機(jī)器人模擬火災(zāi)下恐慌疏散人群行為之進(jìn)展第一頁，共35頁。報(bào)告提綱項(xiàng)目簡介項(xiàng)目規(guī)劃機(jī)器人制造調(diào)試需要解決的問題階段工作總結(jié)第二頁，共35頁。1.項(xiàng)目簡介第三頁，共35頁。項(xiàng)目簡介目標(biāo)：在仿真火場的環(huán)境中，用群機(jī)器人來模擬人群的逃生行為，以及因心理恐慌而產(chǎn)生的沖撞、擁塞、渦旋等群體行為。用以設(shè)計(jì)合理的疏散規(guī)則、高效的疏散通道、實(shí)用的人工干預(yù)疏散系統(tǒng)。組成：機(jī)器人本體仿真火場環(huán)境人工干預(yù)系統(tǒng)第四頁，共35頁。2.項(xiàng)目規(guī)劃第五頁，共35頁。開發(fā)步驟基本功能機(jī)器人基本功能（運(yùn)動、傳感）實(shí)驗(yàn)室基本功能（監(jiān)控、充電）導(dǎo)航避障機(jī)器人目標(biāo)導(dǎo)航、自主避障目標(biāo)規(guī)劃對于復(fù)雜任務(wù)可以規(guī)劃、分步、調(diào)度執(zhí)行疏散仿真機(jī)器人在模擬火災(zāi)環(huán)境中運(yùn)行建立人工干預(yù)疏散系統(tǒng)第六頁，共35頁。項(xiàng)目規(guī)劃制造具有基本功能的移動機(jī)器人建立實(shí)驗(yàn)室智能服務(wù)空間設(shè)計(jì)機(jī)器人自主傳感避障仿真軟件提高機(jī)器人和空間的傳感能力用仿真軟件來設(shè)計(jì)驗(yàn)證疏散準(zhǔn)則在實(shí)驗(yàn)室建立火場模擬環(huán)境實(shí)驗(yàn)機(jī)器人在模擬火場中運(yùn)行的狀況建立人工干預(yù)疏散系統(tǒng)第七頁，共35頁。制造有基本功能的移動機(jī)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(shí)驗(yàn)室智能服務(wù)空間建立密閉恒溫恒濕的實(shí)驗(yàn)環(huán)境利用機(jī)器視覺技術(shù)為機(jī)器人提供全局定位服務(wù)。為提高機(jī)器視覺的識別能力，對實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行光源改造，大面積添加白光LED照明。使用無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為機(jī)器人提供無線通訊連接服務(wù)設(shè)計(jì)機(jī)器人自動充電站，使機(jī)器人不間斷仿真運(yùn)行。安裝計(jì)算服務(wù)器，為機(jī)器人仿真，程序控制，環(huán)境服務(wù)提供計(jì)算基礎(chǔ)。第九頁，共35頁。機(jī)器人自主傳感蔽障仿真軟件為使機(jī)器人具有目標(biāo)導(dǎo)航，自主避障的功能。設(shè)計(jì)一套仿真軟件，通過軟件算法來實(shí)現(xiàn)移動機(jī)器人的目標(biāo)導(dǎo)航，自主避障功能。第十頁，共35頁。提高機(jī)器人和空間的傳感能力設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)機(jī)器人導(dǎo)航避障提供支持。地圖掃描，目標(biāo)慣導(dǎo)。第十一頁，共35頁。設(shè)計(jì)軟件仿真疏散算法在機(jī)器人導(dǎo)航避障的基礎(chǔ)上為機(jī)器人提出更高更復(fù)雜的要求，比如要求機(jī)器人可以具有災(zāi)難自主疏散能力。這需要設(shè)計(jì)驗(yàn)證疏散準(zhǔn)則。擬開發(fā)一套用于群機(jī)器人疏散實(shí)驗(yàn)的仿真程序。即節(jié)省硬件運(yùn)行維護(hù)成本，又可以方便獲取仿真數(shù)據(jù)。軟件便于在團(tuán)隊(duì)小組之間傳播，各自實(shí)驗(yàn)疏散準(zhǔn)則。第十二頁，共35頁。