fighting activities without bringing the unmanned aerial vehicle close to the building, it is conceivable, for example, to fire extinguishing agents and necessary equipment from the unmanned aerial vehicle. However, if you launch any object from a flying object, the position and orientation of the flying object will change due to the recoil of the launch, and you will not be able to reach the target position or the flight state of the flying object itself will be unstable. Will be. In this regard, Non-Patent Document 1 discloses that a rear injection exhaust pipe is provided and compressed air is exhausted and ejected backward at the same time as the firing, thereby reducing the recoil of the firing. However, providing the mechanism such as the rear injection exhaust pipe may increase the size of the unmanned aerial vehicle.

そこで、本発明は、火災現場における消防活動の支援に利用可能な無人航空機を提供することを目的の一つとする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an unmanned aerial vehicle that can be used to support fire fighting activities at a fire site.

本発明の一態様である無人航空機は、複数のロータを有する無人航空機であって、複数のロータをそれぞれ駆動する複数のモータと、複数のモータを制御する駆動制御部と、運搬対象の物資を格納する格納部と物資を投射する投射機構とを有する投射装置と、投射装置の動作を制御すると共に、物資の投射の反力により当該無人航空機に生じる変位及び運動を抑制するための演算を行う投射制御部と、を備える。駆動制御部は、物資が投射された際に、演算の結果に基づいて複数のモータを制御してもよい。無人航空機は、投射装置による物資の投射方向に視野を向け、物資を運搬すべき目標位置の画像を撮影する投射用撮影部を備えてもよい。このとき、撮影された画像は遠隔操作装置に送信される。 An unmanned aerial vehicle, which is one embodiment of the present invention, is an unmanned aerial vehicle having a plurality of rotors, including a plurality of motors that drive the plurality of rotors, a drive control unit that controls the plurality of motors, and materials to be transported. A projection device having a storage part for storing and a projection mechanism for projecting the material, and controlling the operation of the projection device, and performing a calculation for suppressing the displacement and motion of the unmanned aerial vehicle caused by the reaction force of the projection of the material. And a projection control unit. The drive control unit may control the plurality of motors based on the calculation result when the material is projected. The unmanned aerial vehicle may include a projection imaging unit that directs a field of view in the projection direction of the material by the projection device and captures an image of a target position where the material should be transported. At this time, the captured image is transmitted to the remote control device.

本発明の別の態様である無人航空機は、複数のロータを備える無人航空機であって、複数のロータをそれぞれ駆動する複数のモータと、複数のモータの動作を制御する駆動制御部と、当該無人航空機の表面温度を検出する温度センサと、表面温度が所定値を超えた際に、当該無人飛行機を退避させるための演算を行う退避制御部と、を備える。駆動制御部は、表面温度が前記所定値を超えた際に、演算の結果に基づいて複数のモータを制御してもよい。 An unmanned aerial vehicle, which is another aspect of the present invention, is an unmanned aerial vehicle including a plurality of rotors, the plurality of motors respectively driving the plurality of rotors, a drive control unit that controls operations of the plurality of motors, and the unmanned aerial vehicle. A temperature sensor that detects the surface temperature of the aircraft, and an evacuation control unit that performs a calculation to evacuate the unmanned airplane when the surface temperature exceeds a predetermined value are provided. The drive control unit may control the plurality of motors based on the calculation result when the surface temperature exceeds the predetermined value.

上記無人航空機において、駆動制御部は、遠隔操作に従って複数のモータを制御すると共に、演算が行われた場合に、該演算の結果を優先して複数のモータを制御してもよい。 In the unmanned aerial vehicle, the drive control unit may control the plurality of motors according to remote control, and when the calculation is performed, give priority to the result of the calculation and control the plurality of motors.

上記無人航空機において、格納部は消火弾を格納し、投射機構はこの消火弾を投射しても良い。或いは、上記無人航空機は、消火剤が充填された容器を保持し、該容器から消火剤を散布する散布装置をさらに備えても良く、このとき、投射制御部は、散布装置が消火剤を散布した際に散布の反力により当該無人航空機に生じる変位及び運動を抑制するための第３の演算を行い、駆動制御部は、消火剤が散布された際に、第３の演算の結果に基づいて複数のモータを制御しても良い。 In the unmanned aerial vehicle, the storage unit may store the fire extinguisher and the projection mechanism may project the fire extinguisher. Alternatively, the unmanned aerial vehicle may further include a spraying device that holds a container filled with the extinguishant, and sprays the extinguishant from the container. At this time, the projection controller causes the spraying device to spray the extinguishant. When the fire extinguishing agent is sprayed, the drive control unit performs a third calculation for suppressing the displacement and the motion generated in the unmanned aerial vehicle by the reaction force of the spraying, and based on the result of the third calculation. It is also possible to control a plurality of motors.

本発明によれば、運搬する物資を投射する投射装置を無人航空機に設け、物資が投射された際に、投射の反力により無人航空機に生じる変位及び運動を抑制するための演算結果に基づいて複数のロータを駆動するので、当該無人航空機を火災現場において必要な物資を目標位置に運搬する支援に利用することが可能となる。この場合において、ロータの駆動を制御することにより発射の反動を抑制するので、無人航空機の大型化を抑制することも可能である。 According to the present invention, the unmanned aerial vehicle is provided with the projection device for projecting the material to be carried, and when the material is projected, based on the calculation result for suppressing the displacement and the motion generated in the unmanned aerial vehicle by the reaction force of the projection. Since the plurality of rotors are driven, it becomes possible to utilize the unmanned aerial vehicle for supporting the transportation of necessary materials to the target position at the fire scene. In this case, since the reaction of the launch is suppressed by controlling the drive of the rotor, it is possible to prevent the unmanned aircraft from increasing in size.

また、本発明によれば、無人航空機の表面温度を測定し、この温度が所定値を超えた際に、当該無人飛行機を退避させるための演算結果に基づいて複数のロータを駆動するので、火災現場における熱による損傷を防ぐことができ、当該無人航空機を物資の運搬や現場の撮影、各種データの収集等の支援に利用することが可能となる。 Further, according to the present invention, the surface temperature of the unmanned aerial vehicle is measured, and when the temperature exceeds a predetermined value, the plurality of rotors are driven based on the calculation result for retracting the unmanned aerial vehicle, so that a fire It is possible to prevent damage due to heat at the site, and it is possible to use the unmanned aerial vehicle for transportation of goods, shooting at the site, collection of various data, and the like.

本発明の第１の実施形態に係る無人航空機の概要を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the outline of the unmanned aerial vehicle which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 図１に示す無人航空機の外観図である。FIG. 2 is an external view of the unmanned aerial vehicle shown in FIG. 1. 図１に示す無人航空機の構成を概略的に示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram schematically showing a configuration of the unmanned aerial vehicle shown in FIG. 1. 図１に示す無人航空機を利用した火災現場における支援方法を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing a support method at a fire scene using the unmanned aerial vehicle shown in FIG. 1. 本発明の第３の実施形態に係る無人航空機の外観図である。It is an external view of the unmanned aerial vehicle which concerns on the 3rd Embodiment of this invention.

