CN113570958B - 一种模拟行人疏散的人控机器人平台 - Google Patents

一种模拟行人疏散的人控机器人平台 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种模拟行人疏散的人控机器人平台，包括：机器人运动实体平台、云服务器、云数据库、定位设备、一一对应的多个实体机器人和多个用户前端，涉及安全模拟装置领域和移动机器人领域。本申请中用户前端界面显示的内容可以模拟真实的行人疏散场景，通过用户前端控制对应的实体机器人运动，可以较为真实的模拟行人疏散过程，云数据库存储行人疏散过程中相关信息，以便可以根据所述相关信息分析行人的疏散行为和疏散决策。

Description

一种模拟行人疏散的人控机器人平台
技术领域
本申请涉及安全模拟装置领域和移动机器人领域，特别是涉及一种模拟行人疏散的人控机器人平台。
背景技术
长期以来，人群动力学一直是一个在广泛领域中引起极大兴趣的问题，涉及物理学中的人类集体行为、交通运输中的交通流控制、建筑科学中的结构设计和安全科学中的大规模事件管理等。人群动力学模型在这些领域起着决定性的作用，通过人群动力学模型可以观察到人群中的各种行为模式和道德行为。
相关技术中的人群动力学模型，不能精细地刻画个体，不能很好地反应人群行为规律，难以统计人群在疏散过程中的道德决策，且场景只能依靠用户想象，很难体现人群之间的物理约束。
发明内容
鉴于上述问题，本发明实施例提供了一种模拟行人疏散的人控机器人平台，以便克服上述问题或者至少部分地解决上述问题。
本发明实施例提供了一种模拟行人疏散的人控机器人平台，包括：机器人运动实体平台、云服务器、云数据库、定位设备、一一对应的多个实体机器人和多个用户前端，
所述实体机器人受对应的用户前端的控制，在所述机器人运动实体平台上运动；
所述定位设备获得所述多个实体机器人的位姿数据并上传给所述云数据库，所述云服务器从所述云数据库中读取所述多个实体机器人的位姿数据，并推送给对应的用户前端；
所述用户前端根据对应的实体机器人的位姿数据，在界面上显示对应的实体机器人的虚拟形象、用于控制对应的实体机器人的摇杆、对应的实体机器人的环境信息、所述环境信息至少包括：相邻的实体机器人的虚拟形象；
所述云服务器将预先配置的险情疏散位置，与所述多个实体机器人的位姿数据比较，确定视野范围内覆盖险情疏散位置的目标虚拟形象对应的目标用户前端，并控制所述目标用户前端的界面显示所述险情疏散位置以及信息弹框；所述险情疏散位置包括以下至少一者：险情位置、逃生出口的位置、死胡同、凹坑位置；
所述目标用户前端检测用户针对所述信息弹框的动作，并将所述动作转发给所述云服务器；
所述云服务器根据所述动作，确定是否向所述目标虚拟形象周围的其他虚拟形象对应的用户前端发送关于险情疏散位置的信息弹框；
所述云数据库存储行人疏散过程的相关信息，至少包括：所述多个用户前端检测到的用户针对信息弹窗的动作、所述多个实体机器人的位置轨迹。
可选地，所述定位设备包括：摄像头和本地主机；其中，所述摄像头布设在所述机器人运动实体平台的顶部，每个实体机器人的顶端贴有一个二维码；
所述摄像头获取所述多个实体机器人的包含二维码的实时视频数据，并传输给所述本地主机；
所述本地主机对所述包含二维码的实时视频数据进行处理，获得所述多个实体机器人的位姿数据。
可选地，所述信息弹框包括是否通知他人所述险情疏散位置信息的选择信息；
所述目标用户前端检测到用户针对所述信息弹框的动作为选择通知他人所述险情疏散位置信息的通知动作时，将所述通知动作转发给所述云服务器；
所述云服务器自接收到所述通知动作的时刻起，每隔预设时间，向所述目标虚拟形象周围任一未知所述险情疏散位置信息的虚拟形象对应的用户前端，发送关于所述险情疏散位置的信息弹框；
所述目标用户前端自检测到所述通知动作的时刻起，将所述目标实体机器人设置为暂停运动状态。
可选地，所述其他虚拟形象对应的用户前端接收并显示所述关于险情疏散位置的信息弹框，在检测到用户针对所述关于险情疏散位置的信息弹框的动作为选择相信所述险情疏散位置信息的相信动作时，将所述相信动作转发给所述云服务器；
所述云服务器在接收到每名其他虚拟形象对应的用户前端发送的相信动作时，向所述目标用户前端发送是否停止通知的信息弹框，其中，所述是否停止通知的信息弹框包含已通知人数；
所述目标用户前端在检测到停止通知动作时，将所述目标实体机器人设置为可运动状态，并将所述停止通知动作转发给所述云服务器。
可选地，所述用户前端界面上显示所相邻的实体机器人的虚拟形象包括：
所述云服务器根据每个所述实体机器人的位姿数据，确定处于彼此视野范围内的实体机器人；
所述云服务器将所述处于彼此视野范围内的实体机器人的虚拟形象，显示在各自对应的用户前端界面上；
所述云服务器确定所述实体机器人不在彼此视野范围内时，从各自对应的用户前端界面上，将所述不在彼此视野范围内的实体机器人的虚拟形象进行隐藏。
可选地，所述云服务器根据所述实体机器人的位姿数据，确定所述实体机器人是否终止，所述实体机器人终止包括所述实体机器人成功逃离或死亡；
