워터제트 액추에이터를 갖는 플라잉타입 소화장치의 운동특성 분석과 모델링에 관한 연구 (A Study on Motion Characteristics of a Flying-type Firefighting System with Water Jet Propulsion and Flow-regulating Actuators)

서지정보

· 발행기관 : 한국동력기계공학회
· 수록지 정보 : 동력시스템공학회지 / 27권 / 3호 / 78 ~ 87페이지
· 저자명 : 딘카오트리, 이동훈, 김영복

초록

본 논문에서는 자율 화재진압 작업을 수행할 수 있는 비행형 화재진압 시스템을 제시하였다.
특히, 수역 중심이라 가장자리에서 운용할 수 있는 시스템을 고려한다. 이러한 영역에서 발생한 화재는 화재진압 인력뿐 아니라 일반적인 로봇 역시 진압 작업을 수행하기 어렵다. 따라서 본 논문에서는네 개의 노즐과 워터제트 추진기를 이용한 비행형 화재진압 장치를 제안하였다. 각 노즐은 전동식 유량제어 밸브를 이용하여 질량유량을 조절하게 되고 결국 화재진압 장치의 모션제어를 수행할 수 있게 된다. 먼저, 수학적 모델을 도출하고 이에 대한 운동특성 해석을 수행한다. 제안하는 시스템은 비선형성, under-actuated, non-holonomic 특성을 갖고 물 공급 호스로부터 상당한 힘을 받는 시스템인 것으로 확인하였다. 그리고 간단한 피드백 제어기를 설계하여 안정성 해석, 비행성능 평가를 통해 제안하는 시스템의 유효성을 검증하였다.

영어초록

In this study, we propose a novel aerial firefighting system that aims for autonomous firefighting missions in the body or border of water areas. In such areas, it is difficult and even dangerous for human firefighters as well as firefighting robots to approach and put out the fire. In the proposed system, four nozzles jet high-speed water flow for propelling and three motorized valves regulate the flow rate among the nozzle for maneuvering. Mathematical models reveal that the system is nonlinear, under-actuated, non-holonomic, and significantly affected by the motion of the water-conveying hose.
Moreover, conditions for stability are analyzed and simulation studies with a simple feedback controller validate the maneuverability of the system.

참고자료

· 없음