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公開番号2025109643
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-25
出願番号2024014007
出願日2024-02-01
発明の名称消防ロボット
出願人マークヘイリー
代理人個人,個人,個人
主分類G05D 1/689 20240101AFI20250717BHJP(制御;調整)
要約【課題】火災、ワイルドファイア、森林火災、ビルおよび/または家屋火災、一般火災などを、水および/または消火剤を正確に炎に向けることによって消火しうる消防ロボットのための装置、システムおよび方法に関する。
【解決手段】消防ロボットは、ホースのノズルを正確に火災に向けるために、センサを用いて火災の方向、範囲および温度をピンポイントで検出する。これは、へき地のワイルドファイアに飛び込むスカイダイビングロボットであるか、ドローン、ヘリコプター、または、消防車の場合には、少なくとも2自由度を有するロボットアームまたはロボットノズルでもありうるもので、センサ、並びに、火災位置、範囲および温度をロボットに伝達しうるネットワークを用いて、水および/または消火剤を確実に最適に使用しうる。
【選択図】図9
特許請求の範囲【請求項１】
スカイダイビングロボットのためのシステムにおいて、
前記スカイダイビングロボットは、既製または特注のパラシュートを用いて、対地高度（ＡＧＬ）３０，０００フィート（約９．１ｋｍ）まで、または、それより高い地点でジャンプし始めて、人間のようにスカイダイビングし、該パラシュートのトグルを握り、該パラシュートを開いて、次に該パラシュートを制御し、更に次に自分のアームを人間のように上下に動作して回転、操縦、更に、目標地点の近くに着地するロボットであり、
前記システムは、
前記ロボットが、前記パラシュートの前記トグルを握って、該パラシュートを開き、該パラシュートを操縦操作して、更に任意で、軍事任務のために武器を操作する人間型ハンドと、
スカイダイビングを追跡し、前記目標地点に対する前記スカイダイビングロボットの位置を示して、実際のスカイダイバーが、パラシュートの移動をジャンパーが腕を上下に動作することで制御し、該パラシュートを回転、制御、および、速度設定するのと同様に、該ロボットが、アームとハンドの動作を用いて前記パラシュートの制御トグルを制御して、操縦し、該目標地点の近くに着地するのを可能にする全地球測位システム（ＧＰＳ）、および想定風速を含む他のセンサと、
前記ロボットが、前記パラシュートを開く前記トグル、および該パラシュートの制御トグルを見つけて引き、その時、前記人間型ハンドを導いて該トグルを握り、該ロボットの前記アームの動きを用いて、単に該トグルを上下に引いて、該パラシュートを操縦、回転し、該パラシュートの速度、フレア、および着地を制御し、更に、緊急時に切り離しを見つけて予備のパラシュートを引くのを可能にするコンピュータビジョンカメラシステムとを含み、
前記スカイダイビングロボットが、自由落下中に、トラッキングと称されるスカイダイバーが姿勢を変化させて回転または水平移動する技術を用いうるもので、トラッキングは、シミュレータ、および／または、実際のジャンプを用いて正確に着地する練習しうるものであり、該スカイダイビングロボットが、人間のように空力的に安定した姿勢の場合には、水平方向の移動がないが、該スカイダイビングロボットが、誘導ミサイルのように、腕を体部の横に置いて両方の脚部を合わせて真っすぐにすると、水平方向に毎時１８０マイル（毎時約２９０ｋｍ）までか、それ以上で、垂直方向に毎時３００マイル（毎時約４８２ｋｍ）までか、それ以上で移動しうる、
システム。
続きを表示（約 2,500 文字）【請求項２】
軍隊あるいは文民用パラシュートを用いてスカイダイビングし、軍または民間のペイロードを運搬し、スカイダイビングで発生しうる多数の緊急事態を処理する能力であって、該緊急事態は、パラシュートの切り離しが必要になり予備パラシュートを開かなくてはならないパラシュートの故障を含むものである前記ロボットの能力を更に含み、
前記能力は、トグルを握り、主要なパラシュートを切り離し、予備パラシュートを開き、カメラを用いて追跡し他のスカイダイバーとの衝突を避け、また、スカイダイバーのチームのシミュレーションの後にプログラムされ、カメラを使って着地領域をはっきり調べて第１の場所が到達不可か安全でないと考えらえる場合に、代替の着地地点を選択する能力である、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
地上と、他のスカイダイバーと、若しくは空中または地上の両方の人員のリアルタイムの（シミュレーションのまたは実在の）３Ｄマップのために継続的に更新されたデータを提供する飛行中の飛行機とのリアルタイム通信のための低コストで低帯域幅の長距離デジタル無線、またはネットワークを更に含み、