所述云服务器向所述多个用户前端广播所述终止的实体机器人的终止信息；
所述每个用户前端响应于接收到的所述终止信息，从所述界面中删除所述终止的实体机器人所对应的虚拟形象。
可选地，所述实体机器人为E-puck2机器人；
所述E-puck2机器人连接本地路由器；
将所述E-puck2机器人的端口在所述本地路由器中进行映射，记录每个所述E-puck2机器人的端口号；
所述云服务器通过连接所述本地路由器的公网IP以及所述E-puck2机器人的端口号，连接所述E-puck2机器人。
可选地，所述云服务器控制所述险情在所述用户前端界面中按预设速度进行扩散；
所述云服务器设置所述目标虚拟形象和周围的其他虚拟形象的最大距离；
所述云服务器设置所述实体机器人的运动速度。
可选地，所述云服务器从所述云数据库中读取行人疏散过程的相关信息；
所述云服务器根据所读取的信息，分析行人的疏散行为和疏散决策，以及生成建筑结构优化信息。
可选地，所述云服务器向不同的用户前端推送不同的目标，包括：逃生成功或在帮助他人的情况下逃生成功或帮助他人逃生成功；
所述用户前端界面显示相应的目标，以使所述用户通过摇杆控制对应的实体机器人，完成所述目标。
本发明实施例包括以下优点：
本实施例中，所述实体机器人受对应的用户前端的控制，在所述机器人运动实体平台上运动；所述定位设备获得所述多个实体机器人的位姿数据并上传给所述云数据库，所述云服务器从所述云数据库中读取所述多个实体机器人的位姿数据，并推送给对应的用户前端；所述用户前端根据对应的实体机器人的位姿数据，在界面上显示对应的实体机器人的虚拟形象、用于控制对应的实体机器人的摇杆、对应的实体机器人的环境信息、所述环境信息至少包括：相邻的实体机器人的虚拟形象；所述云服务器将预先配置的险情疏散位置，与所述多个实体机器人的位姿数据比较，确定视野范围内覆盖险情疏散位置的目标虚拟形象对应的目标用户前端，并控制所述目标用户前端的界面显示所述险情疏散位置以及信息弹框；所述险情疏散位置包括以下至少一者：险情位置、逃生出口的位置、死胡同、凹坑位置；所述目标用户前端检测用户针对所述信息弹框的动作，并将所述动作转发给所述云服务器；所述云服务器根据所述动作，确定是否向所述目标虚拟形象周围的其他虚拟形象对应的用户前端发送关于险情疏散位置的信息弹框；所述云数据库存储行人疏散过程的相关信息，至少包括：所述多个用户前端检测到的用户针对信息弹窗的动作、所述多个实体机器人的位置轨迹。
如此，用户前端显示的界面包括实体机器人的虚拟形象及其视野范围内的环境(包括其他实体机器人、险情疏散位置)，通过用户前端页面的摇杆可以控制实体机器人在机器人实体平台上运动；当用户前端界面显示险情疏散位置时，可以根据用户动作将险情疏散位置信息发送给所对应的实体机器人周围的其它实体机器人；云数据库存储行人疏散过程中相关信息。
从而，存储的每个实体机器人的运动轨迹，可以反映人群在疏散过程中的运动规律；根据存储的每个用户前端的操作，可以分析人群在疏散过程中的道德决策；用户前端界面显示的实体机器人的虚拟形象及其视野范围内的环境，可以模拟实际的逃生过程中的场景；实体机器人在机器人运动实体平台的运动受到物理特性约束，可以反映人群之间的物理约束。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例中一种模拟行人疏散的人控机器人平台的示意图；
图2是本发明实施例中另一种模拟行人疏散的人控机器人平台的示意图；
图3是本发明实施例中一种E-puck2机器人跨WIFI通讯的方法的步骤流程图；
图4是本申请实施例中发现逃生信息时的弹框逻辑图；
图5是本发明实施例中监控端界面示意图。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。
为了更准确地模拟出行人在紧急疏散时的疏散行为和疏散决策，本发明实施例提出了一种模拟行人疏散的人控机器人平台，每名用户通过一个用户前端控制一个代表自身的实体机器人，在自己的用户前端实时看到对应的实体机器人及所处环境的相关信息。用户在发现险情信息或者有意义的环境信息时可以选择是否通知尚未发现该信息的用户。通过该模拟行人疏散的人控机器人平台，可以模拟真实的行人疏散过程，并根据模拟的行人疏散过程中的实体机器人的位置轨迹和用户的所做的决策，获取行人在疏散时是疏散行为和疏散决策。
参照图1所示，示出了本发明实施例中一种模拟行人疏散的人控机器人平台的示意图。如图1所示，该模拟行人疏散的人控机器人平台包括：机器人运动实体平台、云服务器、云数据库、定位设备、一一对应的多个实体机器人和多个用户前端。
所述实体机器人受对应的用户前端的控制，在所述机器人运动实体平台上运动；
所述定位设备获得所述多个实体机器人的位姿数据并上传给所述云数据库，所述云服务器从所述云数据库中读取所述多个实体机器人的位姿数据，并推送给对应的用户前端；
