CN110216672A - 信息交互方法、服务器及建筑机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑工程管理技术领域，尤其涉及一种信息交互方法、服务器及建筑机器人。服务器基于建筑机器人的请求，生成目标建筑的BIM模型，并根据BIM模型生成建筑机器人所需的指令数据，最后将指令数据发送至建筑机器人以供其运作。本发明的信息交互方法，服务器根据建筑机器人的请求指令，只向建筑机器人提供其所需要的信息，同时将BIM模型的信息数据转化为建筑机器人易于读取的格式，实现了建筑机器人与BIM模型之间的信息交互，提升了交互的效率。

Description

信息交互方法、服务器及建筑机器人

技术领域

本发明涉及建筑工程管理技术领域，尤其涉及一种信息交互方法、服务器及建筑机器人。

背景技术

近年来，我国建筑工地工人老龄化和人力短缺问题愈演愈烈，制约着建筑行业发展，带来施工安全隐患和施工效率问题。随着科技的进步及建筑行业的发展，建造智能化是必然趋势。地砖铺贴机器人、喷涂机器人、砌砖机器人等建筑机器人也逐步走向工地进行施工，是建造自动化、智能化的重要表现和进步。建筑机器人通过获取建筑信息，结合施工工艺方法实现全自动施工也逐步从设想走向现实。

同时，BIM(Building Information Modeling)被广泛使用于建筑行业内，帮助实现建筑信息的集成，从建筑的设计、施工、运行直至建筑全寿命周期的终结，各种信息始终整合于一个三维模型信息数据库中，各方人员可以基于 BIM进行协同工作，有效提高工作效率、节省资源、降低成本、以实现可持续发展。

随着建筑机器人的迅猛发展，在BIM应用中需要更多考虑到建筑机器人的应用场景，同时提升机器人的作用。因此，以BIM和建筑机器人相结合，实现自动化施工是智能建造的核心。

然而，BIM模型由于包含的信息和关系过于庞杂，文件往往很大，通常有几百MB，甚至几个GB，查看和编辑都需要高性能的计算机才行，建筑机器人不能直接快速处理这些信息数据。