前記長距離デジタル無線、または前記ネットワークは、人員の携帯電話通信が故障した場合に任務で重要であり、前記システムは、チームをリアルタイムで追跡して、任務の成功を確実にし、前記データは、より広い安全な携帯電話ネットワークまたは他のネットワークに統合されうるものであり、
更に、ＧＰＳが使えない環境でも、カメラおよび地図を含む視覚支援ナビゲーション、星をトラッキングする天体ナビゲーション、若しくは、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）および慣性計測ユニット（ＩＭＵ）など代わりの方法を用いてロボットを導くオプションを有する請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記データは、表示部を用いたヘッドセットを用いるか、またはヘッドセットを用いない仮想現実スカイダイビングシミュレータを生成し、該データはトラッカーデータベース、および熟練したスカイダイバーからのフィードバックによって継続的に改善されて、前記ロボットの動きおよび正確さを、任務後に追跡し検討して、前記スカイダイビングロボットの能力を継続的に改善しうるものである、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
ＰＣのみで持ち運び可能な仮想３Ｄ世界に没入するための仮想現実ヘッドセットを更に含み、
幾つかのスタンドアロンヘッドセットはＰＣを必要とせず、
前記仮想３Ｄ世界は、テレビやプロジェクタのように仮想３Ｄ世界を画面に映し出されて、それを見た人に、ジャンパーを見る／評価することを可能にし、前記ヘッドセットもしくは前記センサが（ジャンパーが自分の転回および速度を制御するための）前記腕の動きを追跡し、
ユーザは、単に頭部を回転させることで、世界中の任意の場所において、ラウンド型パラシュートおよびラム・エア型パラシュートをシミュレートした独特の訓練システムを探索し、更に、軍の部隊または他のスカイダイバーが任務へと飛行中の飛行機の機内で、安価でコンパクトに用いうるもので、３０，０００フィート（約９．１ｋｍ）より高い高度でジャンプする高高度降下高高度開傘（ＨＡＨＯ）の配置技術、更に夜間のジャンプも用いうるものである、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
ローカルまたは遠隔でネットワークを介して共有された模擬飛行データを、更に含み、
夜間または日中のジャンプを見るオプションを有し、１２人より多くのジャンパーに会い、ロボットと同時に訓練させ、それは、精鋭ユニットが接近した隊形を練習して、衝突を防いでチームとして活動するために主要な要件であり、既存の技術はこれに取り組んでこなかったが、本技術は、高い費用効果で、１２人以上のジャンパーのチームが練習して、直ちに任務を開始し、スカイダイビングロボットと訓練するのを可能にするものである、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
制御システムを更に含み、
任務中に計画が変更された場合には、前記人間のスカイダイバーは、前記スカイダイビングロボットの動作をオーバーライドするものである、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記スカイダイビングロボットの視力および把持力の限界に基づいて、より簡略な配置の選択肢が推奨される場合には、該スカイダイビングロボットを既存のロボットの補給システムを用いて配置させる選択肢を、更に含み、
補給ロボットが着地したらすぐに、前記スカイダイビングロボットは、単に該補給ロボットから脱出して、任務を継続し、前記人間のスカイダイバーより前に偵察を行いうるものである、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記ロボットは、武器を見つけて、前記人間型ハンドで把持し、更に視力および／またはネットワーク性能を用いて、味方か敵かを判別することを可能にし、敵の場合には、把持している該ハンドは、敵を狙って、該武器を発砲する性能を有し、多数のバックアップチェック部を用いて、該武器を発砲するのは、該視力および／またはネットワーク性能、若しくは、それらの組合せが、味方か敵か、ロボットか人間かを判別した時のみとすることを確認するコンピュータビジョンカメラシステムと、
人間のように、歩き、音で知らせ、武器を発砲する間、最適な防御姿勢を維持するよう伏せるか、敵の武器に撃たれるのを避ける能力を更に含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記ロボットの前記アームの動作能力と組み合わされた前記視力を、更に含み、