所述用户前端根据对应的实体机器人的位姿数据，在界面上显示对应的实体机器人的虚拟形象、用于控制对应的实体机器人的摇杆、对应的实体机器人的环境信息、所述环境信息至少包括：相邻的实体机器人的虚拟形象；
所述云服务器将预先配置的险情疏散位置，与所述多个实体机器人的位姿数据比较，确定视野范围内覆盖险情疏散位置的目标虚拟形象对应的目标用户前端，并控制所述目标用户前端的界面显示所述险情疏散位置以及信息弹框；所述险情疏散位置包括以下至少一者：险情位置、逃生出口的位置、死胡同、凹坑位置；
所述目标用户前端检测用户针对所述信息弹框的动作，并将所述动作转发给所述云服务器；
所述云服务器根据所述动作，确定是否向所述目标虚拟形象周围的其他虚拟形象对应的用户前端发送关于险情疏散位置的信息弹框；
所述云数据库存储险情疏散过程的相关信息，至少包括：所述多个用户前端检测到的用户针对信息弹窗的动作、所述多个实体机器人的位置轨迹。
利用机器人运动实体平台模拟行人疏散的场地，机器人运动实体平台包括挡板，挡板用于模拟墙体以构成房间、道路、死胡同、出口等。机器人运动实体平台的行走面可以为2*2*0.4m的白色烤漆平面，挡板可以为1867*110*8mm的钢化玻璃挡板。
利用多个实体机器人模拟进行疏散的人群，并以虚拟形象显示在对应的用户前端界面。实体机器人可以为双轮结构，只能进行前进、后退、原地顺时针旋转以及原地逆时针旋转的运动，可以设置20个实体机器人。
定位设备获得实体机器人的位姿数据并上传至云数据库，云服务器从云数据库中读取多个实体机器人的位姿数据，并将各实体机器人的位姿数据推送给对应的用户前端，以在用户前端生成对应的实体机器人的虚拟形象。实体机器人和对应的虚拟形象的运动方向、速度是对应的。可以理解的是，虚拟形象和用户前端也是一一对应的。可选地，实体机器人的位姿数据，可以是实体机器人对自身的位姿数据进行采集之后实时上传给云服务器。
用户前端可以为一个人控机器人的应用，为了呈现三维运动效果，使用到的开发游戏引擎为Unity(一种游戏引擎)。该应用主要包括用户中心和显示界面。用户中心主要包括用户前期注册、登录、ID分配、规则解读等和用户信息相关的功能模块。显示界面主要包括对应的实体机器人的虚拟形象、用于控制对应的实体机器人的摇杆、对应的实体机器人的环境信息，其中环境信息包括相邻的实体机器人的虚拟形象。
用户前端界面显示的实体机器人的虚拟形象，和机器人运动实体平台上实体机器人是一一对应的；虚拟形象所处的虚拟的行人疏散场地，是和机器人运动实体平台一一对应的。通过用户前端界面控制对应的实体机器人进行运动，用户前端界面显示的实体机器人的虚拟形象，根据对应的实体机器人的运动，在界面中进行相应的运动。虚拟形象是实体机器人的对应，实体机器人受物理约束，因此对应的虚拟形象不会存在穿模现象，从而可以体现人群之间的物理约束。
用户通过拖动用户前端界面上的摇杆可以控制对应的实体机器人进行相应的运动，向上滑动为控制实体机器人向前运动，向下滑动为控制实体机器人向后运动，向左滑动为实体机器人原地逆时针旋转，向右滑动为机器人原地顺时针旋转。其中，每个用户前端和云服务器通信相连，实体机器人的运动速度可以通过云服务器统一配置。可选地，用户前端控制实体机器人运动方向的方式除了摇杆，还可以为轮盘滑动方式、上下左右方向键共同控制方式等。
随着用户前端界面中虚拟形象的运动，界面中可以显示虚拟形象对应的环境信息。界面中显示的虚拟的行人疏散场地是和机器人运动实体平台一一对应的，因此可以设置虚拟形象的视野范围为和虚拟形象同一空间内，或者一个固定大小扇形，或者呈扇形散开的多条射线，该射线在遇到墙体、其它虚拟形象等被阻隔。设置的虚拟形象的视野范围是可调节的。其中，处于同一空间表征处于同一房间内、同一条道路上、同一片开阔平面上等。
在虚拟形象的视野范围覆盖内的虚拟行人疏散场地、相邻的实体机器人对应的虚拟形象、险情等，认为是可观测到的，将虚拟形象观测到的场景进行显示；可以根据实际需求设置显示过的虚拟行人疏散场地一直显示，或脱离视野范围后不再进行显示；会运动的相邻的实体机器人对应的虚拟形象和会扩散的险情，通常设置为在脱离视野范围后不再进行显示。例如，虚拟形象初始处于一房间中，用户前端界面中可以显示该房间中场景；当虚拟形象移动出该房间，则用户前端界面中可以显示该房间外面的场景。
可选地，作为一个实施例，所述用户前端界面上显示所相邻的实体机器人的虚拟形象包括：
所述云服务器根据每个所述实体机器人的位姿数据，确定处于彼此视野范围内的实体机器人；
所述云服务器将所述处于彼此视野范围的实体机器人的虚拟形象，显示在各自对应的用户前端界面上；
所述云服务器确定所述实体机器人不处于彼此视野范围时，从各自对应的用户前端界面上，将所述不处于彼此视野范围的实体机器人的虚拟形象进行隐藏。
因为各实体机器人对应的虚拟形象是不断运动的，如果根据每个用户前端对应的虚拟形象彼此的空间、位置关系，确定是否在用户前端显示其它虚拟形象，需要先获取每个用户终端页面的虚拟形象位置，再将各虚拟形象融合在同一场景中，然后再确定是否在各自的视野范围内；具有操作复杂、延时高的缺点，因此，本申请提出直接实时获取机器人运动实体平台上各实体机器人之间的位置关系，然后确定各实体机器人彼此之间是否可被观测，如此操作简单且能够保证实时性。