實(shí)驗(yàn)室建立火場模擬環(huán)境設(shè)計(jì)安裝互動地面系統(tǒng)，用于改變地面顏色，來模擬火災(zāi)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(shí)驗(yàn)機(jī)器人在模擬火場中狀況在實(shí)驗(yàn)室實(shí)際情況下，驗(yàn)證疏散準(zhǔn)則的可行性第十四頁，共35頁。建立人工干預(yù)疏散系統(tǒng)把人工干預(yù)疏散系統(tǒng)嵌入仿真平臺第十五頁，共35頁。3.機(jī)器人制造調(diào)試第十六頁，共35頁。機(jī)械制造機(jī)械模塊制造履帶底盤模塊（移動）轉(zhuǎn)動套件模塊（轉(zhuǎn)動，定位）機(jī)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(jī)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(jī)械裝配機(jī)械裝配現(xiàn)場132個(gè)零件，87個(gè)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(shè)計(jì)制造實(shí)現(xiàn)機(jī)器人360度1米范圍內(nèi)的圖像觀測第二十頁，共35頁。全景視覺反光鏡設(shè)計(jì)制造鏡頭焦距f：8mmCCD最小半徑（實(shí)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(jī)器人控制電路均設(shè)計(jì)完成。電路調(diào)試團(tuán)隊(duì)目前正在調(diào)試模塊電路配電調(diào)試第二十二頁，共35頁。電裝雛形電源管理電機(jī)驅(qū)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(hù)等第二十三頁，共35頁?？刂瞥绦?軟件框架設(shè)計(jì)了一套統(tǒng)一的軟件控制框架體系，用于對機(jī)器人各個(gè)功能模塊的控制，該體系框架具有自動組態(tài)，在線調(diào)試，兼容控制，模式統(tǒng)一，協(xié)議通訊等特點(diǎn)。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(jī)載超聲雷達(dá)，紅外接近開關(guān)在機(jī)器人腰帶的一周，設(shè)計(jì)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(yuǎn)近物體的傳感器，難點(diǎn)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(dǎo)航的關(guān)鍵。第二十六頁，共35頁。慣性導(dǎo)航數(shù)據(jù)融合制作了陀螺儀，加速度計(jì)，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(dǎo)系統(tǒng)如何定位第二十七頁，共35頁。群機(jī)器人的自動避障算法設(shè)計(jì)目標(biāo)索引，自主避障的導(dǎo)航算法。尤其在群機(jī)器人的情況下，彼此互為障礙，而且還在移動，如何實(shí)現(xiàn)其導(dǎo)航算法第二十八頁，共35頁。什么模型和方法驗(yàn)證哪些理論群機(jī)器人如何建模有什么理論可以描述群機(jī)器人的運(yùn)動特性如何利用這些理論更好的操控機(jī)器人第二十九頁，共35頁。多機(jī)器人恐慌心理仿真如何在程序中實(shí)現(xiàn)恐慌如何把恐慌影響傳導(dǎo)到機(jī)器人的行為，能否形成擁塞，旋渦等行為涌現(xiàn)疏散準(zhǔn)則如何設(shè)計(jì)，需要機(jī)器人有個(gè)什么樣的“心理”能否把“心理”形成計(jì)算程序。第三十頁，共35頁。人工干預(yù)系統(tǒng)如何建立人工干預(yù)系統(tǒng)如何與仿真平臺相結(jié)合需要什么干預(yù)規(guī)則，何種干預(yù)形式機(jī)器人能明白？局部信息如何可以形成全局干預(yù)規(guī)則第三十一頁，共35頁。5.階段工作總結(jié)第三十二頁，共35頁。機(jī)器人火災(zāi)疏散實(shí)驗(yàn)階段總結(jié)完成機(jī)器人基本功能的硬件設(shè)計(jì)：包括履帶行