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る無人航空機１の概要を示す模式図であり、図２は、無人航空機１の外観図であり、図３は、無人航空機１の構成を概略的に示すブロック図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing an outline of an unmanned aerial vehicle 1 according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is an external view of the unmanned aerial vehicle 1, and FIG. 3 is a schematic configuration of the unmanned aerial vehicle 1. FIG.

図１に示すように、無人航空機１は、火災現場における人命救助及び消防活動の支援に用いられ、ユーザが使用する遠隔操作装置（プロポ）２による遠隔操作、又は、自律制御により動作する。具体的には、無人航空機１は、火災が発生している建物３の近傍まで遠隔操作により飛行し、火災の状況に関する情報を収集し、建物３の内部の取り残された被救護者４に必要な物資５を届けるといった動作を行う。 As shown in FIG. 1, the unmanned aerial vehicle 1 is used to save lives and support fire fighting activities at a fire site, and operates by remote control by a remote control device (propo) 2 used by a user or by autonomous control. Specifically, the unmanned aerial vehicle 1 flies by remote control to the vicinity of the building 3 in which the fire has occurred, collects information on the situation of the fire, and is needed by the rescueee 4 who is left behind inside the building 3. An operation such as delivering the naive supplies 5 is performed.

図２に示すように、無人航空機１は、上から見た輪郭が六角形の箱型の部材である本体部１０と、本体部１０から外側に直線状に延びる６つのアーム１１と、各アーム１１の外側端部に１つずつ設けられた６つのモータ１２と、各モータ１２の上側に１つずつ設けられ当該モータ１２によって駆動される６つのロータ１３と、本体部１０の下側に設けられた脚部１４とを有する。６つのロータ１３は、本体部１０を中心とする仮想的な円上に略等間隔で配置されている。無人航空機１は、これらのロータ１３の回転によって生じる揚力及び推力により飛行（上昇、下降、水平移動、及び、方向転換等）するマルチコプターとして構成されている。これらの各部は、火災現場での使用に耐えうる耐熱性と、風や雨に対する耐久性と、消火剤に対する耐食性とを有する材料により形成されている。 As shown in FIG. 2, the unmanned aerial vehicle 1 includes a main body 10 that is a box-shaped member having a hexagonal outline when viewed from above, six arms 11 that linearly extend outward from the main body 10, and each arm. Six motors 12 provided one at the outer end of each of the motors 11, six rotors 13 provided one above each motor 12 and driven by the motors 12, and provided below the main body 10 And the leg portion 14 is attached. The six rotors 13 are arranged at substantially equal intervals on a virtual circle centered on the main body 10. The unmanned aerial vehicle 1 is configured as a multi-copter that flies (ascends, descends, horizontally moves, changes direction, etc.) by the lift and thrust generated by the rotation of the rotors 13. Each of these parts is formed of a material having heat resistance that can withstand use at a fire site, durability against wind and rain, and corrosion resistance against fire extinguishing agents.

また、本体部１０の下方には、運搬する物資５を格納すると共に、この物資５を目標位置に向けて投射する投射装置２６が設けられている。 Further, below the main body portion 10, there is provided a projection device 26 that stores the material 5 to be transported and projects the material 5 toward a target position.

図３に示すように、無人航空機１は、制御部２０と、通信部２１と、各種センサ２２と、位置検出部２３と、撮影部２４と、情報を記憶する記憶部２５と、投射装置２６と、投射用撮影部２７と、温度センサ２８と、スピーカ２９と、無人航空機１の各部に電力を供給する電源３０とを有する。これらの各部の少なくとも一部は、箱型の本体部１０の内部に収容され得る。 As shown in FIG. 3, the unmanned aerial vehicle 1 includes a control unit 20, a communication unit 21, various sensors 22, a position detection unit 23, a photographing unit 24, a storage unit 25 for storing information, and a projection device 26. The projection imaging unit 27, the temperature sensor 28, the speaker 29, and the power supply 30 that supplies electric power to each unit of the unmanned aerial vehicle 1. At least a part of each of these parts may be housed inside the box-shaped main body part 10.

制御部２０は、例えば、小型のコンピュータとして構成され、モータ１２を含む無人航空機１の各部を制御する。詳細には、制御部２０は、駆動制御部２０ａと、投射制御部２０ｂと、退避制御部２０ｃとを含む。これらの各部の動作については後述する。 The control unit 20 is configured as, for example, a small computer, and controls each unit of the unmanned aerial vehicle 1 including the motor 12. Specifically, the control unit 20 includes a drive control unit 20a, a projection control unit 20b, and a retraction control unit 20c. The operation of each of these units will be described later.

通信部２１は、ユーザが使用する遠隔操作装置２、並びに、他の無人航空機等との間で無線通信を行う。 The communication unit 21 performs wireless communication with the remote control device 2 used by the user and other unmanned aerial vehicles.

各種センサ２２は、無人航空機１の各種の制御に必要な様々なセンサを含む。例えば、各種センサ２２には、高度センサ（気圧センサ）、方位センサ（電子コンパス）、加速度センサ、及び、ジャイロセンサ（角速度センサ）等が含まれる。 Various sensors 22 include various sensors required for various controls of unmanned aerial vehicle 1. For example, the various sensors 22 include an altitude sensor (atmospheric pressure sensor), an orientation sensor (electronic compass), an acceleration sensor, a gyro sensor (angular velocity sensor), and the like.

位置検出部２３は、無人航空機１の現在位置を検出する。例えば、位置検出部２３は、ＧＰＳ受信機を含む。 The position detection unit 23 detects the current position of the unmanned aerial vehicle 1. For example, the position detector 23 includes a GPS receiver.

撮影部２４は、静止画像及び動画像を撮影可能な一般的なデジタルカメラとして構成されている。本実施形態において、撮影部２４は、投射装置２６の下面に設けられており、地上方向（本体部１０の下方向）の画像を撮影できるように構成されている。撮影部２４を介して撮影された画像は、記憶部２５に記録され、通信部２１を介して遠隔操作装置２に随時送信される。 The photographing unit 24 is configured as a general digital camera capable of photographing a still image and a moving image. In the present embodiment, the image capturing unit 24 is provided on the lower surface of the projection device 26 and is configured to capture an image in the ground direction (downward of the main body unit 10). The image photographed through the photographing unit 24 is recorded in the storage unit 25 and transmitted to the remote control device 2 through the communication unit 21 as needed.