具体地，云服务器根据获取到的每个实体机器人的位姿数据，结合实体机器人的视野范围，可以确定处于彼此视野范围的实体机器人。其中，实体机器人的视野范围和虚拟形象的视野范围是对应的、可调整的。可以理解的是，实体机器人A在实体机器人B的视野范围内，则实体机器人B也在实体机器人A的视野范围内。
可选地，当设置的实体机器人的视野范围为同一空间时，则将处于同一空间内的实体机器人，认为是处于彼此的视野范围内的。处于同一空间表征处于同一房间内、同一条道路上、同一片开阔平面上等。因此，将处于同一空间内的实体机器人的虚拟形象，显示在各自对应的用户前端界面上。例如，同处一个房间内的实体机器人A和实体机器人B，则在实体机器人A对应的用户前端上显示实体机器人B对应的虚拟形象，在实体机器人B对应的用户前端上显示实体机器人A对应的虚拟形象。
当云服务器根据各实体机器人的位姿数据，确定实体机器人不在同一空间内，则将不在同一空间内的实体机器人的虚拟形象，从各自对应的用户前端界面进行隐藏。例如，同处一个房间内的实体机器人A和实体机器人B，当实体机器人运动出该房间后，则在实体机器人A对应的用户前端上隐藏实体机器人B对应的虚拟形象，在实体机器人B对应的用户前端上显示实体机器人A对应的虚拟形象。
如此，可以更加快速、方便地确定是否在用户前端界面显示其它实体机器人对应的虚拟形象。
可选地，所述用户前端界面上显示所相邻的实体机器人的虚拟形象还包括：所述实体机器人实时采集图像，并发送给所述云服务器；所述云服务器识别所述实体机器人实时采集的图像中是否包含其他实体机器人；所述云服务器在确定所述实体机器人实时采集的图像中包含其他实体机器人，控制所述用户前端的界面上显示其他实体机器人的虚拟形象。
用户前端界面的险情位置、出口位置、死胡同位置等，是在虚拟形象的视野范围覆盖之后相应进行显示。而用户前端界面的其它实体机器人的虚拟形象，是通过实体机器人获取到的。实体机器人通过自身的摄像头实时采集图像并发送给云服务器，云服务器识别所述图像中是否包含其它实体机器人，在包含其它实体机器人的情况下，用户前端的界面上显示其它实体机器人的虚拟形象。如此，通过识别实体机器人实时采集的图像中是否包含其它机器人，可以确定是否在用户前端的界面显示其它机器人，且仅仅只需对实体机器人采集的图像进行识别，而无需考虑各虚拟形象之间的相对运动关系等，可以节省计算资源。
险情疏散位置包括险情位置、逃生出口的位置、死胡同、凹坑位置。险情可以是火灾，其中火焰等元素是三维且实时扩散的，火灾源位置、火焰扩散速度和扩散方向都是可以通过云服务器进行配置的。
云服务器将预先配置的险情发送给用户前端，并在用户前端对应的虚拟形象观测到该险情时，在该用户前端的界面显示该虚拟形象观测到的险情部分。
云服务器发送险情源给用户前端，向原地转动360°后可以观测到该险情源的目标虚拟形象对应的目标用户前端发送“您已发现险情源，是否通知其他人？【是/否】”的信息弹框，其中“【】”内的内容代表两个按钮。当目标用户前端检测到用户针对该弹框的动作为“是”时，云服务器根据该动作，随机向目标虚拟形象周围、未知险情源信息的虚拟形象对应的用户前端发送关于该险情源信息的弹框。
当险情源扩散后，向观测到该扩散后险情的虚拟形象对应的用户前端发送“您已发现险情，是否通知其他人？【是/否】”的信息弹框，其中“【】”内的内容代表两个按钮。当用户前端检测到用户针对该弹框的动作为“是”时，云服务器根据该动作，随机向该虚拟形象周围、未知该扩散后险情的虚拟形象对应的用户前端发送关于该扩散后险情的弹框。
同理，虚拟形象发现逃生出口的位置、死胡同、凹坑位置等，向该虚拟形象对应的用户前端发送相应的询问是否通知他人的信息弹框，并在用户选择通知时，随机向该虚拟形象周围、未知该信息的虚拟形象对应的用户前端发送关于该信息的弹框。
可选地，作为一个实施例，所述信息弹框包括是否通知他人所述险情疏散位置信息的选择信息；
所述目标用户前端检测到用户针对所述信息弹框的动作为选择通知他人所述险情疏散位置信息的通知动作时，将所述通知动作转发给所述云服务器；
所述云服务器自接收到所述通知动作的时刻起，每隔预设时间，向所述目标虚拟形象周围任一未知所述险情疏散位置信息的虚拟形象对应的用户前端，发送关于所述险情疏散位置的信息弹框；
所述目标用户前端自检测到所述通知动作的时刻起，将所述目标实体机器人设置为暂停运动状态。
目标虚拟形象周围的虚拟形象是指，和目标虚拟形象之间的距离小于预设的最大距离的虚拟形象。
云服务器接收到开始通知动作后，每隔预设时间，向目标虚拟形象周围任一未知险情疏散位置信息的虚拟形象对应的用户前端，发送关于该险情疏散位置信息的信息弹框。因为目标用户前端的开始通知动作从而得知险情疏散位置信息的用户前端，不能再将该险情疏散位置信息通过云服务器转发给其它用户前端。目标用户前端自检测到开始通知动作的时刻起，将目标实体机器人设置为暂停运动状态。