空中で、設定範囲より近くなった他のスカイダイバーから離れるように操縦して、更に、着地の際に、木などの物体を避けるものである、請求項１に記載のシステム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、火災、ワイルドファイア（Ｗｉｌｄｆｉｒｅ）、森林火災、ビルおよび／または家屋火災、一般火災などを、水および／または消火剤を正確に炎に向けることによって消火しうる消防ロボットの装置、システムおよび方法に関し、それは、ホースのノズルを正確に火災に向けるために、センサを用いて火災の方向、範囲および温度をピンポイントで検出する。これは、ドローン、ヘリコプターまたは消防車のロボットアームでもありうる。ロボットは、下記特許（特許７１８４５６６号、以下「スカイダイビング追跡装置特許」あるいは単に「特許」という）の技術のロジックを搭載した「スカイダイビングロボット」（米国商標）（以下、「スカイダイビングロボット」という）と同じでもありうるが、これらのスカイダイビングロボットは、水の供給が厳しい場合に水を運び、更に、熱感知および範囲検出センサが、ロボットまたはウオータータンクのいずれかに備えられ、火災情報をロボットに伝達しうるネットワークを有しうる。本発明は、既製の、または特注のパラシュートを用いてスカイダイビングし、地震、洪水、森林火災などの災害時に人道的な物資を空中投下するような、軍または民間のペイロードを届けるスカイダイビングロボットの装置、システムおよび方法にも関する。スカイダイビングロボットは、自由落下、開傘及び目標地点に向かっての操縦、ペイロードの運搬、更に、ＧＰＳ（全地球測位システム）の案内を用いて、日中でも夜間の暗闇でも正確な着地を行うことができる。スカイダイビングロボットが、対地高度（ＡＧＬ）３０，０００フィート（約９．１ｋｍ）の飛行機から飛び出した場合、最終目標地点は、何マイルも離れていることがありうる。スカイダイビングロボットは、カメラなどのセンサアレイを有する理想的な偵察隊であり、ペイロードを運び、目標地点の数フィート以内に正確に着地することができる。
続きを表示（約 3,500 文字）【背景技術】
【０００２】
本発明による装置、システムおよび方法は、スカイダイビングロボットがスカイダイビングして、ペイロードを運び、人間のスカイダイバーより前に偵察したり、あるいは特殊軍事作戦または他の軍隊若しくは非軍隊の任務に際し、同時に着地したりするのを可能にする。
【０００３】
軍隊の自由落下（ＭＦＦ）は、人員および補給物資を輸送機から投入するための理想的な方法を提供する。輸送機は、敵の地対空ミサイル（ＳＡＭ）を避けるために、高度３５，０００フィート（約１０．７ｋｍ）以上で飛行する。次に、ジャンパーおよび補給物資は、飛び出して、ＨＡＬＯ（高高度降下低高度開傘）またはＨＡＨＯ（高高度降下高高度開傘）のいずれかを用いる。スカイダイビングロボットは、前もって偵察可能にするためにＨＡＬＯを用いて、毎時１２０マイル（毎時約１９３ｋｍ）を超える速度で自由落下し、高度３０，０００フィート（約９．１ｋｍ）以上の飛行機から飛び出してから僅か３分で着地する。一方、ＨＡＨＯを用いた開傘または、（酸素が限られることから）１５，０００フィート（約４．６ｋｍ）での開傘などのいくつかの変形例は、特殊部隊が偵察ロボットから見て全てクリアになるのを待つ間、特殊部隊がより長く空中に確実に留まることができるようにする。着地点が明確な場合には、スカイダイバーは目標地点へと進みうる。そうでない場合には、元の目標地点から何マイルか離れた予備の地点に着地してもよい。
【０００４】
ＨＡＨＯを用いたジャンプは、スカイダイバーが落下点から４０マイル（約６４ｋｍ）より長く滑空するのを可能にする。ロボットが、元の目標地点は不十分な地点だと検出した場合には、部隊は、予備の着地点まで何マイルも滑空を続けうる。
【０００５】
本発明者（ＭａｒｋＨａｌｅｙ）は、日本の大学教授で、そこで国際大会で６位になったものを含む地上空中ロボットを開発した。本発明者は、スカイダイバーを訓練する「スカイダイビング追跡装置」についての上記「特許」の発明者でもある。その技術におけるロジックは、スカイダイビングロボットが正確に目標地点に着地するのに必要な重要なロジックの一部である。本発明者は、最初の研究の中で、スカイダイビングを「死との６分間のダンス」と称した。スカイダイビングロボットを実際の特殊部隊のジャンパーと組み合わせることは、より難しく危険であり、任務を安全で効率的に完了するには、ロボットと人間の複雑なダンスアンサンブルかのような複雑なチームワークが求められる。上記スカイダイビング追跡装置特許の技術は、本願発明の消防ロボットの背景技術となるものであるので、本願明細書の末尾に全文を引用する。
【０００６】
補給システム