投射装置２６は、運搬対象の物資５を格納する投射カートリッジ（格納部）と、該投射カートリッジを投射する機構（例えば、発射銃）とを有する。物資５としては、例えば、被救護者４に使用させる防火シート、防煙マスク、酸素ボンベ等の救助物資のほか、投射された後、所定時間が経過すると自動的に破裂して消火剤が飛散する消火弾等が挙げられる。 The projection device 26 includes a projection cartridge (storage unit) that stores the material 5 to be transported, and a mechanism (for example, a firing gun) that projects the projection cartridge. Examples of the supplies 5 include rescue supplies such as a fireproof sheet, a smoke mask, and an oxygen cylinder to be used by the person 4 to be rescued, as well as a burst of the fire extinguisher after a predetermined time has passed after being projected. Fire extinguishing bullets are included.

投射用撮影部２７は、動画像を撮影可能なデジタルカメラとして構成されている。投射用撮影部２７は、投射装置２６による物資の投射方向に視野を向け、物資を運搬すべき目標位置の画像を撮影できるように構成されている。投射用撮影部２７により撮影された画像は、通信部２１を介してリアルタイムに遠隔操作装置２に送信される。遠隔操作装置２の操作者は、遠隔操作装置２の表示部に表示された投射方向の動画像を見ながら、物資を目標位置に投射することができる。 The projection photographing unit 27 is configured as a digital camera capable of photographing a moving image. The image capturing unit 27 for projection is configured so that its field of view is oriented in the direction in which the material is projected by the projection device 26, and an image of the target position where the material is to be transported can be captured. The image captured by the projection capturing unit 27 is transmitted to the remote control device 2 in real time via the communication unit 21. The operator of the remote operation device 2 can project the material at the target position while watching the moving image in the projection direction displayed on the display unit of the remote operation device 2.

温度センサ２８は、上記各種センサ２２とは別に、本体部１０の表面に設けられている。温度センサ２８の設置箇所は１箇所であってもよいし、複数箇所であってもよい。後者の場合、複数箇所における温度差により、周囲の環境の温度勾配を推定することとしてもよい。 The temperature sensor 28 is provided on the surface of the main body 10 separately from the various sensors 22. The temperature sensor 28 may be installed at one place or at a plurality of places. In the latter case, the temperature gradient of the surrounding environment may be estimated from the temperature differences at a plurality of locations.

スピーカ２９は、記憶部２５に予め記憶された音声データ、又は、遠隔操作装置２から送信された音声データに基づく音声を発生する。スピーカ２９としては、火災現場の騒音の中でも被救護者４に聞こえるように、大音量を発生可能な機器を用いることが好ましい。 The speaker 29 generates voice based on voice data stored in advance in the storage unit 25 or voice data transmitted from the remote control device 2. As the speaker 29, it is preferable to use a device capable of generating a large volume so that the person to be rescued 4 can hear it even in the noise at the fire site.

次に、このように構成された無人航空機１の動作について説明する。まず、無人航空機１の一般的な動作について説明する。無人航空機１は、ユーザによる遠隔操作装置を用いた遠隔操作、又は、自律制御によって飛行する。具体的には、遠隔操作又は自律制御に基づく飛行指令、及び、各種センサ２２から入力される各種の値に基づいて駆動制御部２０ａがモータ１２を制御すると、当該モータ１２によって回転駆動されるロータ１３に作用する揚力及び推力により、無人航空機１は、上昇、下降、水平移動、及び、方向転換する。なお、６つのロータ１３は、例えば、隣接する２つのロータ１３の回転方向が相互に逆方向となり、且つ、本体部１０を介して対向する２つのロータ１３の回転方向が同方向となるように構成されている。 Next, the operation of the unmanned aerial vehicle 1 configured as described above will be described. First, the general operation of the unmanned aerial vehicle 1 will be described. The unmanned aerial vehicle 1 flies by remote control by a user using a remote control device or by autonomous control. Specifically, when the drive control unit 20a controls the motor 12 based on a flight command based on remote control or autonomous control and various values input from various sensors 22, the rotor that is rotationally driven by the motor 12 is controlled. The lift and thrust acting on 13 cause the unmanned aerial vehicle 1 to rise, descend, move horizontally, and change direction. In the six rotors 13, for example, the rotation directions of the two adjacent rotors 13 are opposite to each other, and the rotation directions of the two rotors 13 facing each other via the main body 10 are the same. It is configured.

例えば、無人航空機１は、無人航空機１自体に作用する重力と、回転するロータ１３に作用する揚力を含む上向きの力とをバランスさせることによりホバリングし、６つのロータ１３の回転数を増加させて重力よりも上向きの力を大きくすることにより上昇し、ロータ１３の回転数を減少させて重力よりも上向きの力を小さくすることにより下降する。 For example, the unmanned aerial vehicle 1 hovers by balancing the gravity acting on the unmanned aerial vehicle 1 itself and the upward force including the lift force acting on the rotating rotor 13 to increase the rotational speeds of the six rotors 13. It rises by making the upward force larger than gravity, and decreases by decreasing the rotational speed of the rotor 13 and making the upward force smaller than gravity.

また、例えば、無人航空機１は、６つのロータ１３のうち特定の方向側に位置する２つのロータ１３の回転数を、当該特定の方向の反対側に位置する２つのロータ１３の回転数よりも小さくすることにより、当該特定の方向に水平移動する。 Further, for example, in the unmanned aerial vehicle 1, the rotation speed of the two rotors 13 located on the specific direction side of the six rotors 13 is set to be higher than the rotation speed of the two rotors 13 located on the opposite side of the specific direction. By making it smaller, it moves horizontally in the specific direction.

また、例えば、無人航空機１は、６つのロータ１３のうち特定の方向に回転する３つのロータ１３の回転数を、当該特定の方向の反対方向に回転する３つのロータ１３の回転数よりも小さくすることにより、当該特定の方向に方向転換（水平回転）する。 Further, for example, in the unmanned aerial vehicle 1, the number of rotations of the three rotors 13 that rotate in a specific direction among the six rotors 13 is smaller than the number of rotations of the three rotors 13 that rotate in the opposite direction to the specific direction. By doing so, the direction is changed to the specific direction (horizontal rotation).

次に、火災現場における消防活動の手順について説明する。一般に、消防活動は消防員により次の手順（１）〜（５）に沿って進められる。 Next, the procedure of fire fighting activities at a fire site will be described. Generally, fire fighting activities are carried out by fire fighters according to the following procedures (1) to (5).

（１）状況把握
火災現場の状況（場所、建物の構造、周囲の環境、火の大きさ、被救護者の有無など）を確認し、必要な活動を把握する。 (1) Grasping the situation Check the situation of the fire site (place, structure of the building, surrounding environment, size of fire, presence or absence of person being rescued, etc.) and grasp necessary activities.

