建筑施工土木工程论文提纲

论文题目：面向建筑施工机器人的虚拟仿真与增强现实技术研究

摘要：建筑机器人是指在土木工程领域中使用的机器人,它可以代替工人完成简单重复的施工任务,并且能够保证具有稳定、高效的工作质量。通过使用建筑机器人代替施工人员,不但能够有效克服劳动力不足的问题,还可以代替工人在危险恶劣的施工环境中工作。为了能够更好的将建筑机器人投入到实际施工应用中,本文结合具体建筑施工机器人应用,对其虚拟仿真与增强现实共性技术进行研究,搭建机器人虚拟仿真平台,在实际施工前对施工过程进行仿真;开发增强现实辅助系统,在实际施工过程中增强工人对现场施工环境的感知与认知。在虚拟仿真技术的研究中,为使虚拟仿真结果与现实保持高度的一致性,构建了与现实对象相一致的机器人仿真模型,以便在仿真环境中准确刻画实际施工过程,保证仿真结果的正确性。对所使用的ABB-6700机器人建立运动学模型,利用D-H参数法对其正运动学方程进行求解,利用代数法对其逆运动学方程进行求解。基于Coin3D和C++搭建了三维图形仿真平台,对建筑机器人具体的施工运动过程进行虚拟仿真。在增强现实技术的研究中,为提高实际场景中虚实融合的速度,需要对三维模型进行轻量化处理,基于建模软件二次开发包对模型轻量化处理技术进行了开发,实现三维模型的轻量化处理。为保证虚拟物体和真实场景在三维空间中位置的一致性,对增强现实注册技术进行了研究,采用基于计算机视觉的标志物跟踪方法进行虚实注册。为了增强虚拟物体在现实场景中融合的真实感,获得更加逼真的融合效果,对增强现实中的虚实遮挡问题进行了研究,基于图像像素差异实现正确遮挡关系的虚实融合。最后开发了增强现实辅助系统,结合具体应用实例对上述方法进行验证与实现,证明了系统的可行性。

关键词：建筑机器人;虚拟仿真;增强现实;轻量化模型;虚实遮挡

学科专业：机械工程

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 主要研究工作及论文结构

2 机器人虚拟仿真平台搭建

2.1 机器人运动学模型建立

2.2 机器人正逆运动学求解

2.3 虚拟仿真平台搭建

2.4 混凝土3D打印虚拟仿真

2.5 本章小结

3 增强显示虚拟模型轻量化处理

3.1 增强显示虚拟模型轻量化需求

3.2 虚拟模型轻量化处理方法

3.3 虚拟模型轻量化功能实现

3.4 虚拟模型轻量化功能特点

3.5 本章小结

4 虚实环境的实时三维注册与虚实遮挡处理

4.1 虚实视觉融合的相机模型

4.2 基于人工标志的虚实环境三维注册

4.3 基于图像像素差异的虚实遮挡处理

4.4 本章小结

5 增强现实辅助系统开发与应用

5.1 增强现实辅助施工任务整体流程框架

5.2 增强现实辅助系统开发

5.3 增强现实辅助施工任务应用实例

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 研究展望

致谢

参考文献