基于BIM智能监测机器人系统及控制方法与流程

本发明涉及建筑机器人技术领域，具体涉及一种基于bim智能监测机器人系统及控制方法。

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“旧改”等政策导向，市场上越来越多的公司、研究院所等向附着式电动施工平台方向发展。中国建筑第三工程局有限公司、北京星河模板脚手架工程有限公司、北京建筑机械化研究院、江苏京龙工程机械有限公司、武汉天蝎建筑装备有限公司、北京建筑机械化研究院、北京润博同创科技有限公司、广东裕华兴建筑机械制造有限公司、无锡华科机械设备有限公司等一大批建筑领域的公司先后在附着式电动施工平台领域进行产品研发及其专利布局，其中的功能也不尽相同，按照立柱的种类可分为三角形立柱和四方形立柱，按照级数分为一级和两级平台，按照是否有顶棚设计可分为开放式平台和封闭式平台等。

目前市场上的附着式电动施工平台还属于建筑自动化设备，没有将bim技术、机器人技术、智能技术加入其中。bim技术、电动施工平台、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。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明公开了一种基于bim智能监测机器人系统及控制方法，旨在将bim技术、附着式电动施工平台技术、传感器技术和机器人技术融合并用于高层建筑的外墙作业。

本发明通过以下技术方案予以实现：

第一方面，本发明公开了一种基于bim智能监测机器人控制方法，包括如下步骤：

s1系统初始化控制平台就位，获取高度信息并将bim模型基准与目标外墙进行基准校对；

s2导入目标外墙的bim模型，根据标定进行目标墙面的自动作业路径规划，生成作业路径数据包；

s3获取作业指令，将作业路径数据包发至机器人系统，并根据位置信息进行自适应作业；

s4完成当前高度的作业层作业，控制平台进行自动升降作业，至下一作业层后，重复进行s2和s3过程；

s5上位机逐次向机器人控制系统发送指定工序的作业路径数据包，进行相应工序的作业，重复s2-s5过程；

s6完成所有作业，机器人系统恢复至初始关闭状态，等待下一次作业。

更进一步的，所述方法中，机器人系统根据传感器信息进行自适应控制，并通过无线网络实时向上位机反馈作业参数信息，如遇到特殊部位，则切换至人工控制作业模式，由人工操作控制手柄完成作业。

更进一步的，所述方法中，机器人系统开启后，位于平台顶棚电导轨处的巡检机器人实时监控作业现场及机器人的状态，由控制室内的技术人员进行安全管理和施工调度，人机协同作业，远程管控。

更进一步的，所述s2中，进行导入目标外墙的bim模型前，对bim模型进行轻量化处理。

更进一步的，所述方法中，当前高度的作业层作业完成后，控制平台在有现场人员监管的情况下进行升降作业，升降过程中，通过倾角传感器、压力传感器、风压传感器、监测摄像头、水平传感器等实时监测平台状态，并将相应数据反馈至控制平台，发生特殊情况时，平台停止并进行报警。

更进一步的，所述方法中，机器人通过基于导轨的轮式驱动装置沿导轨运动，通过测距传感器获得外墙作业机器人到墙面的距离，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。

更进一步的，所述方法中，在上位机上对bim模型的目标作业区域进行设定之前还包括对bim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。

第二方面，本发明公开一种基于bim智能监测机器人系统，所述系统用于实现第一方面所述的基于bim智能监测机器人控制方法，包括上位机和外墙作业机器人，所述上位机用于接收bim模型，是外墙作业机器人控制平台；所述外墙作业机器人用于接收作业路径数据包，并根据作业路径数据包中的位置信息进行自适应控制。

更进一步的，所述bim模型由bim软件和二次开发翻模软件根据目标建筑设计图生成；所述上位机对bim模型的目标作业区域进行人为设定并根据人为设定的目标作业区域自动进行作业路径规划，生成作业路径数据包发送至外墙作业机器人控制器。

更进一步的，所述作业路径数据包由用户在上位机上对bim模型的目标作业区域进行人为设定后上位机自动生成，所述外墙作业机器人根据作业路径数据包中的位置信息进行自适应控制，并通过快速反应算法实现在电动施工平台上的高速作业。

本发明的有益效果为：

本发明将bim技术、附着式电动施工平台技术、电导轨技术、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电动施工平台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。