（２）人命救助
図１に示すように、建物３の中に取り残された被救護者４がいる場合に、被救護者４を救助すると共に、即時の救助が困難なときには、被救護者４に対応を指導したり、必要な物資５を被救護者４のもとに運搬したりする。 (2) Lifesaving As shown in FIG. 1, when there is a person 4 to be rescued left in the building 3, the person 4 to be rescued is rescued, and when it is difficult to immediately rescue the person 4 And provide necessary supplies 5 to the person 4 to be rescued.

（３）初動消火
被救護者４の近辺、及び被救護者４の救出ルートを確保するための消火活動を行う。 (3) Initial fire extinguishing Fire extinguishing activities are carried out to secure the rescue route for the rescueee 4 and the vicinity of the rescueee 4.

（４）鎮火
火災全体を鎮火するための消火活動を行う。 (4) Fire extinguishing Fire extinguishing activities are performed to extinguish the entire fire.

（５）安全確認
火災が鎮火した後、現場の安全性を検証するために現場を確認する。 (5) Safety confirmation After the fire is extinguished, confirm the site to verify the safety of the site.

次に、無人航空機１を利用した火災現場における消防活動の支援方法について説明する。図４は、無人航空機１を利用した火災現場における支援方法の一例を示すフローチャートである。 Next, a method for supporting fire fighting activities at a fire site using the unmanned aerial vehicle 1 will be described. FIG. 4 is a flowchart showing an example of a support method at a fire scene using the unmanned aerial vehicle 1.

ステップＳ１０において、ユーザは、遠隔操作装置２により無人航空機１を遠隔操作し、火災現場まで飛行させて撮影を行わせる（消防活動の手順（１）の支援）。得られた画像は随時遠隔操作装置２に送信され、ユーザは、遠隔操作装置２において受信した画像を見ながら無人航空機１を操作し、必要な情報を取得する。 In step S10, the user remotely operates the unmanned aerial vehicle 1 with the remote control device 2 to fly to the fire site and perform shooting (support for the procedure (1) of fire fighting activities). The obtained image is transmitted to the remote control device 2 at any time, and the user operates the unmanned aerial vehicle 1 while viewing the image received by the remote control device 2 to acquire necessary information.

ここで、無人航空機１においては温度センサ２８が常に本体部１０の表面温度を測定しており、火元に接近しすぎるなどして表面温度が所定値を超えた場合、無人航空機１は自律的に退避動作を行う。詳細には、表面温度が所定値を超えた場合、退避制御部２０ｃが、進行方向に対して後退する方向に移動するように演算を行い、駆動制御部２０ａが、この演算結果に基づいてモータ１２を制御する。或いは、退避制御部２０ｃは、周囲の雰囲気においてより温度が低い方向に退避するように演算を行ってもよい。また、この間に遠隔操作装置２から遠隔操作が行われた場合であっても、駆動制御部２０ａは、退避制御部２０ｃの演算結果を優先してモータ１２を制御する。
このような退避動作は、上記手順（１）〜（５）を通して行われる。 Here, in the unmanned aerial vehicle 1, the temperature sensor 28 constantly measures the surface temperature of the main body 10, and when the surface temperature exceeds a predetermined value due to too close to the fire source, the unmanned aerial vehicle 1 autonomously operates. The save operation is performed. Specifically, when the surface temperature exceeds a predetermined value, the evacuation control unit 20c performs an operation so that the evacuation control unit 20c moves in the backward direction with respect to the traveling direction, and the drive control unit 20a calculates the motor based on the operation result. Control twelve. Alternatively, the evacuation control unit 20c may perform the operation so that the evacuation control section 20c evacuates in a direction in which the temperature is lower in the surrounding atmosphere. Further, even when a remote operation is performed from the remote control device 2 during this time, the drive control unit 20a controls the motor 12 by giving priority to the calculation result of the evacuation control unit 20c.
Such a retracting operation is performed through the above steps (1) to (5).

ユーザは、建物３内に被救護者４が取り残されていることを発見した場合（図１参照）、無人航空機１に運搬させる物資５を選定する。物資５は、被救護者４の置かれている状況で必須の物、無人航空機１の投射飛距離に照らして投射可能な物、といった観点から選定される。このとき、無人航空機１が既に必要な物資５を搭載している場合には、そのままステップＳ２０に移行してもよい。また、必要な物資５を搭載していない場合には、当該物資５を積みに無人航空機１を一旦戻してもよい。 When the user finds that the person 4 to be rescued is left in the building 3 (see FIG. 1 ), he/she selects the material 5 to be carried by the unmanned aerial vehicle 1. The supplies 5 are selected from the viewpoints that they are indispensable in the situation where the person to be rescued 4 is placed, and that they can be projected according to the projected flight distance of the unmanned aerial vehicle 1. At this time, if the unmanned aerial vehicle 1 is already loaded with the necessary supplies 5, the process may directly proceed to step S20. In addition, when the necessary supplies 5 are not loaded, the unmanned aerial vehicle 1 may be temporarily returned after the supplies 5 are stacked.

ステップＳ２０において、ユーザは、無人航空機１に物資５を運搬させ、被救護者４の近傍に投射させる（消防活動の手順（２）の支援）。詳細には、ユーザは、投射用撮影部２７により撮像されたリアルタイムの映像を見ながら、物資５を被救護者４の近傍に投射可能な距離まで無人航空機１を移動させ、照準を定めた上で投射装置２６に投射カートリッジを発射させる。 In step S20, the user causes the unmanned aerial vehicle 1 to carry the material 5 and project the material 5 in the vicinity of the person to be rescued 4 (support for the procedure (2) of fire fighting activities). In detail, the user moves the unmanned aerial vehicle 1 to a distance where the material 5 can be projected to the vicinity of the person to be rescued 4 while watching the real-time video imaged by the projection imaging unit 27, and then sets a sight. The projection device 26 is caused to fire the projection cartridge.