如此，通过设置目标实体机器人暂停运动，来替代用户通知他人时对自身的逃生过程造成的消极影响，以更好地模拟实际的行人疏散过程。
可选地，作为一个实施例，所述其他虚拟形象对应的用户前端接收并显示所述关于险情疏散位置的信息弹框，在检测到用户针对所述关于险情疏散位置的信息弹框的动作为选择相信所述险情疏散位置信息的相信动作时，将所述相信动作转发给所述云服务器；
所述云服务器在接收到每名其他虚拟形象对应的用户前端发送的相信动作时，向所述目标用户前端发送是否停止通知的信息弹框，其中，所述是否停止通知的信息弹框包含已通知人数；
所述目标用户前端在检测到停止通知动作时，将所述目标实体机器人设置为可运动状态，并将所述停止通知动作转发给所述云服务器。
其它虚拟形象对应的用户前端接收并显示关于险情疏散位置的信息弹框，针对该关于险情疏散位置的信息弹框，其它用户前端的用户可以选择相信或者不相信所述险情疏散位置信息。在用户前端检测到用户针对该关于险情疏散位置的动作为选择相信该险情疏散位置信息的相信通知时，将该相信通知动作转发给云服务器。
云服务器在每接收到一个用户前端发送的相信通知动作时，向目标前端发送是否停止通知的信息弹框，其中，所述是否停止通知的信息弹框包含已通知人数。该是否停止通知的信息弹框可以为“您已帮助xx个人【停止通知】”，若目标用户前端点击【停止通知】按钮，则云服务器停止向其它用户前端发送该险情疏散位置信息；若目标用户前端不点击【停止通知】按钮，则云服务器继续向其它用户前端发送该险情疏散位置信息，并实时更新已帮助的人数。
目标用户前端在检测到用户的停止通知动作时，将目标实体机器人设置为可运动状态，并将停止通知动作转发给云服务器，以使云服务器停止向其它用户前端发送关于险情疏散位置信息的信息弹框。
如此，给予用户接收到险情疏散位置的信息弹框时，是否相信的选择权，从而能够更加真实地反映行人在疏散过程中的道德决策。同时，给予选择通知的用户停止通知的权利，并且告知其已帮助多少人，以便该用户可以决定何时停止通知，并开始进行逃离。
云数据库获取并存储行人疏散过程中所有的信息，该信息包括：多个用户前端检测到的用户针对信息弹窗的动作、多个实体机器人的位置轨迹、险情发生时间等。可选地，云数据库获取并存储每名用户的相关信息。
采用本申请实施例的技术方案，用户前端界面显示实体机器人的虚拟形象及其视野范围内的环境(包括其他实体机器人的虚拟形象、险情疏散位置等)，可以较为真实地显示行人逃生过程中的环境，而无需用户进行空想；通过用户前端控制实体机器人在机器人实体平台上运动，可以模拟行人逃生的过程；当用户前端界面显示险情疏散位置时，可以根据用户动作将险情疏散位置信息发送给所对应的实体机器人周围的其它实体机器人，用户在选择通知他人时，自身对应的实体机器人处于暂停运动状态，可以模拟逃生过程中帮助他人对自身造成的消极影响；用户是否选择帮助他人，可以模拟用户在疏散过程中的道德决策；云数据库存储行人疏散过程中相关信息，可以用于后续的分析；用户前端显示的虚拟形象是和实体机器人相对应的，受实体机器人的物理约束，虚拟形象之间不会出现穿模等问题，可以真实地反映行人疏散过程人群之间的物理约束。
可选地，作为一个实施例，参照图2所示，示出了本发明实施例中另一种模拟行人疏散的人控机器人平台的示意图，此种模拟行人疏散的人控机器人平台中还包括摄像头和本地主机。
所述定位设备包括：摄像头和本地主机；其中，所述摄像头布设在所述机器人运动实体平台的顶部，每个实体机器人的顶端贴有一个二维码；
所述摄像头获取所述多个实体机器人的包含二维码的实时视频数据，并传输给所述本地主机；
所述本地主机对所述包含二维码的实时视频数据进行处理，获得所述多个实体机器人的位姿数据。
每个实体机器人顶端贴有一个用于定位的ArUco(虚拟现实增强库)二维码。在机器人运动实体平台之上设置摄像头，对摄像头进行标定和校准。摄像头获取多个实体机器人的包含二维码的实时视频数据，并将该实时视频数据传输给本地主机。
本地主机提取该实时视频数据的视频帧，并对包含ArUco二维码的视频帧进行分析可以得到每个实体机器人的位姿数据，本地主机将位姿数据上传至云数据库，云服务器从云数据库中获取处理后的位姿数据，并推送给对应的用户前端。通过设置单位时间内提取的视频帧数量，可以调节实体机器人位置数据的更新频率。可选地，在实体机器人数量为20个时，设置实体机器人位姿数据的更新频率约为30ms，以满足模拟行人疏散过程的实时性要求。
可选地，摄像头为USB(通用串行总线)自动对焦摄像头，悬挂在机器人运动实体平台之上的天花板上。优选地，使用的相机参数可以为3264*2488像素、镜头为自动对焦85度镜头，摄像机离机器人运动实体平台的距离大概是2m，相机可测量的范围为2m×2m，像素的提取精度为1个像素，测量精度约为2mm，该精度满足用户前端界面中机器人的定位。
