[發(fā)明專利]一種虛實耦合環(huán)境下的建筑機器人遠程作業(yè)方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110270084.0
• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN112906118A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發(fā)明（設計）人: 劉今越;于磊;李鐵軍;劉力源;張港;趙鵬浩
• 申請（專利權(quán)）人: 河北工業(yè)大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06T5/00;G06T7/10;G06F111/18
• 代理公司: 天津翰林知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 王瑞;張國榮

1.一種虛實耦合空間下的建筑機器人遠程作業(yè)方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

S1、建立建筑物虛擬模型，從建筑物虛擬模型中提取建筑物實體的位置形狀信息，建筑物實體的位置形狀信息和建筑物虛擬模型共同構(gòu)成虛擬空間；

S2、獲取施工場景點云，并進行降采樣和濾波處理得到濾波后的點云，對濾波后的點云進行分割處理，得到施工場景每個房間的點云以及障礙物點云，施工場景每個房間的點云以及障礙物點云共同構(gòu)成環(huán)境點云；

S3、對建筑物虛擬模型和環(huán)境點云進行配準，得到虛實耦合模型；

S4、虛實耦合環(huán)境下建筑機器人的遠程作業(yè)；

4-1、按照1:1比例建立與真實建筑機器人相同的虛擬建筑機器人模型，將虛擬建筑機器人模型導入到物理引擎中；根據(jù)真實建筑機器人的機械臂各個關(guān)節(jié)之間的子父物體關(guān)系，在物理引擎中對虛擬建筑機器人建立相同關(guān)系；

4-2、將虛實耦合模型導入到物理引擎中，根據(jù)建筑物虛擬模型和環(huán)境點云中建筑物的實體屬性對虛實耦合模型添加碰撞體；采用包圍盒法將虛實耦合模型中的障礙物點云和虛擬建筑機器人包裹起來，對包裹起來的部分添加碰撞體；添加完碰撞體的虛實耦合模型和虛擬建筑機器人共同構(gòu)成虛實耦合環(huán)境；

4-3、通過Socket通訊協(xié)議建立虛擬建筑機器人和真實建筑機器人的遠程通訊；

4-4、通過力反饋手柄操縱虛擬建筑機器人作業(yè)，使得真實建筑機器人同步作業(yè)，實現(xiàn)虛實耦合環(huán)境下建筑機器人的遠程作業(yè)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的虛實耦合空間下的建筑機器人遠程作業(yè)方法，其特征在于，步驟4-2中，采用包圍盒法將虛實耦合模型中的障礙物點云和虛擬建筑機器人包裹起來的內(nèi)容為：

使用膠囊體分別將虛擬建筑機器人的各個機械臂進行包裹，使用長方體分別將障礙物點云和虛擬建筑機器人的底盤進行包裹，對包裹起來的部分分別添加碰撞體。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的虛實耦合空間下的建筑機器人遠程作業(yè)方法，其特征在于，步驟4-3的具體過程為：

(1)將本地計算機作為服務端，真實建筑機器人的控制系統(tǒng)作為客戶端，建立服務器與客戶端之間的TCP連接；

(2)本地計算機中存儲有Unity3D環(huán)境和Unity3D虛擬控制系統(tǒng)，Unity3D虛擬控制系統(tǒng)發(fā)出的運動控制指令用于控制虛擬建筑機器人運動，虛擬建筑機器人的運動數(shù)據(jù)存儲在本地計算機的共享內(nèi)存中，服務端持續(xù)獲取共享內(nèi)存中虛擬建筑機器人的運動數(shù)據(jù)；

(3)通過TCP連接負責監(jiān)聽的子線程，即可在客戶端與服務端連接時，服務端將虛擬建筑機器人的運動數(shù)據(jù)傳輸至客戶端，使遠程的施工場景中的真實建筑機器人與虛擬建筑機器人實現(xiàn)同步運動。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的虛實耦合空間下的建筑機器人遠程作業(yè)方法，其特征在于，步驟S4還包括在真實建筑建筑機器人作業(yè)一段時間后，重復步驟S2獲取當前施工場景的環(huán)境點云，以實現(xiàn)施工場景環(huán)境點云的更新。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的虛實耦合空間下的建筑機器人遠程作業(yè)方法，其特征在于，步驟S2中，利用基于區(qū)域生長的分割方法對濾波后的點云中的障礙物點云進行分割。