基于闭环数字孪生实现建筑信息模型驱动的人机协作施工流程
机器人学
2024-06-11 v3
摘要
引入辅助施工机器人可显著减轻施工工人的体力负担，同时提升施工项目的生产率与安全性。利用建筑信息模型（BIM）为驱动机器人施工流程提供了一种自然且前景广阔的途径。然而，由于施工现场固有的不确定性（如设计模型与建成构件之间的差异），机器人不能仅依赖 BIM 来规划并执行现场施工工作。人类工人善于凭借创造力和经验即兴制定替代方案，从而可协助机器人克服不确定性并成功完成施工。在此类场景中，随着工作推进持续更新 BIM 以纳入建成信息用于后续施工与维护任务至关重要。本研究提出一种交互式闭环数字孪生框架，将 BIM 集成至人机协作施工流程中。机器人功能主要由 BIM 驱动，但会根据实际现场条件自适应调整其计划，而人类协作者则监督并监管该过程。必要时，人类协作者进行干预以帮助机器人克服所遇不确定性。通过石膏板安装案例研究验证了所提流程。此外，利用工业机械臂在模拟施工现场的研究实验室环境及 Gazebo 仿真中开展实验以评估系统性能。所提框架融合了人类工人的灵活性与 BIM 带来的自主性和精确性，在提升现场施工机器人鲁棒性方面具有重要前景。
引用
@article{arxiv.2306.09639,
title = {Enabling Building Information Model-Driven Human-Robot Collaborative Construction Workflows with Closed-Loop Digital Twins},
author = {Xi Wang and Hongrui Yu and Wes McGee and Carol C. Menassa and Vineet R. Kamat},
journal= {arXiv preprint arXiv:2306.09639},
year = {2024}
}