この際、無人航空機１は投射の反力を受けるため、そのままでは大きく揺れたり、意図しない方向に移動したりしてしまう。そこで、投射制御部２０ｂは、投射の反力により当該無人航空機１に生じるであろう変位及び運動を抑制するための演算を行い、投射カートリッジの発射と同時に演算結果を駆動制御部２０ａに出力する。これに応じて、駆動制御部２０ａがこの演算結果に基づいてモータ１２を制御する。また、この間に遠隔操作装置２から遠隔操作が行われた場合であっても、駆動制御部２０ａは、投射制御部２０ｂの演算結果を優先してモータ１２を制御する。なお、投射カートリッジを発射する際の運動量が無人航空機１を制御可能な運動量よりも小さくなるように、投射カートリッジの重量及び発射速度を設定することが望ましい。このような設定とすることで、投射の際に無人航空機１を安定して制御することが可能となる。また、駆動制御部２０ａにおいて、投射の反力を抑制するための制御手法としては、ＰＩＤ制御などの線形制御よりも、非線形制御が望ましい。特に、スライディングモード制御などの非線形ロバスト制御を採用するとよい。これにより、投射カートリッジを発射したときの反力を、例えば、無人航空機１の変位が１ｍ以内に収まるように制御することができる。 At this time, since the unmanned aerial vehicle 1 receives the reaction force of the projection, the unmanned aerial vehicle 1 may shake greatly or move in an unintended direction as it is. Therefore, the projection control unit 20b performs a calculation for suppressing the displacement and movement that may occur in the unmanned aerial vehicle 1 due to the reaction force of the projection, and outputs the calculation result to the drive control unit 20a at the same time as the projection cartridge is fired. .. In response to this, the drive control unit 20a controls the motor 12 based on this calculation result. Further, even when remote control is performed from the remote control device 2 during this period, the drive control unit 20a controls the motor 12 by giving priority to the calculation result of the projection control unit 20b. It is desirable to set the weight and the firing speed of the projection cartridge so that the momentum when the projection cartridge is fired is smaller than the momentum that can control the unmanned aerial vehicle 1. With such a setting, the unmanned aerial vehicle 1 can be stably controlled during projection. Further, in the drive control unit 20a, as a control method for suppressing the reaction force of projection, nonlinear control is preferable to linear control such as PID control. In particular, it is preferable to adopt nonlinear robust control such as sliding mode control. Thereby, the reaction force when the projection cartridge is fired can be controlled so that the displacement of the unmanned aerial vehicle 1 is within 1 m, for example.

ここで、空間浮遊型宇宙ロボットが運動中に１ｋｇの物体を捕捉した場合のシミュレーション結果として、システムの非線形性を考慮したスライディングモード制御によるフィードバック制御方式の採用により、ＰＩＤ制御などの一般的な方式に対して姿勢の変動が２０％程度（即ち、８０％の低減）と、大幅に低減させることが可能とのデータが示されている（参考：野波健蔵、田宏奇「スライディングモード制御」コロナ社、第２２８〜２３１頁）。このことからも、本実施形態においてスライディングモード制御を採用することは、急激な負荷の変化に対するロバスト性や安定性の実現に有効であることがわかる。 Here, as a simulation result when a space floating space robot captures an object of 1 kg in motion, a feedback control method by sliding mode control in consideration of system non-linearity is adopted and a general method such as PID control is adopted. On the other hand, it is shown that the variation of the posture can be significantly reduced by about 20% (that is, reduction of 80%) (reference: Kenzo Nonami, Hiroki Ta, "Sliding Mode Control", Corona, 228-231). From this, it can be understood that adopting the sliding mode control in this embodiment is effective in realizing robustness and stability against a sudden change in load.

なお、無人航空機１が建物３内に進入することができる場合には、物資５を投射せずに被救護者４に接近し、物資５を渡すこととしてもよい。また、物資５の使用方法や避難方法などを伝えるメッセージをスピーカ２９から発してもよい。 When the unmanned aerial vehicle 1 can enter the building 3, the supplies 5 may be delivered by approaching the person to be rescued 4 without projecting the supplies 5. In addition, a message may be emitted from the speaker 29 that informs how to use the material 5 and how to evacuate.

ステップＳ３０において、ユーザは、無人航空機１に消火剤を投射させる（消防活動の手順（３）の支援）。消火剤としては、例えば、投射された後、所定時間が経過すると自動的に破裂して消火剤が飛散する消火弾が用いられ、投射カートリッジに必要な数だけ搭載される。なお、ここで用いられる消火剤は、被救護者近辺や被救護者の救出ルートを確保することを目的とするとき、大量である必要はない。無人航空機の機動力の高さとペイロードの上限を考慮すれば、火災現場の初動活動に無人航空機を活用することは有効である。また、投射カートリッジの投射方法は、ステップＳ２０と同様である。このときも、投射制御部２０ｂは、投射の反力による変位及び運動を抑制するための演算を行い、駆動制御部２０ａはこの演算結果に基づいてモータ１２を制御する。 In step S30, the user projects a fire extinguishing agent onto the unmanned aerial vehicle 1 (support for procedure (3) of fire fighting activities). As the fire extinguishing agent, for example, a fire extinguisher that automatically explodes and scatters the fire extinguishing agent after a predetermined time elapses after being projected is used, and the fire extinguishing agent is mounted in a required number in the projection cartridge. The fire extinguishing agent used here does not need to be in a large amount for the purpose of securing a rescue route for the vicinity of the person to be rescued or for the person being rescued. Considering the high maneuverability of the unmanned aerial vehicle and the upper limit of the payload, it is effective to utilize the unmanned aerial vehicle for the initial action at the fire site. The projection method of the projection cartridge is the same as in step S20. Also at this time, the projection control unit 20b performs a calculation for suppressing the displacement and movement due to the reaction force of the projection, and the drive control unit 20a controls the motor 12 based on the calculation result.

ステップＳ４０において、ユーザは、無人航空機１を火災現場から一旦退避させる。消防活動の手順（４）においては、大掛かりな消火活動が行われるため、無人航空機１が建物３内に入ることは困難であることが多い。 In step S40, the user temporarily retracts the unmanned aerial vehicle 1 from the fire scene. In the procedure (4) of fire fighting activities, it is often difficult for the unmanned aerial vehicle 1 to enter the building 3 because large-scale fire fighting activities are performed.

鎮火の後、ステップＳ５０において、ユーザは、無人航空機１を建物３内に進入させ、撮影を行わせると共に、温度やＣＯ濃度等の各種測定を行わせる（消防活動の手順（５）の支援）。得られた画像や測定データは、安全性の検証と、その後の現場検証に利用される。測定項目は特に限定されず、必要な測定項目に応じたセンサ（例えばＣＯセンサ）は、予め無人航空機１に搭載しておく。 After the fire is extinguished, in step S50, the user causes the unmanned aerial vehicle 1 to enter the building 3 to perform photographing and to perform various measurements such as temperature and CO concentration (support for fire-fighting activity procedure (5)). .. The obtained images and measurement data are used for safety verification and subsequent field verification. The measurement item is not particularly limited, and a sensor (for example, a CO sensor) corresponding to the required measurement item is installed in the unmanned aerial vehicle 1 in advance.

以上説明したように、本発明の第１の実施形態によれば、投射機能を備えた無人航空機１を用いることにより、火災現場に取り残された被救護者４に必要な物資５を確実に届けることが可能となる。 As described above, according to the first embodiment of the present invention, by using the unmanned aerial vehicle 1 having the projection function, the necessary supplies 5 are reliably delivered to the person 4 to be rescued who is left behind at the fire site. It becomes possible.

