CN111764664A - 一种基于bim的智能爬架与外墙作业机器人控制方法 - Google Patents

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王文剑
郭帅
李育文
袁琦堡
周梅杰
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Shanghai Yayue Intelligent Technology Co ltd
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    • E04—BUILDING
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    • E04G21/00—Preparing, conveying, or working-up building materials or building elements in situ; Other devices or measures for constructional work
    • E04G21/14—Conveying or assembling building elements
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Abstract

本发明涉及建筑机器人技术领域，特别涉及一种基于BIM的智能爬架与外墙作业机器人控制方法。包括在BIM软件上根据目标建筑设计图生成BIM三维模型；将所述BIM三维模型导入到上位机；在上位机上对BIM三维模型的目标作业区域进行人为设定，上位机根据设定的目标作业区域自动进行作业路径规划，并生成作业路径数据包；将所述作业路径数据包发送给外墙作业机器人；外墙作业机器人与作业路径数据包中的位置信息进行实时比对、实时补偿，并通过快速反应算法实现高速作业。本发明将BIM技术、智能爬架、传感器技术和建筑机器人技术相结合，形成一套针对高层建筑外墙作业的智能化解决方案。

Description

一种基于BIM的智能爬架与外墙作业机器人控制方法
技术领域
本发明涉及建筑机器人技术领域，特别涉及一种基于BIM的智能爬架和外墙作业机器人控制方法。
背景技术
随着国家对建筑领域智能建造技术的大力支持和政策导向，市场上越来越多的公司、研究院所等均向建筑机器人方向发展。广东博智林机器人有限公司、上海大界机器人科技有限公司、上海同济宝冶建设机器人有限公司等一大批建筑领域的公司先后在建筑机器人领域进行产品研发及其专利布局，然而多处于研发阶段，真正落地并可实现商业化的寥寥无几。
目前BIM技术、智能爬架技术、建筑机器人技术都还是相互独立的技术，还没有出现将三者融合在一起并用于实际建筑领域的专利、产品或解决方案。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种基于BIM的智能爬架和外墙作业机器人控制方法，将BIM技术、智能爬架技术和机器人技术融合并用于高层建筑的外墙作业，具体内容如下：
一种基于BIM的智能爬架与外墙作业机器人控制方法，包括如下步骤：
S1：在BIM软件上根据目标建筑设计图生成BIM三维模型；
S2：将所述BIM三维模型导入到上位机；其中，所述上位机为作业机器人控制平台；
S3：在上位机上对BIM三维模型的目标作业区域进行人为设定，上位机根据设定的目标作业区域自动进行作业路径规划，并生成作业路径数据包；
S4：将所述作业路径数据包发送给外墙作业机器人；
S5：外墙作业机器人与作业路径数据包中的位置信息进行实时比对、实时补偿，并通过快速反应算法实现在爬架上的高速作业。
进一步的改进在于：所述步骤S1还包括对BIM三维模型进行轻量化处理。
进一步的改进在于：还包括步骤S6：当一道工序执行完毕，外墙作业机器人停止作业，将外墙作业机器人末端执行器进行更换，外墙作业机器人开始下一道工序的作业，以此类推直至完成所有的工序。
进一步的改进在于：还包括步骤S7：当外墙作业机器人完成一层的外墙面作业完成时，外墙作业机器人停止作业和前进，爬架智能管理平台通过无线网络将控制信号发送至爬架智能安全监测系统，并根据行业规范在有现场管理人员的情况下，对爬架进行提升作业，以便外墙作业机器人对下一层外墙面进行作业。
