[发明专利]一种虚实耦合环境下的建筑机器人远程作业方法

说明书

本发明为一种虚实耦合空间下的建筑机器人远程作业方法，包括S1、建立建筑物虚拟模型，从建筑物虚拟模型中提取建筑物实体的位置形状信息；S2、获取施工场景点云，并进行降采样和滤波处理得到滤波后的点云，对滤波后的点云进行分割处理，得到施工场景每个房间的点云以及障碍物点云，施工场景每个房间的点云以及障碍物点云共同构成环境点云；S3、对建筑物虚拟模型和环境点云进行配准，得到虚实耦合模型；S4、通过Socket通讯协议建立虚拟建筑机器人和真实建筑机器人的远程通讯，实现远程作业。本发明通过操纵虚拟建筑机器人进行作业，施工场景中的真实建筑机器人则同步作业，不需要施工人员在现场监视，保证了施工人员的安全。

技术领域

本发明涉及现代建筑技术领域，具体是一种虚实耦合环境下的建筑机器人远程作业方法。

背景技术

智能建造技术融合了现代建筑业与新一代信息技术，随着建筑业的工业化发展，智能建造技术将颠覆传统建造模式，催生一系列的新技术和新业态。建筑施工场景被认为是一个非结构化的复杂场景，在形状与形式上时刻发生着较大变化，具有非常大的不确定性，如何实现建筑机器人远程作业是建筑业工业化发展面临的关键问题。

目前建筑机器人远程作业大多是依赖现场获取的数据来进行作业，而面对复杂的建筑场景时，受传感信息的局限，仅依赖建筑机器人实时获取的现场数据不足以保障建筑机器人安全作业。BIM模型(Building Information Modeling，建筑信息模型)能够提供建筑物结构的虚拟信息，将BIM模型提供的虚拟信息和施工场景真实点云提供的环境信息相结合，不仅可以通过操纵虚拟机器人实现真实机器人的远程作业，而且可以通过虚实耦合环境实时观察真实机器人的运动。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种虚实耦合环境下的建筑机器人远程作业方法。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是：

一种虚实耦合空间下的建筑机器人远程作业方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1、建立建筑物虚拟模型，从建筑物虚拟模型中提取建筑物实体的位置形状信息，建筑物实体的位置形状信息和建筑物虚拟模型共同构成虚拟空间；

S2、获取施工场景点云，并进行降采样和滤波处理得到滤波后的点云，对滤波后的点云进行分割处理，得到施工场景每个房间的点云以及障碍物点云，施工场景每个房间的点云以及障碍物点云共同构成环境点云；

S3、对建筑物虚拟模型和环境点云进行配准，得到虚实耦合模型；

S4、虚实耦合环境下建筑机器人的远程作业；

4-1、按照1:1比例建立与真实建筑机器人相同的虚拟建筑机器人模型，将虚拟建筑机器人模型导入到物理引擎中；根据真实建筑机器人的机械臂各个关节之间的子父物体关系，在物理引擎中对虚拟建筑机器人建立相同关系；

4-2、将虚实耦合模型导入到物理引擎中，根据建筑物虚拟模型和环境点云中建筑物的实体属性对虚实耦合模型添加碰撞体；采用包围盒法将虚实耦合模型中的障碍物点云和虚拟建筑机器人包裹起来，对包裹起来的部分添加碰撞体；添加完碰撞体的虚实耦合模型和虚拟建筑机器人共同构成虚实耦合环境；

4-3、通过Socket通讯协议建立虚拟建筑机器人和真实建筑机器人的远程通讯；

4-4、通过力反馈手柄操纵虚拟建筑机器人作业，使得真实建筑机器人同步作业，实现虚实耦合环境下建筑机器人的远程作业。

步骤4-2中，采用包围盒法将虚实耦合模型中的障碍物点云和虚拟建筑机器人包裹起来的内容为：

使用胶囊体分别将虚拟建筑机器人的各个机械臂进行包裹，使用长方体分别将障碍物点云和虚拟建筑机器人的底盘进行包裹，对包裹起来的部分分别添加碰撞体。

步骤4-3的具体过程为：