04/01/2024
Door Ad Spijkers
Japanse onderzoekers hebben een vliegende brandslang ontwikkeld, die menselijke brandweerlieden kan helpen de gevaarlijkste branden te blussen.
Stelt u zich een draak voor die geen vuur spuugt, maar vuur juist dooft met waterstoten. Dankzij een team van Japanse onderzoekers kan de nieuwe robot worden gerekruteerd voor brandweerteams over de hele wereld. Ze kunnen te helpen bij het blussen van branden die voor menselijke spuitgasten te gevaarlijk zijn om te benaderen. De onderzoekers verwachten dat toepassingen in de echte wereld binnen tien jaar mogelijk zullen zijn.
Brandweerrobot
De blauwdruk van deze nieuwe brandweerrobot, genaamd de Dragon Firefighter, is als Open Science gepubliceerd in Frontiers in Robotics and AI. Hierdoor kunnen robotici over de hele wereld de plannen vrijelijk gebruiken om hun eigen bandbestrijdingsrobots te bouwen, ten behoeve van iedereen.
Een onderzoeksteam van Tohoku University in Senday City (350 km noordelijk van Tokyo) en Osaka University begon in 2016 te werken aan vliegende robots. Sindsdien hebben onderzoekers en studenten bijgedragen aan de verdere ontwikkeling ervan. Voorafgaand aan en tijdens de ontwikkeling hielden ze nauw contact met Japanse brandweerlieden om hun behoeften beter te begrijpen. De onderzoekers bouwden een prototype van een 4 m lange, op afstand bestuurbare vliegende brandslang. De robot is ontworpen om branden in gebouwen veilig en efficiënt te blussen door de brandbronnen rechtstreeks te benaderen.
Straalaandrijving
Vliegend op 2 m boven de grond wordt de brandslang van de Dragon Firefighter omhoog gestuwd door acht bestuurbare waterstralen die vanuit het midden en de kop spuiten. De brandslang kan van vorm veranderen en op vlammen worden gericht, bestuurd door een bedieningseenheid in een kar erachter. De kar is via een aanvoerbuis aangesloten op een brandweerwagen met een waterreservoir van 14.000 dm3. De sproeiers spuiten water met een snelheid van 6,6 dm3/s met een druk tot 1 MPa. In de punt van de slang zitten een conventionele camera en een warmtebeeldcamera, die helpen de locatie van de brand te vinden.
De Dragon Firefighter ontving zijn vuurdoop tijdens de openingsceremonie van de World Robot Summit 2020 in september 2021 in Fukushima (foto). Daar doofde de robot met succes op een afstand van 4 m de ceremoniële vlam, bestaande uit vuurballen die werden aangestoken door een andere robot.
Behalve het gedetailleerd beschrijven van het ontwerp omvat het huidige onderzoek ook de lessen die zijn geleerd tijdens deze eerste demonstratie van de capaciteiten van de Draak. Ook worden verdere verbeteringen gespecificeerd die sindsdien zijn aangebracht.
Voortgang
Sinds de demonstratie op de Summit zijn de onderzoekers blijven werken aan het verbeteren van de Dragon en hebben ze veel nieuwe dingen geleerd. Ze ontdekten bijvoorbeeld dat het oorspronkelijke passieve dempingsmechanisme dat de trillingen van het lichaam van de brandweerrobot tegengaat, onpraktisch was. Het duurde te lang om zich voor te bereiden op de vlucht. Ze ontdekten ook dat de hitte van branden schadelijke plastische vervorming kan veroorzaken bij buitentoepassingen van de gegolfde buis waarin de waterslang en de elektriciteitskabels zitten.
Andere verbeteringen in het huidige onderzoek zijn onder meer een betere waterdichtheid, een mondstuk dat een breder scala aan nettokrachten kan verwerken en een verbeterd mechanisme voor het kanaliseren van de waterstroom. En er zitten nog meer ontwikkelingen zitten in de pijplijn. De onderzoekers schatten dat het nog ongeveer tien jaar zal duren om de robot in te zetten in echte brandbestrijdingsscenario’s.
De belangrijkste uitdaging zal zijn om het bereik uit te breiden tot meer dan 10 m. Het ontwikkelen van effectieve brandbestrijdingstactieken, afgestemd op de unieke capaciteiten van deze robot, zal eveneens een cruciaal aspect zijn van de verdere ontwikkeling.
Foto: Tadokoro Laboratory, Tohoku University