进一步的改进在于：所述步骤S5还包括：所述外墙作业机器人在作业过程中将相关状态信息、作业信息通过无线网络的形式传送给上位机，所述上位机根据外墙作业机器人反馈的数据进行实时调整、监控和对外墙作业机器人的在线控制。
进一步的改进在于：所述步骤S5的具体过程为：所述外墙作业机器人通过PGV位置导引视觉识别二维码技术在爬架内运动，通过 3D激光传感器实时获取墙面平整度信息，到达作业区域后，利用六维力传感器进行墙面力学感知，根据作业路径数据包进行外墙作业力学控制和自适应墙面作业。
进一步的改进在于：所述步骤S3在上位机上对BIM三维模型的目标作业区域进行设定之前还包括对BIM三维模型进行虚拟施工仿真来模拟外墙作业机器人的施工过程。
进一步的改进在于：完成所有作业后，外墙作业机器人恢复至初始状态，等待下一个作业路径数据包的导入。
本发明的有益效果：本发明提出了一种基于BIM的智能爬架和作业机器人控制方法，将BIM技术、智能爬架、传感器技术和建筑机器人技术相结合，实现了BIM模型数据与外墙作业机器人以及爬架控制系统之间数据的实时互联，外墙作业机器人根据外墙作业机器人控制平台规划的路径进行精准作业，解决了长期以来高层外墙作业机器人缺乏围绕建筑物的全方位通用作业平台的难题，同时开拓性地将BIM 技术与建筑机器人技术相结合，形成了一套针对高层建筑外墙作业的智能化解决方案。
附图说明
图1为本发明一种基于BIM的智能爬架和作业机器人控制方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本发明进行进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。
本发明实施例提出一种基于BIM的智能爬架与外墙作业机器人控制方法，包括如下步骤：
S1：使用Revit(Autodesk公司软件)或者其它专业的BIM软件，根据目标建筑物设计二维图完成其BIM三维模型，或者也可以在设计阶段就采用BIM技术进行设计直接生成与目标建筑物对应的BIM三维模型，然后利用毕安格等第三方插件对BIM三维模型进行轻量化处理。
S2：将轻量化处理后的BIM三维模型通过无线网络导入到上位机；其中，所述上位机为外墙作业机器人控制平台，外墙作业机器人控制平台安装在手机、平板或者电脑等终端设备上。
S3：上位机对导入的BIM三维模型进行虚拟施工仿真来模拟外墙作业机器人的施工过程；上位机预先设定了外墙作业机器人的离墙间距、机械臂的空间数据、机械臂关节角等参数以避免外墙作业机器人的机械臂与爬架上的结构发生碰撞；在上位机上对BIM三维模型的目标作业区域进行人为设定，上位机根据设定的目标作业区域自动进行作业路径规划，并生成作业路径数据包,所述数据包包括外墙作业机器人的离墙间距、机械臂的空间数据、机械臂关节角等参数。
S4：将所述作业路径数据包发送给外墙作业机器人。
S5：外墙作业机器人与作业路径数据包中的位置信息进行实时比对、实时补偿，并通过快速反应算法实现在爬架上的高速作业。
S6：当一道工序执行完毕，外墙作业机器人停止作业，将外墙作业机器人末端执行器进行更换，外墙作业机器人开始下一道工序的作业，以此类推直至完成所有的工序。
S7：当外墙作业机器人完成一层的外墙面作业完成时，外墙作业机器人停止作业和前进，爬架智能管理平台通过无线网络将控制信号发送至爬架智能安全监测系统，并根据行业规范在有现场管理人员的情况下，对爬架进行提升作业，以便外墙作业机器人对下一层外墙面进行作业
进一步的：所述步骤S5还包括：所述外墙作业机器人在作业过程中将相关状态信息、作业信息通过无线网络的形式传送给上位机，所述上位机根据外墙作业机器人反馈的数据进行实时调整、监控和对外墙作业机器人的在线控制，保证外墙作业机器人作业过程的安全、作业效果的高精度高质量。
进一步的：所述步骤S5的具体过程为：所述外墙作业机器人通过PGV位置导引视觉识别二维码技术在爬架内运动，在爬架的导轨上每间隔1米张贴一张二维码，外墙作业机器人通过PGV位置导引视觉系统识别二维码包含的位置信息完成外墙作业机器人自身的定位；外墙作业机器人通过3D激光传感器实时获取墙面平整度信息，到达作业区域后，利用六维力传感器进行墙面力学感知，根据作业路径数据包进行外墙作业力学控制和自适应墙面作业。
进一步的：完成所有作业后，外墙作业机器人恢复至初始状态，等待下一个作业路径数据包的导入。