发明内容

本发明提供一种信息交互方法、服务器及建筑机器人，用于解决现有建筑机器人与BIM模型之间信息交互性差的问题。

一种信息交互方法，包括：

获取建筑数据请求，所述建筑数据请求包括目标建筑与目标参数；

根据所述目标建筑生成所述目标建筑的BIM模型；

基于所述BIM模型与所述目标参数生成指令数据；

将所述指令数据发送至建筑机器人以供其运作。

进一步的，生成所述指令数据包括：

将所述BIM模型参数化，生成所述BIM模型的参数；

根据所述目标参数，从所述BIM模型的参数中提取数据，生成所述指令数据。

更进一步的，生成所述指令数据还包括：

从所述BIM模型的参数中提取数据后，对所述数据进行标准化，生成所述指令数据。

更进一步的，所述标准化的过程包括：

将所述数据转化为与所述建筑机器人对应的格式。

一种信息交互方法，包括：

根据目标任务生成建筑数据请求；

将所述建筑数据请求发送至服务器；以及

接收来自所述服务器的指令数据；以及

根据所述指令数据进行操作。

进一步的，所述指令数据包括所述建筑机器人需要的所述目标建筑的几何属性数据和所述目标建筑的空间定位属性数据。

一种服务器，其特征在于，包括：

接收模块，用于接收建筑数据请求；

处理模块，用于生成目标建筑的BIM模型，以及，生成指令数据；

发送模块，用于将所述指令数据发送至建筑机器人。

进一步的，所述处理模块包括：

建模模块，用于生成目标建筑的BIM模型；

参数化模块，用于将所述BIM模型参数化，生成所述BIM模型的参数；

提取模块，用于从所述BIM模型的参数中提取数据；

标准化模块，用于对所述数据进行标准化，生成所述指令数据。

一种建筑机器人，用于对建筑物的墙壁进行喷涂，包括：

请求信息生成模块，用于根据目标任务生成建筑数据请求；

传输模块，用于将所述建筑数据请求发送至服务器；

获取模块，用于接收来自所述服务器的指令数据；

控制模块，用于读取所述指令数据，并根据所述指令数据操作所述建筑机器人对建筑物的墙壁进行喷涂；

所述请求信息生成模块、所述传输模块和所述获取模块分别与所述控制模块连接。

进一步的，所述控制模块包括：

数据处理模块，用于读取所述指令数据，并处理所述建筑机器人所需的建筑信息；

运动控制模块，用于控制所述建筑机器人的运动。

本发明提供一种信息交互方法、服务器及建筑机器人，服务器基于建筑机器人的请求，生成目标建筑的BIM模型，并根据BIM模型生成建筑机器人所需的指令数据，最后将指令数据发送至建筑机器人以供其运作。本发明的信息交互方法，服务器根据建筑机器人的请求指令，只向建筑机器人提供其所需要的信息，同时将BIM模型的信息数据转化为建筑机器人易于读取的格式，实现了建筑机器人与BIM模型之间的信息交互，提升了交互的效率。

附图说明

图1为本发明实施例一种信息交互方法的流程图；

图2为本发明实施例一种服务器的主要结构框图；

图3为本发明实施例另一种信息交互方法的流程图：

图4为发明实施例一种建筑机器人的主要结构框图；

图5为本发明实施例一种建筑机器人与BIM平台的信息交互方法的流程图；

图6为本发明实施例一种建筑机器人与BIM平台的信息交互方法的示意图；

图7为发明实施例一种建筑机器人与BIM平台的信息交互方法流程图；

图8为一栋建筑的BIM三维模型图；

图9为图8中的BIM模型的部分数据信息；

图10为图8BIM模型中需要提供给喷涂建筑机器人的信息结构示意图；

图11为某个房间需要喷涂的墙面信息；

图12为需要喷涂的墙面信息数据的json表示框架；

图13为本发明实施例一种建筑机器人与BIM平台的信息交互系统的结构示意图；

图14为中间件与BIM平台和建筑机器人的连接示意图。

具体实施方式

为了更好地解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

本发明提供一种适用于建筑机器人和BIM模型之间的信息交互方法，针对不同的建筑机器人对BIM模型做不同的处理，即按用户(建筑机器人)所需的提供建筑信息，把专业的、复杂的三维模型转换成建筑机器人能够理解的数据格式，如json、xml等，如此一来，完成基于建筑机器人与BIM模型的适配，提升两者之间信息交互的速率。

实施例一

如图1所示，为本发明一种信息交互方法的流程图，包括：

S1、获取建筑数据请求，建筑数据请求包括目标建筑与目标参数；

目标建筑为建筑机器人需要进行施工作业的建筑，目标参数为目标建筑中建筑机器人进行施工作业所必须的建筑数据，例如，地砖铺贴机器人需要知道房间信息，如长宽面积等来规划铺砖，如内墙喷涂机器人需要知道房间的立面信息，如门、窗、墙面面积等来规划喷涂路径和涂料用量计算等。

S2、根据目标建筑生成目标建筑的BIM模型；

利用Revit软件，生成目标建筑的BIM模型，由于BIM模型由于包含的信息和关系过于庞杂，文件往往很大，通常有几百MB，甚至几个GB，查看和编辑都需要高性能的计算机才行，这对有限资源的建筑机器人而言是难以接受的。当然，还可以通过其它建模软件来完成目标建筑BIM模型的建立，例如ARCHICAD、Rebro等。

S3、基于BIM模型与目标参数生成指令数据；

由于建筑机器人是专用机器人，建筑机器人在施工的时候只需要知道想对应的建筑信息进行施工，不需要知道建筑的所有信息，例如地砖铺贴机器人只负责装修阶段的地砖铺贴，关注的是房间信息和地面信息，对于外墙结构是不关心的。而外墙结构是外墙喷涂机器人关注的建筑信息。因此，把BIM 里所有信息全部给到某个建筑机器人是不合理。从资源优化角度上来讲，建筑机器人只需要其关心的建筑信息即可。这样，整个BIM模型与建筑机器人的结合才会轻便合理。