また、本発明の第１の実施形態によれば、物資５を格納した投射カートリッジを投射する際に、非線形制御を行うことにより投射の反力を抑制するので、無人航空機１の意図しない変位や運動を抑制することができ、安定した飛行状態を担保することが可能となる。ここで、無人航空機に単に投射機能を設けたとしても、投射の反力を抑制するための制御を行わない場合、又は、そのような制御が一般的な線形制御（ＰＩＤ制御）に留まる場合には、反力により機体が大きく揺れてしまったり、反力の影響があまり大きくならない範囲で投射することにより物資を目標地点まで到達させることができなくなったりするおそれがある。それに対し、上述したように、本実施形態においては非線形制御により投射の反力を抑制するため、十分な発射速度で投射カートリッジを投射することができ、安定した状態で、物資を目標地点まで確実に到達させることが可能となる。 Further, according to the first embodiment of the present invention, when projecting the projection cartridge in which the material 5 is stored, the reaction force of the projection is suppressed by performing the non-linear control. Movement can be suppressed, and a stable flight state can be secured. Here, even if the unmanned aerial vehicle is simply provided with the projection function, when control for suppressing the reaction force of the projection is not performed, or when such control is limited to general linear control (PID control). May cause the aircraft to sway significantly due to the reaction force, or it may become impossible to reach the target point by projecting within a range where the influence of the reaction force does not increase so much. On the other hand, as described above, in the present embodiment, since the reaction force of the projection is suppressed by the non-linear control, the projection cartridge can be projected at a sufficient firing speed, and the material can be reliably delivered to the target point in a stable state. Can be reached.

また、本発明の第１の実施形態によれば、上述した制御の下で複数のロータを駆動することにより投射の反力を抑制するので、後方への噴射機構といった構成を追加する必要がなくなり、無人航空機の大型化を抑制することができる。 Further, according to the first embodiment of the present invention, the reaction force of the projection is suppressed by driving the plurality of rotors under the above-described control, so that it is not necessary to add a structure such as a rearward injection mechanism. The increase in size of unmanned aerial vehicles can be suppressed.

また、本発明の第１の実施形態によれば、無人航空機１は表面温度が所定値を超えた場合には自動的に退避動作を取るので、火災現場にも無理なく無人航空機１を投入して、状況把握や物資の運搬等の支援を行うことが可能となる。 Further, according to the first embodiment of the present invention, since the unmanned aerial vehicle 1 automatically takes the evacuation operation when the surface temperature exceeds a predetermined value, the unmanned aerial vehicle 1 can be thrown into the fire scene without difficulty. Therefore, it is possible to support the situation grasp and the transportation of goods.

なお、上記実施形態においては、投射カートリッジを投射する際の投射の反力を抑制するための制御手法として、スライディングモード制御などの非線形制御を採用することとしたが、飛行全般においても非線形制御を採用することにより、無人航空機１を安定して飛行させることが可能である。 In the above embodiment, the non-linear control such as the sliding mode control is adopted as the control method for suppressing the reaction force of the projection when projecting the projection cartridge. By adopting this, it is possible to stably fly the unmanned aerial vehicle 1.

例えば、辛振玉、野波健蔵「小型無人ヘリコプタ用小型姿勢安定化装置の開発」（第４７回自動制御連合講演会講演論文集、第４７巻第２５７号第２６３１〜２６３７頁（２００４年１１月２６日、千葉）、日本機械学会））には、ヘリコプタ本体が旋回して移動する際の外力（即ち、旋回による遠心力及び連続的な加速度）を受けたときのＭＡＲＧ（磁気、角速度、重力）センサの姿勢決定誤差を考慮したＲＴＫ（Real Time Kinematic）−ＧＰＳを用いた実験により、外力による姿勢誤差を検証すると共にこれを修正できたことが示されている。 For example, "Senshin-tama", Kenzo Nonami "Development of a small posture stabilization device for small unmanned helicopters" (Proceedings of the 47th Automatic Control Federation Lecture Meeting, Vol. 47, No. 257, pp. 2631-2637 (November 26, 2004) , Chiba), Japan Society of Mechanical Engineers)), a MARG (magnetism, angular velocity, gravity) sensor when an external force (that is, centrifugal force and continuous acceleration due to turning) of a helicopter main body is moved. Experiments using RTK (Real Time Kinematic)-GPS in consideration of the attitude determination error of No. 2 demonstrated that the attitude error due to external force could be verified and corrected.

また、辛振玉、野波健蔵、等「小型無人ヘリコプタのモデルベース最適姿勢制御および位置制御」（日本機械学会論文集（Ｃ編）、第７０巻第６９７号第２６３１〜２６３７頁（２００４年９月））においては、完全自律小型無人ヘリコプタに関して、ＭＩＭＯ（Multi-Input Multi-output）モデルを用い、連成項を考慮した最適制御（ＬＱ）による有効性と制御性能の実験及びシミュレーションを行ったところ、正確な線形モデルベースの制御により、制御帯域を広くすることで、より正確な姿勢サーボ制御と位置制御ができ、また、姿勢サーボ制御系と位置決め制御系の二重構造とした階層制御系構成を適用することにより、ヘリコプタの姿勢角を抑制することで非線形効果を抑制できるという結論が得られている In addition, "Shinshadama, Kenzo Nonami, et al., "Model-based optimal attitude control and position control of small unmanned helicopter" (JSME Proceedings (C), Vol. ), on a fully autonomous small unmanned helicopter, an experiment and a simulation of effectiveness and control performance by optimal control (LQ) considering a coupling term using a MIMO (Multi-Input Multi-output) model were performed. Accurate linear model-based control widens the control band to enable more accurate attitude servo control and position control. In addition, a hierarchical control system configuration with a dual structure of attitude servo control system and positioning control system is provided. By applying it, it is concluded that the non-linear effect can be suppressed by suppressing the attitude angle of the helicopter.

さらに、中澤大輔、野波健蔵、等「規範モデル追従型モデル予測制御による小型無人ヘリコプタの軌道追従制御」（日本機械学会論文集（Ｃ編）、第７４巻第７４６号第２５０４〜２５１１（２００８年１０月））には、小型無人ヘリコプタの並進方向の誘導制御に規範モデル追従型モデル予測制御を適用すると共に、高度制御に規範モデル追従型ＬＱＩ制御を適用し、実験により制御性能を評価したところ、追従誤差±０．５００ｍ程度の高精度な目標値追従性能を有する並進飛行制御が実現され、高度変化を伴う飛行制御に関しても、強風下においても良好な制御性能が達成できることが示されている。 Further, Daisuke Nakazawa, Kenzo Nonami, et al., "Orbit Tracking Control of Small Unmanned Helicopter by Normative Model Tracking Model Predictive Control" (Journal of the Japan Society of Mechanical Engineers (C edition), Vol. (October)), the reference model following type model predictive control was applied to the translational guidance control of the small unmanned helicopter, the reference model following type LQI control was applied to the advanced control, and the control performance was evaluated by experiments. It has been shown that translational flight control having a highly accurate target value tracking performance with a tracking error of about ±0.500 m is realized, and good control performance can be achieved even in flight control involving altitude changes even in strong wind. ..

