| 研究課題/領域番号 |
19H00748
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分20:機械力学、ロボティクスおよびその関連分野
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
田所 諭 東北大学, 情報科学研究科, 教授 (40171730)
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| 研究分担者 |
昆陽 雅司 東北大学, 情報科学研究科, 准教授 (20400301)
多田隈 建二郎 東北大学, タフ・サイバーフィジカルAI研究センター, 准教授 (30508833)
安部 祐一 東北大学, 工学研究科, 助教 (90778622)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
45,630千円 (直接経費: 35,100千円、間接経費: 10,530千円)
2021年度: 12,350千円 (直接経費: 9,500千円、間接経費: 2,850千円)
2020年度: 15,860千円 (直接経費: 12,200千円、間接経費: 3,660千円)
2019年度: 17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
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| キーワード | レスキューロボット / 索状ロボット / 消火 / 飛行 / 流体噴射 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
高層ビル火災や大規模倉庫火災において、水の噴射により浮上し、閉鎖空間を縫って飛行し、火元を直接消火できる消火ホースロボットが求められている。長く柔軟なホースとその中を流れる流体の力学的特性が複合した非線形な分布定数系となるため、長いホース全体の運動を安定に制御して飛行させる問題は、学術的に困難である。本研究では、その実現のために、１）長尺ホース全体の高次モードの動的挙動の安定性の確保、２）ホースのねじれの影響の最小化、３）ホースの経路に沿った運動、４）壁・床・天井等の障害物との接触時における安定性の維持，を研究する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では，流体を噴射して閉鎖空間を飛行する空飛ぶ消火ホースロボットの研究開発を目指し，ロボットを長尺化するための４つの基礎技術の研究を行った．(1)長尺ホースの高次モード振動を抑制するための，内部流体の散逸効果を利用した安定浮上方法の提案と実証．(2)ホースのねじれの影響を最小化するための，ねじれの影響を受けないノズルユニットの提案と実現．(3)閉空間内にホースが進入，経路に沿って曲がりながら運動するための，移動体によるロボット根本の能動化とそれに伴う振動抑制，ノズル稼働制約を考慮した形状制御法の提案と実証．(4)障害物への接触等に対応するための，ノズルの稼働域を増やしたロボットの新規開発．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では，柔軟索状体の流体噴射による安定浮上ならびにねじれの影響を考慮した形状変形を世界ではじめて実現した．これらは，柔軟体を操るための本質的な問題を解決した学術的に重要な結果である．また，火災はひとたび起きると甚大な被害をもたらし，迅速かつ安全に消火する必要がある．本研究成果は，自ら火災建物内に入ってゆき，直接水を火に当てて迅速に消火する消火ホースロボットの実現のための要素技術を開発したものであり，本成果を用いることで迅速かつ安全な消火戦術を生み出すことが期待できる．
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