利用摄像头获取ArUco二维码在机器人运动实体平台上的位置，根据OpenCV(开源计算机视觉库)提供的ArUco库可以识别ArUco二维码的四个角点的像素坐标。通过计算出四个角点的坐标，就可以计算出实体机器人位姿数据。计算出实体机器人位姿数据可以参照相关技术中利用ArUco二维码得到位姿数据的方法，此处不再赘述。
采用本申请实施例的技术方案，通过摄像头采集ArUco二维码图像以获取实体机器人的位姿数据，相较于实体机器人上传自身的位姿数据，具有更高的精度，相较于采集其它图形标识以获取实体机器人的位姿数据，可以节约计算资源且保证实时性。
可选地，作为一个实施例，所述云服务器根据所述实体机器人的位姿数据，确定所述实体机器人是否终止，所述实体机器人终止包括所述实体机器人成功逃离或死亡；
所述云服务器向所述多个用户前端广播所述终止的实体机器人的终止信息；
所述每个用户前端响应于接收到的所述终止信息，从所述界面中删除所述终止的实体机器人所对应的虚拟形象。
云服务器根据实体机器人的位姿数据，确定实体机器人从出口成功逃离，则向该逃离的实体机器人对应的用户前端发送“您已成功逃离，游戏结束”的信息，并禁止该用户前端继续控制对应的实体机器人进行运动；云服务器根据实体机器人的位姿数据，确定其对应的虚拟形象处于险情范围内，则认为该实体机器人死亡，并向该死亡的实体机器人对应的用户前端发送“您已遭遇危险，游戏结束”的信息，并禁止该用户前端继续控制对应的实体机器人进行运动。成功逃离或死亡都视作实体机器人终止。
当实体机器人终止时，云服务器向用户前端广播终止的实体机器人的终止信息。每个用户前端响应于接收到的终止信息，从自身界面中删除该终止的实体机器人所对应的虚拟形象。
此外，为了防止堵塞其它实体机器人，从机器人运动实体平台中将终止的实体机器人移除。
如此，可以完善实体机器人进行疏散的过程，以更加地模拟现实的行人疏散过程。
可选地，作为一个实施例，所述实体机器人为E-puck2(伊普克)机器人；
所述E-puck2机器人连接本地路由器；
参照图3所示的E-puck2机器人和云服务器进行跨WIFI通讯方法的步骤流程图，包括：
步骤S1：将所述E-puck2机器人的端口在所述本地路由器中进行映射，记录每个所述E-puck2机器人的端口号；
步骤S2：所述云服务器通过连接所述本地路由器的公网IP以及所述E-puck2机器人的端口号，连接所述E-puck2机器人。
E-puck2(伊普克)机器人的具体配置如下：处理器：STM32F407；马达：2个步进电机；红外传感器：8个，探测距离6cm；惯性测量装置：三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴磁力计；摄像头：1个彩色摄像头，分辨率为160*120；麦克风：4个麦克风矩阵；通讯：蓝牙2、低功耗蓝牙、WiFi(wireless fidelity，无线局域网)、高速USB；电池容量：7.2V 1800mAh锂电池；满电运行时长：约2.5小时；开发环境：Linux C/C++编译器。
相关技术中，E-puck2机器人无法进行跨WIFI通讯，本发明实施例提出了一种实现E-puck2机器人跨WIFI通讯的方法，包括：先将E-puck2机器人连接本地路由器；然后将E-puck2机器人的端口在本地路由器中进行映射，并记录每个E-puck2机器人的端口号；之后云服务器通过连接本地路由器的公网IP以及E-puck2机器人的端口号，连接对应的E-puck2机器人。
E-puck2机器人在多机器人协作研究中具有较大的优势，但相关技术中E-puck2机器人只能在同一个WIFI下进行通讯，而无法进行跨WIFI通讯。本发明实施例提出了一种E-puck2机器人跨WIFI通讯的方法，以使E-puck2机器人更好地应用于本发明提出的模拟行人疏散的人控机器人平台。
可选地，作为一个实施例，所述云服务器控制所述险情在所述用户前端界面中按预设速度进行扩散；
所述云服务器设置所述目标虚拟形象和周围的其他虚拟形象的最大距离；
所述云服务器设置所述实体机器人的运动速度。
根据不同需求，可以设置险情是否扩散，并通过云服务器控制险情在用户前端界面中的扩散速度。
云服务器设置所述目标虚拟形象和周围的其他虚拟形象的最大距离，在云服务器向目标虚拟形象周围的其它虚拟形象所对应的用户前端发送险情疏散位置信息的信息弹框时，被通知其它虚拟形象和目标虚拟形象之间的距离不超过设置的最大距离。
云服务器可以预先设置实体机器人的运动速度，使每个实体机器人都以相同的运动速度进行运动。
如此，可以在用户通过用户终端控制实体机器人进行对局之前，提前配置好相关数据，以更好地模拟行人疏散过程。
可选地，作为一个实施例，所述云服务器从所述云数据库中读取险情疏散过程的相关信息；
所述云服务器根据所读取的信息，分析行人的疏散行为和疏散决策，以及生成建筑结构优化信息。
云数据库中存储了行人疏散过程中的相关信息，包括多个用户前端检测到的用户针对信息弹窗的动作、多个实体机器人的位置轨迹、险情发生的时间、险情扩散速度、事件原因等。