S4、将指令数据发送至建筑机器人以供其运作。

由于指令数据只包括了跟建筑机器人施工需求有关的数据信息，忽略与建筑施工无关的信息，因此，数据传输的速度得以大大提升，实现按需服务的数据轻量化。

需要进一步说明的是，生成指令数据包括：

S31、将BIM模型参数化，生成BIM模型的参数。

由于BIM模型中含有整个目标建筑的所有信息，包括图形、形状等信息，而建筑机器人不能直接读取图形、形状等信息，因此需要将BIM模型参数化，也就是把BIM模型中的墙、板、柱、梁等空间等信息读取出来，参数化的BIM 模型可以存储成Excel格式、csv格式或者数据库格式。

S32、根据目标参数，从BIM模型的参数中提取数据，生成指令数据。

具体包括：从BIM模型的参数中提取数据后，对数据进行标准化，生成指令数据。标准化的作用就是，将数据转化为与建筑机器人对应的格式。对于已经提取出的符合建筑机器人施工需求的数据，为了提高传输速度以及提高建筑机器人读取的速度，需要将这些数据转换成即容易传输的形式，并且又容易被建筑机器人读取的格式。一般而言，通用性的数据格式如json、xml 是最佳的选择。

如图2所示，为一种服务器的主要结构框图，本发明的服务器用于执行上述信息交互方法，其包括：接收模块11、处理模块12、和发送模块13，处理模块12分别与接收模块11和发送模块13连接。

接收模块11，用于接收建筑数据请求；其中，接收模块11可以包括无线传输单元，这样，接收模块11可以通过无线传输的方式接收建筑数据请求。这，避免了服务器与建筑机器人之间通过线缆连接，可以扩展服务器的应用范围。

处理模块12，用于生成目标建筑的BIM模型，以及，生成指令数据；

需要进一步说明的是，处理模块12包括：

建模模块121，用于生成目标建筑的BIM模型；

参数化模块122，用于将BIM模型参数化，生成BIM模型的参数；

提取模块123，用于从BIM模型的参数中提取数据；

标准化模块124，用于对数据进行标准化，生成指令数据。

发送模块13，用于将指令数据发送至建筑机器人。同理，发送模块13也可以包括无线传输单元。

需要特别说明的是，上述信息交互方法流程是在服务器中实现运行的。当服务器与多个建筑机器人通讯连接，多个建筑机器人如果同时向服务器发送获取建筑数据请求，服务器如果同时运行S32步骤，会大大延缓服务器的运算效率，甚至会造成服务器的瘫痪；如果，服务器按顺序依次运行处理每个建筑机器人的S32步骤，则势必会造成有的机器人的等待接收指令数据的时间过长，造成信息交互效率的降低。

因此，可以设置中间件，用于实现将从BIM模型参数中提取数据进行标准化处理。每个建筑机器人对用一个中间件，每个中间件与服务器连接，这样，可以有效解决服务器的运算效率降低以及BIM模型与建筑机器人之间信息交互效率降低的问题。

实施例二

如图3所示，为本发明一种信息交互方法的流程图，包括：

L1、根据目标任务生成建筑数据请求。

建筑机器人根据预先设定的或者操作人员下达的目标任务指示，生成建筑数据请求，建筑数据请求包括目标建筑与目标参数；目标建筑为建筑机器人需要进行施工作业的建筑，目标参数为目标建筑中建筑机器人进行施工作业所必须的建筑数据；例如，操作人员对地砖铺贴机器人下达指示，则地砖铺贴机器人需要知道施工的目标建筑是哪个，还需要知道目标建筑中具体要铺贴地砖房间的信息，如长、宽和面积等信息。