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
本発明の第２の実施形態に係る無人航空機の構成は全体として上記第１の実施形態と同様であり、当該無人航空機の運用方法が上記第１の実施形態と異なる。即ち、上記第１の実施形態では、ステップＳ３０（図４参照）において、無人航空機１から消火剤を建物内３に投射することとしたが、無人航空機１を建物３内に直接進入させて消火活動を行っても良い。この場合、無人航空機１に、投射装置２６の代わりに又は投射装置２６と共に、消火剤が充填された容器を保持し、該容器から消火剤を散布する散布装置を搭載しておく。ユーザは、無人航空機１を建物３内に誘導して消火剤を散布させる遠隔操作を行うが、この際、無人航空機１において、制御部２０が消火剤散布の反力による変位及び運動を抑制するための演算を行い、この演算結果に基づいてモータ１２を制御しても良い。消火剤の散布後、ユーザは、無人航空機１を退避させる遠隔操作を行う。 Next, a second embodiment of the present invention will be described.
The configuration of the unmanned aerial vehicle according to the second embodiment of the present invention is the same as that of the first embodiment as a whole, and the operating method of the unmanned aerial vehicle is different from that of the first embodiment. That is, in the first embodiment described above, in step S30 (see FIG. 4), the fire extinguishing agent is projected from the unmanned aerial vehicle 1 into the building 3, but the unmanned aerial vehicle 1 directly enters the building 3 to extinguish the fire. You may do the activity. In this case, instead of the projection device 26 or together with the projection device 26, the unmanned aerial vehicle 1 is equipped with a spraying device that holds a container filled with the extinguishant and sprays the extinguishant from the container. The user performs a remote operation of guiding the unmanned aerial vehicle 1 into the building 3 and spraying the fire extinguishing agent. At this time, in the unmanned aerial vehicle 1, the control unit 20 suppresses the displacement and movement of the fire extinguishing agent due to the reaction force. May be performed, and the motor 12 may be controlled based on the calculation result. After spraying the fire extinguishing agent, the user performs a remote operation of retracting the unmanned aerial vehicle 1.

また、第２の実施形態の変形例として、無人航空機１の無事回収を前提としない場合には、所定の条件の下で消火剤を自動散布する散布装置を無人航空機１に搭載しても良い。具体的には、所定時間が経過すると消火剤の容器が破裂して消火剤が飛散するタイマー方式、所定温度を超えると同様に消火剤が飛散する温度制御方式、一定以上の衝撃が加わると同様に消火剤が飛散する方式等が挙げられる。この場合、ユーザは、無人航空機１を建物３内に誘導した後、タイマー設定など散布装置の方式に応じた遠隔操作を行い、その後遠隔操作を停止する。本変形例によれば、無人航空機１の退避が困難な火災現場においても、消火剤を目標地点に確実に散布することが可能となる。 Further, as a modified example of the second embodiment, if the safe recovery of the unmanned aerial vehicle 1 is not premised, the unmanned aerial vehicle 1 may be equipped with a spraying device that automatically sprays the fire extinguishing agent under predetermined conditions. .. Specifically, a timer method in which the extinguishant container bursts and the extinguishant sprays after a predetermined time elapses, a temperature control method in which the extinguishant scatters similarly when the temperature exceeds a predetermined temperature, and the same as when a certain impact or more is applied. There is a method in which the extinguishant is scattered. In this case, the user guides the unmanned aerial vehicle 1 into the building 3, then performs a remote operation such as timer setting according to the method of the spraying device, and then stops the remote operation. According to this modification, the fire extinguishing agent can be reliably sprayed to the target point even at a fire site where it is difficult to evacuate the unmanned aerial vehicle 1.

次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
図５は、本発明の第３の実施形態に係る無人航空機の外観図である。図５に示すように、本実施形態に係る無人航空機は、上記第１の実施形態と同様の無人航空機１に対し、投射装置２６（図２参照）の代わりに小型の無人航空機６を備えたものである。 Next, a third embodiment of the present invention will be described.
FIG. 5 is an external view of an unmanned aerial vehicle according to the third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, the unmanned aerial vehicle according to the present embodiment is provided with a small unmanned aerial vehicle 6 instead of the projection device 26 (see FIG. 2) in addition to the unmanned aerial vehicle 1 similar to the first embodiment. It is a thing.

無人航空機６は、無人航空機１と同様に複数のロータを備え、遠隔操作装置を用いた遠隔操作、又は、自律制御によって飛行する。また、無人航空機６には、火災現場において用いられる物資や消火剤等が積み込まれる物資運搬部７が設けられている。このような無人航空機６は、遠隔操作によりリリース可能な連結部８により、無人航空機１に連結されている。なお、図５においては、１つの無人航空機１に対して１つの無人航空機６を連結した状態を示しているが、無人航空機１に複数の連結部８を設けることにより複数の無人航空機６を連結させても良い。 Like the unmanned aerial vehicle 1, the unmanned aerial vehicle 6 includes a plurality of rotors, and flies by remote control using a remote control device or by autonomous control. Further, the unmanned aerial vehicle 6 is provided with a material transporting section 7 into which materials used at a fire site, fire extinguishing agents, and the like are loaded. Such an unmanned aerial vehicle 6 is connected to the unmanned aerial vehicle 1 by a connecting portion 8 which can be released by remote control. Although FIG. 5 shows a state in which one unmanned aerial vehicle 6 is connected to one unmanned aerial vehicle 1, the unmanned aerial vehicles 1 are connected to each other by providing a plurality of connecting portions 8. You may let me.

次に、無人航空機１、６を用いた火災現場における支援方法について説明する。本実施形態においては、物資運搬部７に救護用の物資や消火剤を積み込み、無人航空機６を無人航空機１に連結した状態で、無人航空機１に無人航空機６を運搬させる。図１に示すように、建物３内に被救護者４が取り残されている場合には、無人航空機１を建物３の近傍まで飛行させた後で連結部８をリリースし、遠隔操作により無人航空機６のみを建物３内に進入させ、物資を被救護者４に届ける。また、消火活動を行う場合には、同様に無人航空機６のみを建物３内に進入させ、消火剤を散布させる。これらの場合、無人航空機６は回収しなくても良く、無人航空機６をリリースした後、無人航空機１を火災現場から退避させる。 Next, a support method at a fire scene using the unmanned aerial vehicles 1 and 6 will be described. In the present embodiment, the unmanned aerial vehicle 1 is caused to carry the unmanned aerial vehicle 6 in a state in which the material for transportation and the fire extinguishing agent are loaded in the material transportation unit 7 and the unmanned aerial vehicle 6 is connected to the unmanned aerial vehicle 1. As shown in FIG. 1, when the person 4 to be rescued is left in the building 3, the unmanned aerial vehicle 1 is flown to the vicinity of the building 3 and then the connecting portion 8 is released, and the unmanned aerial vehicle is remotely operated. Only 6 enters into the building 3 and delivers the supplies to the rescueee 4. Further, when conducting fire fighting activities, similarly, only the unmanned aerial vehicle 6 is allowed to enter the building 3 and the fire extinguishing agent is sprayed. In these cases, the unmanned aerial vehicle 6 does not have to be recovered, and after the unmanned aerial vehicle 6 is released, the unmanned aerial vehicle 1 is evacuated from the fire scene.

