A Study on Motion Characteristics of a Flying-type Firefighting System with Water Jet Propulsion and Flow-regulating Actuators

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 논문에서는 네 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.