L2、将建筑数据请求发送至服务器。

L3、接收来自服务器的指令数据。

建筑机器人将建筑数据请求发送至服务器后，服务器开始运行，具体运行内容见实施例一。

L4、根据指令数据进行操作。

指令数据包括建筑机器人需要的目标建筑的几何属性数据和目标建筑的空间定位属性数据。建筑机器人获取于指令数据只包括了跟建筑机器人施工需求有关的数据信息，忽略与建筑施工无关的信息，因此，数据传输的速度得以大大提升，实现按需服务的数据轻量化。同时，建筑机器人需要读取的无关信息大大减少，且指令数据已经转换为建筑机器人容易读取的格式，所以建筑机器人处理数据速度也会明显提升，提升了建筑机器人的作业效率。

如图4所示，为一种建筑机器人的主要结构框图，本发明的建筑机器人用于执行上述信息交互方法，其包括：请求信息生成模块21、传输模块22、获取模块23和控制模块24，控制模块24分别与请求信息生成模块21、传输模块22和获取模块23连接。

请求信息生成模块21，用于根据目标任务生成建筑数据请求；

传输模块22，用于将建筑数据请求发送至服务器；

获取模块23，用于接收来自服务器的指令数据；

控制模块24，用于读取指令数据，并根据指令数据操作建筑机器人。

其中，传输模块22和获取模块23均可以包括无线传输单元，这样，传输模块22可以通过无线传输的方式发送建筑数据请求，获取模块23可以通过无线传输的方式获取指令数据。这避免了服务器与建筑机器人之间通过线缆连接，可以扩展服务器的应用范围。

实施例三

本发明提供一种适用于建筑机器人的BIM平台的信息交互方法,通过对 BIM模型参数化，采用基于建筑机器人服务的数据处理方式提出建筑机器人所需的数据，并转化成json等容易传输并容易被机器人所处理的格式，进而辅助机器人识别建筑信息并实施施工操作。建筑机器人向BIM平台提出数据需求信息，BIM平台通过上述思路返回标准化数据，实现建筑机器人与BIM 平台的信息交互方法

如图5所示，为一种建筑机器人与BIM平台的信息交互方法，包括如下步骤：

101、BIM平台读取待处理的BIM模型，对BIM模型进行参数化处理，得到参数化后的数据；

BIM模型的参数化处理可采用Revit软件自带的参数化工具进行参数化，或者采用Dynamo等插件进行参数化，把BIM模型中的墙、板、柱、梁和空间等信息读取出来。参数化处理后数据，既可以直接存储至BIM平台，也可以存储至云平台，还可以既存储至BIM平台，又存储至云平台，这样可以提高数据保存的安全性；其中，参数化处理后数据可以存储成多种格式，包括 Excel格式、csv格式或者数据库格式，这可以根据实际需求进行选择。

102、机器人向BIM平台发送请求指令；

请求指令包括机器人需要的建筑的几何属性数据和建筑的空间定位属性数据。但是由于不同建筑机器人需要的建筑数据不同，需对不同建筑机器人采取不同的数据筛选，所以不同的机器人发送的请求信息是不一样的。

103、BIM平台根据请求指令从数据中，提取机器人需要的信息，BIM平台将信息发送至中间件；

为了满足不同建筑机器人施工数据的需求，采用中间件对BIM模型的参数化处理后的数据进行处理。一种建筑机器人对应一种中间件，当有新的机器人与BIM平台连接时，增添与其对应的中间件。当有新的机器人加入时，开发对应的中间件，数据的处理方式灵活。中间件对数据的操作因数据格式不同而做相应的适配，如参数化的数据是Excel格式，则对数据进行Excel格式读取，然后根据建筑机器人需求提出相应的数据。如是数据库格式，则采用sql语句进行数据操作。

104、中间件将接收到的BIM平台发送的信息，进行标准化，并将标准化后的信息发送至机器人；

标准化的过程包括：中间件将接收到的信息，转化为机器人可以读取的格。中间件对数据的标准化过程因数据格式不同而做相应的适配，如参数化的数据是Excel格式，则对数据进行Excel格式读取，然后根据建筑机器人需求提出相应的数据。如参数化的数据是数据库格式，则采用sql语句进行数据操作。一般而言，中间件需将接收到的信息转化成计算机通用数据格式，例如，json、xml等格式。然后将转化后的信息发送至机器。