本実施形態によれば、遠隔操作により無人航空機６を建物３内に誘導するので、目標地点まで物資を確実に届け、或いは、目標地点に消火剤を確実に散布することが可能となる。また、比較的大型の無人航空機１により無人航空機６を運搬するので、気流の影響やバッテリー切れ等を懸念することなく、無人航空機６を安定して火災現場まで運ぶことができる。従って、無人航空機６の小型化や軽量化、さらにはコスト削減も可能となる。 According to the present embodiment, since the unmanned aerial vehicle 6 is guided into the building 3 by remote control, it is possible to reliably deliver the material to the target point or reliably spray the fire extinguishing agent to the target point. Further, since the unmanned aerial vehicle 6 is transported by the relatively large unmanned aerial vehicle 1, the unmanned aerial vehicle 6 can be stably transported to the fire site without concern about the influence of the air flow and the battery exhaustion. Therefore, it is possible to reduce the size and weight of the unmanned aerial vehicle 6 and further reduce the cost.

なお、無人航空機１により無人航空機６を運搬する方式は、図５に示す連結方式に限定されない。例えば、大型の無人航空機の内部に収納庫を設け、この収納庫に複数の小型無人航空機を収納する方式であっても良い。 The method of transporting the unmanned aerial vehicle 6 by the unmanned aerial vehicle 1 is not limited to the connection method shown in FIG. For example, a method may be used in which a storage is provided inside a large unmanned aerial vehicle and a plurality of small unmanned aerial vehicles are stored in this storage.

なお、本発明の実施形態は、上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で様々な変更が可能である。例えば、上述した実施形態における各部材の形状、数、又は配置等は適宜変更される。例えば、本発明の実施形態に係る無人航空機が有するロータの数は６つに限定されず、５つ以下又は７つ以上であってもよい。 The embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, the shape, number, arrangement, etc. of each member in the above-described embodiment are appropriately changed. For example, the number of rotors included in the unmanned aerial vehicle according to the embodiment of the present invention is not limited to 6, and may be 5 or less or 7 or more.

１、６無人航空機
２遠隔操作装置（プロポ）
３建物
４被救護者
５物資
７物資運搬部
８連結部
１０本体部
１１アーム
１２モータ
１３ロータ
１４脚部
２０制御部
２０ａ駆動制御部
２０ｂ投射制御部
２０ｃ退避制御部
２１通信部
２２各種センサ
２３位置検出部
２４撮影部
２５記憶部
２６投射装置
２７投射用撮影部
２８温度センサ
２９スピーカ
３０電源 1, 6 Unmanned aerial vehicle 2 Remote control device (propo)
3 building 4 person to be rescued 5 material 7 material transport section 8 connection section 10 main body section 11 arm 12 motor 13 rotor 14 leg section 20 control section 20a drive control section 20b projection control section 20c evacuation control section 21 communication section 22 various sensors 23 position Detection unit 24 Imaging unit 25 Storage unit 26 Projection device 27 Projection imaging unit 28 Temperature sensor 29 Speaker 30 Power supply

Claims

An unmanned aerial vehicle having multiple rotors,
A plurality of motors respectively driving the plurality of rotors,
A drive control unit for controlling the plurality of motors,
A projection device having a storage unit for storing the material to be transported and a projection mechanism for projecting the material;
A projection control unit that controls the operation of the projection device and that performs a first calculation for suppressing the displacement and motion of the unmanned aerial vehicle due to the reaction force of the projection of the material;
Equipped with
The unmanned aerial vehicle, wherein the drive control unit controls the plurality of motors based on a result of the first calculation when the material is projected.

A projection photographing unit for directing a visual field in the projection direction of the material by the projection device and photographing an image of a target position where the material is to be transported, wherein the photographed image is transmitted to a remote control device. Department,
The unmanned aerial vehicle of claim 1, further comprising:

A temperature sensor for detecting the surface temperature of the unmanned aerial vehicle,
When the surface temperature exceeds a predetermined value, and the saving control unit which performs a second operation for retracting the unmanned aircraft,
Further equipped with,
The unmanned aerial vehicle according to claim 1, wherein the drive control unit controls the plurality of motors based on a result of the second calculation when the surface temperature exceeds the predetermined value.

The drive control unit controls the plurality of motors according to a remote operation, and when the first calculation is performed, the result of the first calculation is prioritized over the remote operation and the plurality of the plurality of motors are controlled. The unmanned aerial vehicle according to any one of claims 1 to 3, which controls a motor.

The unmanned aerial vehicle according to any one of claims 1 to 4, wherein the storage unit stores a fire extinguisher, and the projection mechanism projects the fire extinguisher.

Holding a container filled with an extinguishant, further comprising a spraying device for spraying the extinguishant from the container,
The projection control unit performs a third calculation for suppressing a displacement and a motion generated in the unmanned aerial vehicle due to a reaction force of the spray when the spray device sprays the fire extinguishing agent,
The unmanned aerial vehicle according to claim 1, wherein the drive control unit controls the plurality of motors based on a result of the third calculation when the extinguishant is sprayed.

The unmanned aerial vehicle according to claim 3, wherein the evacuation control unit performs the second calculation so that the unmanned aerial vehicle moves in a direction of retreating with respect to a traveling direction.

The temperature sensor is provided at a plurality of locations on the surface of the unmanned aerial vehicle,
The evacuation control unit estimates the ambient temperature gradient based on the temperature at the plurality of locations detected by each of the temperature sensors provided at the plurality of locations, and when the surface temperature exceeds a predetermined value, The unmanned aerial vehicle according to claim 3, wherein the second operation is performed so as to evacuate the unmanned aerial vehicle in a direction in which the temperature is lower in the surrounding atmosphere based on the temperature gradient.

The drive control unit controls the plurality of motors according to a remote operation, and when the second calculation is performed, the result of the second calculation is prioritized over the remote operation and the plurality of the plurality of motors are controlled. An unmanned aerial vehicle according to any one of claims 3, 7 and 8 for controlling a motor.

The unmanned aerial vehicle according to any one of claims 1 to 9, wherein the drive control unit executes nonlinear robust control based on a result of the first calculation.

The projection control unit sets the projection speed of the storage unit such that the momentum when projecting the storage unit is smaller than the momentum that can control the unmanned aerial vehicle. Unmanned aerial vehicle as described.