本发明解决了长期以来高层外墙作业机器人缺乏附着于建筑物外墙的全高程运动平台的难题，同时开拓性地将bim技术、附着式电动施工平台、传感器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

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是一种基于bim智能监测机器人控制方法的原理步骤图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例公开如图1所示的一种基于bim智能监测机器人控制方法，包括如下步骤：

s1系统初始化控制平台就位，获取高度信息并将bim模型基准与目标外墙进行基准校对；

s2导入目标外墙的bim模型，根据标定进行目标墙面的自动作业路径规划，生成作业路径数据包；

s3获取作业指令，将作业路径数据包发至机器人系统，并根据位置信息进行自适应作业；

s4完成当前高度的作业层作业，控制平台进行自动升降作业，至下一作业层后，重复进行s2和s3过程；

s5上位机逐次向机器人控制系统发送指定工序的作业路径数据包，进行相应工序的作业，重复s2-s5过程；

s6完成所有作业，机器人系统恢复至初始关闭状态，等待下一次作业。

本实施例中，机器人系统根据传感器信息进行自适应控制，并通过无线网络实时向上位机反馈作业参数信息，如遇到特殊部位，则切换至人工控制作业模式，由人工操作控制手柄完成作业。

本实施例中，机器人系统开启后，位于平台顶棚电导轨处的巡检机器人实时监控作业现场及机器人的状态，由控制室内的技术人员进行安全管理和施工调度，人机协同作业，远程管控。

本实施例中，进行导入目标外墙的bim模型前，对bim模型进行轻量化处理。

本实施例中，当前高度的作业层作业完成后，控制平台在有现场人员监管的情况下进行升降作业，升降过程中，通过倾角传感器、压力传感器、风压传感器、监测摄像头、水平传感器等实时监测平台状态，并将相应数据反馈至控制平台，发生特殊情况时，平台停止并进行报警。

本实施例中，机器人通过基于导轨的轮式驱动装置沿导轨运动，通过测距传感器获得外墙作业机器人到墙面的距离，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。

本实施例中，在上位机上对bim模型的目标作业区域进行设定之前还包括对bim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。

实施例2

本实施例公开一种基于bim智能监测机器人控制方法，具体如下：

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模型，然后利用毕安格等第三方插件对bim模型进行轻量化处理。

将轻量化处理后的bim模型通过u盘或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。

上位机对导入的bim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电动施工平台上的结构发生碰撞；在上位机上对bim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。

将所述作业路径数据包通过无线网络发送给外墙作业机器人控制器。

外墙作业机器人根据作业路径数据包中的位置信息进行自适应控制，并通过快速反应算法实现在电动施工平台上的高速作业。

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，电动施工平台智能管理平台通过无线网络将控制信号发送至电动施工平台智能安全监测系统，并根据行业规范在有现场管理人员的情况下，对电动施工平台进行提升作业，以便外墙作业机器人对下一层外墙面进行作业。

当一道工序执行完毕，外墙作业机器人停止作业，人工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。

本实施例中，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。

本实施例中，外墙作业机器人通过基于导轨的轮式驱动装置在电动施工平台内运动，在电动施工平台的导轨上每一定距离安装一个磁钉，外墙作业机器人通过基于导轨的轮式驱动装置完成外墙作业机器人自身的定位；外墙作业机器人通过激光测距传感器实时测量机器人至墙面的距离，以保证机器人作业的精准度；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。

本实施例中，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。

实施例3

本实施例公开一种基于bim智能监测机器人系统，包括上位机和外墙作业机器人，所述上位机用于接收bim模型，是外墙作业机器人控制平台；所述外墙作业机器人用于接收作业路径数据包，并根据作业路径数据包中的位置信息进行自适应控制。

本实施例中，bim模型由bim软件和二次开发翻模软件根据目标建筑设计图生成；所述上位机对bim模型的目标作业区域进行人为设定并根据人为设定的目标作业区域自动进行作业路径规划，生成作业路径数据包发送至外墙作业机器人控制器。

本实施例中，所述外墙作业机器人根据作业路径数据包中的位置信息进行自适应控制，并通过快速反应算法实现在电动施工平台上的高速作业。

综上所述，本发明将bim技术、附着式电动施工平台技术、电导轨技术、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电动施工平台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。

本发明解决了长期以来高层外墙作业机器人缺乏附着于建筑物外墙的全高程运动平台的难题，同时开拓性地将bim技术、附着式电动施工平台、传感器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。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。