機器人模擬火災下恐慌疏散人群行為之進展

機器人模擬火災下恐慌疏散人群行為之進展第一頁，共35頁。報告提綱項目簡介項目規(guī)劃機器人制造調試需要解決的問題階段工作總結第二頁，共35頁。1.項目簡介第三頁，共35頁。項目簡介目標：在仿真火場的環(huán)境中，用群機器人來模擬人群的逃生行為，以及因心理恐慌而產生的沖撞、擁塞、渦旋等群體行為。用以設計合理的疏散規(guī)則、高效的疏散通道、實用的人工干預疏散系統(tǒng)。組成：機器人本體仿真火場環(huán)境人工干預系統(tǒng)第四頁，共35頁。2.項目規(guī)劃第五頁，共35頁。開發(fā)步驟基本功能機器人基本功能（運動、傳感）實驗室基本功能（監(jiān)控、充電）導航避障機器人目標導航、自主避障目標規(guī)劃對于復雜任務可以規(guī)劃、分步、調度執(zhí)行疏散仿真機器人在模擬火災環(huán)境中運行建立人工干預疏散系統(tǒng)第六頁，共35頁。項目規(guī)劃制造具有基本功能的移動機器人建立實驗室智能服務空間設計機器人自主傳感避障仿真軟件提高機器人和空間的傳感能力用仿真軟件來設計驗證疏散準則在實驗室建立火場模擬環(huán)境實驗機器人在模擬火場中運行的狀況建立人工干預疏散系統(tǒng)第七頁，共35頁。制造有基本功能的移動機器人移動夾持發(fā)光視覺聽覺感覺通訊第八頁，共35頁。建立實驗室智能服務空間建立密閉恒溫恒濕的實驗環(huán)境利用機器視覺技術為機器人提供全局定位服務。為提高機器視覺的識別能力，對實驗室進行光源改造，大面積添加白光LED照明。使用無線網(wǎng)絡系統(tǒng)為機器人提供無線通訊連接服務設計機器人自動充電站，使機器人不間斷仿真運行。安裝計算服務器，為機器人仿真，程序控制，環(huán)境服務提供計算基礎。第九頁，共35頁。機器人自主傳感蔽障仿真軟件為使機器人具有目標導航，自主避障的功能。設計一套仿真軟件，通過軟件算法來實現(xiàn)移動機器人的目標導航，自主避障功能。第十頁，共35頁。提高機器人和空間的傳感能力設計安裝激光，陀螺，重力，超聲，磁傳感，等定位傳感器，在硬件上為實現(xiàn)機器人導航避障提供支持。地圖掃描，目標慣導。第十一頁，共35頁。設計軟件仿真疏散算法在機器人導航避障的基礎上為機器人提出更高更復雜的要求，比如要求機器人可以具有災難自主疏散能力。這需要設計驗證疏散準則。擬開發(fā)一套用于群機器人疏散實驗的仿真程序。即節(jié)省硬件運行維護成本，又可以方便獲取仿真數(shù)據(jù)。軟件便于在團隊小組之間傳播，各自實驗疏散準則。第十二頁，共35頁。實驗室建立火場模擬環(huán)境設計安裝互動地面系統(tǒng)，用于改變地面顏色，來模擬火災現(xiàn)場具體狀況。安裝模擬火場場景的圍墻，障礙等第十三頁，共35頁。實驗機器人在模擬火場中狀況在實驗室實際情況下，驗證疏散準則的可行性第十四頁，共35頁。建立人工干預疏散系統(tǒng)把人工干預疏散系統(tǒng)嵌入仿真平臺第十五頁，共35頁。3.機器人制造調試第十六頁，共35頁。機械制造機械模塊制造履帶底盤模塊（移動）轉動套件模塊（轉動，定位）機械手模塊（夾持，感覺）動力主控模塊（發(fā)光、電源、主控）第十七頁，共35頁。機械裝配直徑：22厘米高度：18厘米體積小動作完備第十八頁，共35頁。機械裝配機械裝配現(xiàn)場132個零件，87個加工件，兩百左右的螺絲第十九頁，共35頁。全景視覺反光鏡設計制造實現(xiàn)機器人360度1米范圍內的圖像觀測第二十頁，共35頁。全景視覺反光鏡設計制造鏡頭焦距f：8mmCCD最小半徑（實測）1mm反射鏡與ccd距離H：130mm視場角：100度反射鏡口徑：D=32.5mm反射鏡厚度h=9.17mm第二十一頁，共35頁。電路制造機器人控制電路均設計完成。電路調試團隊目前正在調試模塊電路配電調試第二十二頁，共35頁。電裝雛形電源管理電機驅動總線通訊傳感測量光源控制語音功放液晶顯示紅外遙控電磁保護等第二十三頁，共35頁?？刂瞥绦?軟件框架設計了一套統(tǒng)一的軟件控制框架體系，用于對機器人各個功能模塊的控制，該體系框架具有自動組態(tài)，在線調試，兼容控制，模式統(tǒng)一，協(xié)議通訊等特點。第二十四頁，共35頁。4.需要解決的問題第二十五頁，共35頁。機載超聲雷達，紅外接近開關在機器人腰帶的一周，設計8組甚至16組超聲波收發(fā)器以及紅外發(fā)收發(fā)器，做到探測周圍360度遠近物體的傳感器，難點在于傳感器的尺寸以及相互干擾的消除。此組傳感器是自動導航的關鍵。第二十六頁，共35頁。慣性導航數(shù)據(jù)融合制作了陀螺儀，加速度計，磁場傳感器的航姿參考系統(tǒng)如何利用卡爾曼濾波器融合三種傳感器數(shù)據(jù)，得到航姿四元數(shù)慣導系統(tǒng)如何定位第二十七頁，共35頁。群機器人的自動避障算法設計目標索引，自主避障的導航算法。尤其在群機器人的情況下，彼此互為障礙，而且還在移動，如何實現(xiàn)其導航算法第二十八頁，共35頁。什么模型和方法驗證哪些理論群機器人如何建模有什么理論可以描述群機器人的運動特性如何利用這些理論更好的操控機器人第二十九頁，共35頁。多機器人恐慌心理仿真如何在程序中實現(xiàn)恐慌如何把恐慌影響傳導到機器人的行為，能否形成擁塞，旋渦等行為涌現(xiàn)疏散準則如何設計，需要機器人有個什么樣的“心理”能否把“心理”形成計算程序。第三十頁，共35頁。人工干預系統(tǒng)如何建立人工干預系統(tǒng)如何與仿真平臺相結合需要什么干預規(guī)則，何種干預形式機器人能明白？局部信息如何可以形成全局干預規(guī)則第三十一頁，共35頁。5.階段工作總結第三十二頁，共35頁。機器人火災疏散實驗階段總結完成機器人基本功能的硬件設計：包括履帶行