105、机器人读取标准化后的信息；

机器人根据接收到的标准化后的信息进行操作，从而完成对用的施工作业内容。

需要说明的是，当BIM平台检测到BIM模型发生更新时，BIM平台会向机器人发送暂停指令，BIM平台对更新后的BIM模型进行参数化处理，得到参数化后的新数据；同时，新数据会覆盖之前的数据；BIM平台完成对更新后的BIM模型的参数化处理后，向机器人发送开启指令，重复102-105步骤。

在一些实施方式中，当BIM平台检测到BIM模型发生更新时，BIM平台会向机器人发送暂停指令，BIM平台对更新后的BIM模型进行参数化处理，得到参数化后的新数据；BIM平台完成对更新后的BIM模型的参数化处理后， BIM平台分析新数据与数据，当分析请求指令中涉及到的数据发生了变动，则BIM平台将变动后的数据发送至中间件，并向机器人发送开启指令，重复 104-105步骤。当BIM平台分析请求指令中涉及到的数据没有变动时，则向机器人发送开启指令。

实施例四

如图6所示，为一种机器人与BIM平台的信息交互方法的示意图，通过对BIM模型参数化，采用基于建筑机器人服务的数据处理方式提出建筑机器人所需的数据，并转化成json等容易传输并容易被机器人所处理的格式，进而辅助机器人识别建筑信息并实施施工操作。建筑机器人向该系统提出数据需求信息，BIM平台通过上述思路返回给机器人标准化数据。BIM模型经过模型参数化后，结合建筑机器人需求信息，进行基于建筑机器人特定需求的建筑数据筛选，然后进行施工数据标准化，最终分发到各个建筑机器人。

下面以喷涂机器人为例说明。如图7所示，为信息交互方法流程图。

如图8所示，为一栋建筑的BIM三维模型图，BIM模型为Revit软件设计一栋建筑的BIM三维模型图，以.rvt格式存储，大小114MB，BIM三维模型图非常详细地标注了该栋建筑的所有信息，对于喷涂建筑机器人而言，不需要如此大的一个文件，不需要如此详细的信息，只需要其施工相关的信息即可，即房间墙面的高度和宽度。

首先，把BIM模型中的墙板柱梁空间等信息读取出来。参数化的BIM模型可以存储成Excel格式、csv格式或者数据库格式。

以基于Revit的BIM应用软件为例，BIM模型中的基本元素包括柱、梁、板、墙四大基本类型的构件，其中构件的基本属性包括两类：几何属性和空间定位属性。例如墙的几何属性包括长度、高度、厚度属性，墙的空间定位属性包括离原点距离、x轴旋转角度、y轴旋转角度和z轴旋转角度。

Revit中的BIM模型中构件属性的读取可以通过Revit公开的二次开发 API获取，也可以通过智能建造数据提取插件可以把构件的信息提取并导出到相应的excel文档表格里面。如图9所示，为BIM模型的部分数据信息。

然后，基于喷涂建筑机器人特定需求，对上述参数化的BIM模型数据进行筛选。

喷涂建筑机器人需要的信息是房间墙面的高度和宽度。对参数化的BIM 模型进行数据查询读取，房间墙面的高度和宽度数据。需要内墙的信息就读取内墙的信息，需要外墙的信息就读取外墙的信息。因此，对于图8所示的建筑物而言，需要提供给喷涂建筑机器人的信息结构如图10所示。

最后，将提取的建筑施工数据标准化，并发送至喷涂建筑机器人。

对于喷涂建筑机器人所需的数据已经通过数据查询读取出来，采用json 对其进行标准化。然后，将标准化后的数据发送至喷涂建筑机器人，喷涂建筑机器人根据接收到的数据，完成相应墙面的喷涂。如图11所示，为某个房间需要喷涂的墙面信息。可以看到，在客厅厨房卧室卫生间都有记录相关的信息，当然这只是示例，根据喷涂机器人所需的信息将细化更多，这取决于机器人的数据需求。如果将该栋建筑的需要喷涂的信息用json表示，那么其格式结构如图12所示。

