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FEM-based real-time task planning for robotic construction simulation
Automation in Construction ( IF 9.6 ) Pub Date : 2024-12-25 , DOI: 10.1016/j.autcon.2024.105935
Qingfeng Xu, Aiyu Zhu, Gangyan Xu, Zimu Shao, Junjun Zhang, Hong Zhang
Automation in Construction ( IF 9.6 ) Pub Date : 2024-12-25 , DOI: 10.1016/j.autcon.2024.105935
Qingfeng Xu, Aiyu Zhu, Gangyan Xu, Zimu Shao, Junjun Zhang, Hong Zhang
Real-time prefabricated construction faces challenges in robot planning using Building Information Modeling (BIM) due to the need for temporary structure stability. Existing static analysis methods fail to account for dynamic changes and uncertainties. This paper introduces a framework to streamline construction planning, focusing on real-time stability checks for prefabricated structures. Construction procedures are defined in BIM, with structural information automatically transferred to the Finite Element Method (FEM) domain via the BIM-2-FEM converter for stability analysis based on Eurocode standards. Upon successful stability checks, construction is implemented using Robot Operating System (ROS). A case study validates the framework, showcasing improved decision-making, efficiency, and structural integrity through procedures like component assembly and selection optimization. By integrating BIM, FEM, and ROS, this framework enables efficient planning and real-time structural analysis for prefabricated and temporary structures, ultimately enhancing construction productivity and safety.
中文翻译:
基于 FEM 的机器人结构仿真实时任务规划
由于需要临时结构稳定性,实时预制建筑在使用建筑信息模型 (BIM) 进行机器人规划时面临挑战。现有的静态分析方法无法考虑动态变化和不确定性。本文介绍了一个简化施工规划的框架,重点介绍预制结构的实时稳定性检查。在 BIM 中定义施工程序,结构信息通过 BIM-2-FEM 转换器自动传输到有限元法 (FEM) 域,以便根据欧洲规范标准进行稳定性分析。成功进行稳定性检查后,使用机器人操作系统 (ROS) 进行施工。案例研究验证了该框架,展示了通过组件组装和选择优化等程序改进的决策、效率和结构完整性。通过集成 BIM、FEM 和 ROS,该框架能够对预制和临时结构进行高效规划和实时结构分析,最终提高施工效率和安全性。
更新日期:2024-12-25
中文翻译:
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基于 FEM 的机器人结构仿真实时任务规划
由于需要临时结构稳定性,实时预制建筑在使用建筑信息模型 (BIM) 进行机器人规划时面临挑战。现有的静态分析方法无法考虑动态变化和不确定性。本文介绍了一个简化施工规划的框架,重点介绍预制结构的实时稳定性检查。在 BIM 中定义施工程序,结构信息通过 BIM-2-FEM 转换器自动传输到有限元法 (FEM) 域,以便根据欧洲规范标准进行稳定性分析。成功进行稳定性检查后,使用机器人操作系统 (ROS) 进行施工。案例研究验证了该框架,展示了通过组件组装和选择优化等程序改进的决策、效率和结构完整性。通过集成 BIM、FEM 和 ROS,该框架能够对预制和临时结构进行高效规划和实时结构分析,最终提高施工效率和安全性。