Emergency evacuation describes a complex situation involving time-critical decision-making by evacuees. Mobile robots are being actively explored as a potential solution to provide timely guidance. In this work, we study a robot-guided crowd evacuation problem where a small group of robots is used to guide a large human crowd to safe locations. The challenge lies in how to utilize micro-level human-robot interactions to indirectly influence a population that significantly outnumbers the robots to achieve the collective evacuation objective. To address the challenge, we follow a two-scale modeling strategy and explore mean-field hydrodynamic models which consist of a family of microscopic social-force models that explicitly describe how human movements are locally affected by other humans, the environment, and the robots, and associated macroscopic equations for the temporal and spatial evolution of the crowd density and flow velocity. We design controllers for the robots such that they not only automatically explore the environment (with unknown dynamic obstacles) to cover it as much as possible but also dynamically adjust the directions of their local navigation force fields based on the real-time macro-states of the crowd to guide the crowd to a safe location. We prove the stability of the proposed evacuation algorithm and conduct a series of simulations (involving unknown dynamic obstacles) to validate the performance of the algorithm.


翻译:紧急疏散描述的是一个复杂的情况,涉及疏散人员在时间上必须做出决策。移动机器人正在积极探索,作为提供及时指导的潜在解决方案。在这项工作中,我们研究一个机器人引导人群疏散问题,即利用一小群机器人引导大批人类进入安全地点。挑战在于如何利用微型人类机器人相互作用间接影响一个大大超过机器人人数的人口,以实现集体疏散目标。为了应对这一挑战,我们遵循一个双尺度的模型战略,并探索由微缩社会力量模型组成的平均场流体动力模型,这些模型明确描述人类运动如何在当地受到其他人类、环境和机器人的影响,以及相关的宏观方程式等式,以引导人群密度和流动速度的时空演进。我们设计机器人控制器,以便它们不仅自动探索环境(有未知的动态障碍)以尽可能多地覆盖环境,而且还动态地调整其本地导航力场的方向,以实时宏观社会力量模型为基础,明确描述人类运动如何在当地受到其他人类、环境和机器人的影响。我们设计机器人及相关的宏观方程式等式等式等式等式等式等式等式等式等式的动作,用以指导人群的动态演化定位。我们所拟测算的人群的演动的演算。</s>

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ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
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