实施例三

如图13所示，为一种建筑机器人与BIM平台的信息交互系统的结构示意图，其用于执行建筑机器人与BIM平台的信息交互方法，系统包括至少一个 BIM平台、至少一个建筑机器人和至少一个中间件；BIM平台、中间件与建筑机器人通过无线通讯的方式连接；BIM平台、中间件与建筑机器人各自包括相匹配的无线传输模块；无线传输模块包括：4G、5G、WiFi、zigbee模块和/或蓝牙模块。

如图14所示，为中间件与BIM平台和建筑机器人的连接示意图。中间件获取存储的BIM模型参数化数据，并将数据转化为内墙喷涂机器人和地砖铺贴机器人需要的格式，然后将转化后的数据发送至相对应的建筑机器人。

中间件还包括：接收模块，用于接收BIM平台发送的信息；处理模块，用于处理接收到的信息，对信息进行标准化处理；发送模块，用于将处理后的信息发送给建筑机器人。

需要理解的是，以上对本发明的具体实施例进行的描述只是为了说明本发明的技术路线和特点，其目的在于让本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，但本发明并不限于上述特定实施方式。凡是在本发明权利要求的范围内做出的各种变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种信息交互方法，其特征在于，包括：

获取建筑数据请求，所述建筑数据请求包括目标建筑与目标参数；

根据所述目标建筑生成所述目标建筑的BIM模型；

基于所述BIM模型与所述目标参数生成指令数据；

将所述指令数据发送至建筑机器人以供其运作。

2.根据权利要求1所述的信息交互方法，其特征在于，生成所述指令数据包括：

将所述BIM模型参数化，生成所述BIM模型的参数；

根据所述目标参数，从所述BIM模型的参数中提取数据，生成所述指令数据。

3.根据权利要求2所述的信息交互方法，其特征在于，生成所述指令数据还包括：

从所述BIM模型的参数中提取数据后，对所述数据进行标准化，生成所述指令数据。

4.根据权利要求3所述的信息交互方法，其特征在于，所述标准化的过程包括：

将所述数据转化为与所述建筑机器人对应的格式。

5.一种信息交互方法，其特征在于，包括：

根据目标任务生成建筑数据请求；

将所述建筑数据请求发送至服务器；以及

接收来自所述服务器的指令数据；以及

根据所述指令数据进行操作。

6.根据权利要求5所述的信息交互方法，其特征在于，所述指令数据包括所述建筑机器人需要的所述目标建筑的几何属性数据和所述目标建筑的空间定位属性数据。

7.一种服务器，其特征在于，包括：

接收模块，用于接收建筑数据请求；

处理模块，用于生成目标建筑的BIM模型，以及，生成指令数据；

发送模块，用于将所述指令数据发送至建筑机器人。

8.根据权利要求7所述的信息交互系统，其特征在于，所述处理模块包括：

建模模块，用于生成目标建筑的BIM模型；

参数化模块，用于将所述BIM模型参数化，生成所述BIM模型的参数；

提取模块，用于从所述BIM模型的参数中提取数据；

标准化模块，用于对所述数据进行标准化，生成所述指令数据。

9.一种建筑机器人，用于对建筑物的墙壁进行喷涂，其特征在于，包括：请求信息生成模块，用于根据目标任务生成建筑数据请求；

传输模块，用于将所述建筑数据请求发送至服务器；

获取模块，用于接收来自所述服务器的指令数据；

控制模块，用于读取所述指令数据，并根据所述指令数据操作所述建筑机器人对建筑物的墙壁进行喷涂；

所述请求信息生成模块、所述传输模块和所述获取模块分别与所述控制模块连接。

10.根据权利要求9所述的建筑机器人，其特征在于，所述控制模块包括：

数据处理模块，用于读取所述指令数据，并处理所述建筑机器人所需的建筑信息；

运动控制模块，用于控制所述建筑机器人的运动。