東北大学、八戸工業高等専門学校、国際レスキューシステム研究機構らのグループは5月30日、水を噴射する力で浮上し、火元まで移動できる消火ロボット「ドラゴンファイヤーファイター」を発表した。消防士のリスクを低減し、迅速な消火が期待されるという。今後改良を進め、3年後の実用化を目指す。
東北大学の田所諭 教授はまず、2017年に埼玉県で起きたアスクルの物流倉庫における大規模火災に言及。「もし内部に入って火元消火ができれば、早期に鎮火できたはず。しかし消防士が入ることが難しかったため、外から水をかけるしかなかった。今回開発したドラゴンファイヤーファイターは、大きなソリューションになる可能性がある」という。
今回開発したプロトタイプは、長さ3mのホース状のロボット。先端と中間の「ノズルモジュール」から水を下方に噴射し、その反力で空中に浮かぶと同時に、噴射した水で消火活動を行う。これを消防車のはしごに取り付ければ、高層ビルの火災であっても、窓から建物内部に侵入し、火元を直接消火することができるというわけだ。
浮上して移動するため、建物内部の床の状況に影響を受けないのはメリット。ただ、細長くて柔らかいホースは水の噴射で振動したり暴れたりしやすく、安定して浮上させるのが難しかった。
研究グループは、数理モデルを使って理論的に安定性を解析、水噴射の方向を制御することで安定浮上する手法を開発した。ノズルモジュールには、IMU(慣性計測装置)のほか、ピッチ制御用とロール制御用のノズルが2本ずつ付いており、その4本の噴射角を調整することで、任意の反力ベクトルを作り出す。
反力の大きさを制御するために、ノズルモジュールに電磁弁を搭載すると、重くなりすぎてシステムが成立しない。しかし2本の対になるノズルを用意すれば、その角度を制御するだけで、反力の大きさも方向も自由に変えることができる(たとえば完全に逆方向に噴射すれば合成した反力はゼロになる)。
また、ホースの上下と左右に、2系統のワイヤーを搭載。上と下、左と右はそれぞれ、ホース根元のプーリーを介して繋がっており、ホースが曲がったときは、内側と外側で長さが変わるため、プーリーが回転する。このプーリーは、急に動くときには強く、ゆっくり動くときには弱く抵抗が発生するようになっており、これで振動を抑える。
先端のノズルモジュールには、カメラも搭載。ジョイスティックによる遠隔操作で、カメラからの映像を見ながら、安全に消火活動を行うことが可能だ。通常のカメラのほか、熱画像カメラも搭載しており、煙で視野が悪いときでも、火元を見つけられるように考えられている。
ロボットの現在の長さは3mだが、実用化に向け、今後はノズルモジュールを増やし、10~20m程度まで長くすることを目指す。すでにメーカーとは協力しているそうで、3年以内に、実際の火災現場を想定した環境で試験を行い、実用性を確認したいとのことだ。
なお今回の研究は、革新的研究開発推進プログラム(ImPACT)のタフ・ロボティクス・チャレンジ(TRC)の一環として行われたもの。6月14日に福島ロボットテストフィールドで行われるTRCのフィールド評価会では、消防ポンプ車と接続した形での消火実演のデモが行われる予定だ。