本发明的有益效果：本发明提出了一种基于BIM的智能爬架和作业机器人控制方法，将BIM技术、智能爬架、传感器技术和建筑机器人技术相结合，实现了BIM模型数据与外墙作业机器人以及爬架控制系统之间数据的实时互联，作业机器人根据外墙作业机器人控制平台规划的路径进行精准作业，解决了长期以来高层外墙作业机器人缺乏围绕建筑物的全方位通用作业平台的难题，同时开拓性地将BIM技术与建筑机器人技术相结合，形成了一套针对高层建筑外墙作业的智能化解决方案。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变换或改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于BIM的智能爬架与外墙作业机器人控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：在BIM软件上根据目标建筑设计图生成BIM三维模型；
S2：将所述BIM三维模型导入到上位机；其中，所述上位机为外墙作业机器人控制平台；
S3：在上位机上对BIM三维模型的目标作业区域进行人为设定，上位机根据设定的目标作业区域自动进行作业路径规划，并生成作业路径数据包；
S4：将所述作业路径数据包发送给外墙作业机器人；
S5：外墙作业机器人与作业路径数据包中的位置信息进行实时比对、实时补偿，并通过快速反应算法实现在爬架上的高速作业。
2.根据权利要求1所述的一种基于BIM的智能爬架与外墙作业机器人控制方法，其特征在于：所述步骤S1还包括对BIM三维模型进行轻量化处理。
3.根据权利要求1所述的一种基于BIM的智能爬架与外墙作业机器人控制方法，其特征在于：还包括步骤S6：当一道工序执行完毕，外墙作业机器人停止作业，将外墙作业机器人末端执行器进行更换，外墙作业机器人开始下一道工序的作业，以此类推直至完成所有的工序。
4.根据权利要求3所述的一种基于BIM的智能爬架与外墙作业机器人控制方法，其特征在于：还包括步骤S7：当外墙作业机器人完成一层的外墙面作业完成时，外墙作业机器人停止作业和前进，爬架智能管理平台通过无线网络将控制信号发送至爬架智能安全监测系统，并根据行业规范在有现场管理人员的情况下，对爬架进行提升作业，以便外墙作业机器人对下一层外墙面进行作业。
5.根据权利要求1所述的一种基于BIM的智能爬架与外墙作业机器人控制方法，其特征在于：所述步骤S5还包括：所述外墙作业机器人在作业过程中将相关状态信息、作业信息通过无线网络的形式传送给上位机，所述上位机根据外墙作业机器人反馈的数据进行实时调整、监控和对外墙作业机器人的在线控制。
6.根据权利要求1所述的一种基于BIM的智能爬架与外墙作业机器人控制方法，其特征在于：所述步骤S5的具体过程为：所述外墙作业机器人通过PGV位置导引视觉识别二维码技术在爬架内运动，通过3D激光传感器实时获取墙面平整度信息，到达作业区域后，利用六维力传感器进行墙面力学感知，根据作业路径数据包进行外墙作业力学控制和自适应墙面作业。
7.根据权利要求1所述的一种基于BIM的智能爬架与外墙作业机器人控制方法，其特征在于：所述步骤S3在上位机上对BIM三维模型的目标作业区域进行设定之前还包括对BIM三维模型进行虚拟施工仿真来模拟外墙作业机器人的施工过程。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的一种基于BIM的智能爬架与外墙作业机器人控制方法，其特征在于：完成所有作业后，外墙作业机器人恢复至初始状态，等待下一个作业路径数据包的导入。
9.一种基于BIM的智能爬架与外墙作业机器人控制方法，其特征在于，包括：
上位机接收BIM三维模型，其中，所述上位机为外墙作业机器人控制平台；所述BIM三维模型由BIM软件根据目标建筑设计图所生成；
在上位机上对BIM三维模型的目标作业区域进行人为设定；
上位机根据人为设定的目标作业区域自动进行作业路径规划，并生成作业路径数据包；
上位机发送作业路径数据包给外墙作业机器人。
10.一种基于BIM的智能爬架与外墙作业机器人控制方法，其特征在于，包括：
外墙作业机器人接收作业路径数据包；其中，所述作业路径数据包由用户在上位机上对BIM三维模型的目标作业区域进行人为设定后上位机自动进行作业路径规划所生成的；
外墙作业机器人与作业路径数据包中的位置信息进行实时比对、实时补偿，并通过快速反应算法实现在爬架上的高速作业。
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