スカイダイビングロボットは、正確かつ迅速に着地し、物資を届けるのに理想的である。毎時１５０マイル（毎時約２４１ｋｍ）以上のスピードで、強風の中でも操縦することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特許７１８４５６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来存在しなかった、火災、ワイルドファイア（Ｗｉｌｄｆｉｒｅ）、森林火災、ビルおよび／または家屋火災、一般火災などを、水および／または消火剤を正確に炎に向けることによって消火しうる消防ロボットの装置、システムおよび方法を提供する。消防ロボットは、ドローン、ヘリコプターまたは消防車のロボットアームでもありうる。さらに、スカイダイビングロボットと同じでもありうる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
ウオーターポンプ、電源、および、水／消火剤源を有する消防ロボットが、ＬｉＤＡＲ（ＬｉｇｈｔＤｅｔｅｃｔｉｏｎＡｎｄＲａｎｇｉｎｇ）センサを用いて障害物を判別し、更に、ホース上の固定および／または移動自在ノズルを火災に正確に向けるために、イメージング赤外線センサを用いて火災の方向、範囲および温度を計算するかを示し、それらのセンサデータが重複することで、目標とする火災の情報が確認される。火災のＧＰＳ位置についての最初のデータは、衛星データからのもので、そのいくつかは、火災の始まりから１分以内の略リアルタイムデータを、３０メートルか、より近い精度で提供し、次に、ドローンまたはロボットが自動で火災に接近する時に、火災の正確な最終的位置は、ドローンまたはロボット上のセンサによって提供されて、ドローンまたはロボットは、その場所に自動的に移動して消火する。これらを経時的に並べたイメージは、相対的な移動および範囲を示している。センサデータは、特に、火災の初期に延焼を確実に防ぐように、いつ放水するか、並びに、水のホースおよびノズルを向ける最適な方向を示すものであり、それによって、確実に最小量の水を用いて正確に消火する。固定ノズルの場合には、センサはドローン自体を正確に火災の上方に配置する。センサは、火災の情報がロボットにＷｉ－Ｆｉネットワークを介して伝達される別体のポンピングシステムの一部であるか、そうではなく、センサ、更にウオーターシステムさえ、ロボットの一部であり、ロボットは人間型ロボットでありうる。または、ロボットを、ドローン、ヘリコプター、または、消防車に載せる場合には、ホースおよびノズルを扱って向けるのに脚部は不要なので、重量を減らすために、少なくとも２自由度および多くの方向に向けて変形自在のスプレーノズルを有するロボットアームまたはロボットノズルのみでありうる。この正確に水を向ける目標決め情報は、人間の消防士にも伝達されて、より効果的に消火活動を確実に行うようにしうる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
スカイダイビングロボット（概観）
スカイダイビングロボット-自由落下、開傘、パラシュート操縦、着地
地上偵察隊の例示
スカイダイビング訓練のフローチャート（人間および／またはロボット）
シミュレーションでジャンプを制御するロボットおよび／または人間の腕の動き
人間および／またはロボットのスカイダイバーのチームとシミュレーション実施
スカイダイビング中の標準および垂直自由落下、並びにウイングスーツを着用した自由落下の姿勢
ロサンゼルスからシカゴへのジェット気流の例示
消防ロボットがセンサ情報に基づいて水を正確に向けている状態を示す図
ドローン（または、航空機）上の固定／変形自在ノズルおよび／またはロボットアーム、並びに、飛び降りるスカイダイビング／消防ロボットを航空機の下方から見た図‐衛星がＧＰＳ火災位置を提供
火災に配備されるバルーン／バッグを積んだ航空機を横から見た図
特許７１８４５６６号（以下「特許」）の特許請求の範囲の概要のフローチャート論理
特許の技術を用いたスモークジャンパーの訓練を示す
複数のスカイダイバーがチームとして働くことを可能にするネットワーク化されたバージョンを示す
ＶＲ中における１３名のジャンパーの図を示す
特許のシステムがスカイダイバーを自動的に評価することを示す
離陸から着地までの飛行機の飛行経路をプロットするリアルタイムトラッカーを示す
トラッカーデータが、どのように動きのタイプ（即ち、飛行機、スカイダイブ等）とプロットを見るための最適な角度とを識別するかを示す
トラッカーデータが、どのように動きのタイプ（即ち、飛行機、スカイダイブ等）とプロットを見るための最適な角度とを識別するかを示す
トラッカーデータが、どのように動きのタイプ（即ち、飛行機、スカイダイブ等）とプロットを見るための最適な角度とを識別するかを示す
トラッカーデータが、どのように動きのタイプ（即ち、飛行機、スカイダイブ等）とプロットを見るための最適な角度とを識別するかを示す
トラッカーデータが、どのように動きのタイプ（即ち、飛行機、スカイダイブ等）とプロットを見るための最適な角度とを識別するかを示す
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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