可选地，所述云数据库中设置了如下多个数据表以存储相关信息。云服务器从云数据库中对应的数据表读取所需的信息，根据读取到的信息分析行人疏散过程中的疏散行为和行为险情疏散决策，以及可以根据读取到的信息对建筑结果进行优化等。
参数配置方面，云服务器配置的对局信息参数，在用户通过用户终端控制实体机器人进行对局之前，通过http(HyperText Transfer Protocol，超文本传输协议)接口传递给用户，主要包括以下信息：
表一.参数配置表
Figure BDA0003198294510000171
信息收发方面，主要是需要实时传输的数据的收发，使用websocket(一种网络协议)接口进行收发，包括实体机器人群实时位置推送，险情疏散位置信息的消息弹框推送以及用户决策记录等。建立连接的前提是，用户已经登录，当前存在有效的对局，用户已经加入了对局。下面是使用websocket推送的信息表。
表二.推送信息表
Figure BDA0003198294510000181
全局监控方面，简易实时显示机器人的位置、方向以及实时环境信息，显示机器人的实时动作，且数据库记录了所有的过程信息，分为用户信息表，对局表，参与记录表，动作表，配置表，机器人信息表，机器人位置信息表。数据信息表如下所示：
首先是用户信息表，用户信息表用来注册，登录等，每一行存储一个用户的个人信息。每一列时字符串类型，可以为空。用户ID要求唯一。主key为用户ID。
表三.用户信息表
Figure BDA0003198294510000191
对局表，即多个实体机器人进行同一场对局，同一时刻只能存在一场对局。
表四.对局表
Figure BDA0003198294510000192
Figure BDA0003198294510000201
参与记录表，每个机器人参与每场对局产生一条参与记录。
表五.参与记录表
Figure BDA0003198294510000202
用户动作表，每当机器人发现危险、出口或其他信息时候，选择是否通知他人，被告知也可以选择相信他人——我们称这些为action，会有不同类型的action，一个用户在一局当中可以产生多种不同类型的action。这些数据都被记录在action表中。
表六.action表
Figure BDA0003198294510000211
后台参数配置表，记录游戏过程中的后台参数配置。
表七.后台参数置表
Figure BDA0003198294510000212
Figure BDA0003198294510000221
机器人的硬件信息表，包含连接机器人所需要的参数以及当前机器人是否可用。
表八.硬件信息表
Figure BDA0003198294510000222
实体机器人实时位置表，用来记录对局中某个实体机器人的位置轨迹。
表九.位置轨迹表
ID 机器人ID 位置x 位置y 方向 创建时间
ID Str Float Float Float timestamp
整个数据流的传递过程为，摄像头读取实体机器人的实时视频数据，本地主机处理实时视频数据并上传给云数据库，云服务器读取云数据库中的信息并推送给用户，用户前端进行实时显示，通过控制指令传输给云服务器，云服务器统一处理再通过本地路由器发送给实体机器人，从而实现用户前端对实体机器人的控制。同时用户前端的决策数据也会实时反馈给云服务器并记录云数据库中，云服务器根据此信息配置弹框逻辑。其中，发现逃生信息时的弹框逻辑如图4所示。逃生信息为险情疏散位置信息。
其操作的流程如下，首先进行摄像头的校准以及标定，开启定位设备及实体机器人等定位设备。第二、后台配置相关参数。第三、后台新建对局并且开放对局状态。第四、用户注册账户，分配实体机器人以及登陆对局。第五、后台开启对局。第六、在监控端查看对局，等待对局结束。监控端界面可以如图5所示。
可选地，作为一个实施例，所述云服务器向不同的用户前端推送不同的目标，包括：逃生成功或在帮助他人的情况下逃生成功或帮助他人逃生成功；
所述用户前端界面显示相应的目标，以使所述用户通过摇杆控制对应的实体机器人，完成所述目标。
在对局开始之前，云服务器根据不同的实验目的，可以向不同的用户前端推送不同的目标，包括：逃生成功或在帮助他人的情况下逃生成功或帮助他人逃生成功，从而获取不同想法的行人在疏散过程中的疏散行为和疏散决策，以分析不同想法的行人。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
以上对本申请所提供的一种模拟行人疏散的人控机器人平台，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种模拟行人疏散的人控机器人平台，其特征在于，包括：机器人运动实体平台、云服务器、云数据库、定位设备、一一对应的多个实体机器人和多个用户前端，
所述实体机器人受对应的用户前端的控制，在所述机器人运动实体平台上运动；
所述定位设备获得所述多个实体机器人的位姿数据并上传给所述云数据库，所述云服务器从所述云数据库中读取所述多个实体机器人的位姿数据，并推送给对应的用户前端；
所述用户前端根据对应的实体机器人的位姿数据，在界面上显示对应的实体机器人的虚拟形象、用于控制对应的实体机器人的摇杆、对应的实体机器人的环境信息、所述环境信息至少包括：相邻的实体机器人的虚拟形象；
所述云服务器将预先配置的险情疏散位置，与所述多个实体机器人的位姿数据比较，确定视野范围内覆盖险情疏散位置的目标虚拟形象对应的目标用户前端，并控制所述目标用户前端的界面显示所述险情疏散位置以及信息弹框；所述险情疏散位置包括以下至少一者：险情位置、逃生出口的位置、死胡同、凹坑位置；
所述目标用户前端检测用户针对所述信息弹框的动作，并将所述动作转发给所述云服务器；
所述云服务器根据所述动作，确定是否向所述目标虚拟形象周围的其他虚拟形象对应的用户前端发送关于险情疏散位置的信息弹框；
所述云数据库存储行人疏散过程的相关信息，至少包括：所述多个用户前端检测到的用户针对信息弹窗的动作、所述多个实体机器人的位置轨迹。
2.根据权利要求1所述的模拟行人疏散的人控机器人平台，其特征在于，所述定位设备包括：摄像头和本地主机；其中，所述摄像头布设在所述机器人运动实体平台的顶部，每个实体机器人的顶端贴有一个二维码；
所述摄像头获取所述多个实体机器人的包含二维码的实时视频数据，并传输给所述本地主机；
所述本地主机对所述包含二维码的实时视频数据进行处理，获得所述多个实体机器人的位姿数据。
3.根据权利要求1所述的模拟行人疏散的人控机器人平台，其特征在于，
所述信息弹框包括是否通知他人所述险情疏散位置信息的选择信息；
所述目标用户前端检测到用户针对所述信息弹框的动作为选择通知他人所述险情疏散位置信息的通知动作时，将所述通知动作转发给所述云服务器；
所述云服务器自接收到所述通知动作的时刻起，每隔预设时间，向所述目标虚拟形象周围任一未知所述险情疏散位置信息的虚拟形象对应的用户前端，发送关于所述险情疏散位置的信息弹框；
所述目标用户前端自检测到所述通知动作的时刻起，将所述目标实体机器人设置为暂停运动状态。
4.根据权利要求1所述的模拟行人疏散的人控机器人平台，其特征在于，
所述其他虚拟形象对应的用户前端接收并显示所述关于险情疏散位置的信息弹框，在检测到用户针对所述关于险情疏散位置的信息弹框的动作为选择相信所述险情疏散位置信息的相信动作时，将所述相信动作转发给所述云服务器；
所述云服务器在接收到每名其他虚拟形象对应的用户前端发送的相信动作时，向所述目标用户前端发送是否停止通知的信息弹框，其中，所述是否停止通知的信息弹框包含已通知人数；
所述目标用户前端在检测到停止通知动作时，将所述目标实体机器人设置为可运动状态，并将所述停止通知动作转发给所述云服务器。
5.根据权利要求1所述的模拟行人疏散的人控机器人平台，其特征在于，所述用户前端界面上显示所相邻的实体机器人的虚拟形象包括：
所述云服务器根据每个所述实体机器人的位姿数据，确定处于彼此视野范围内的实体机器人；
所述云服务器将所述处于彼此视野范围内的实体机器人的虚拟形象，显示在各自对应的用户前端界面上；
所述云服务器确定所述实体机器人不在彼此视野范围内时，从各自对应的用户前端界面上，将所述不在彼此视野范围内的实体机器人的虚拟形象进行隐藏。
6.根据权利要求1所述的模拟行人疏散的人控机器人平台，其特征在于，
所述云服务器根据所述实体机器人的位姿数据，确定所述实体机器人是否终止，所述实体机器人终止包括所述实体机器人成功逃离或死亡；
所述云服务器向所述多个用户前端广播所述终止的实体机器人的终止信息；
每个所述用户前端响应于接收到的所述终止信息，从所述界面中删除所述终止的实体机器人所对应的虚拟形象。
7.根据权利要求1所述的模拟行人疏散的人控机器人平台，其特征在于，
所述实体机器人为E-puck2机器人；
所述E-puck2机器人连接本地路由器；
将所述E-puck2机器人的端口在所述本地路由器中进行映射，记录每个所述E-puck2机器人的端口号；
所述云服务器通过连接所述本地路由器的公网IP以及所述E-puck2机器人的端口号，连接所述E-puck2机器人。
8.根据权利要求1所述的模拟行人疏散的人控机器人平台，其特征在于，
所述云服务器控制所述险情在所述用户前端界面中按预设速度进行扩散；
所述云服务器设置所述目标虚拟形象和周围的其他虚拟形象的最大距离；
所述云服务器设置所述实体机器人的运动速度。
9.根据权利要求1所述的模拟行人疏散的人控机器人平台，其特征在于，
所述云服务器从所述云数据库中读取行人疏散过程的相关信息；
所述云服务器根据所读取的信息，分析行人的疏散行为和疏散决策，以及生成建筑结构优化信息。
10.根据权利要求1所述的模拟行人疏散的人控机器人平台，其特征在于，
所述云服务器向不同的用户前端推送不同的目标，包括：逃生成功或在帮助他人的情况下逃生成功或帮助他人逃生成功；
所述用户前端界面显示相应的目标，以使所述用户通过摇杆控制对应的实体机器人，完成所述目标。
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