為持續(xù)提速數(shù)字建造實(shí)施落地，促進(jìn)行業(yè)數(shù)字建造技術(shù)水平整體提升，日前，由中交第一航務(wù)工程局有限公司發(fā)起倡議，中國交通信息科技集團(tuán)有限公司、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部科技與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中心聯(lián)合牽頭，合肥中科深谷科技發(fā)展有限公司參與編著的《數(shù)字建造與生態(tài)發(fā)展》一書正式發(fā)布。

      《數(shù)字建造與生態(tài)發(fā)展》一書中，收集了百余項(xiàng)優(yōu)秀案例和先進(jìn)技術(shù)指導(dǎo)工程應(yīng)用實(shí)施，可較好地為數(shù)字建造體系建設(shè)、數(shù)字建造基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、新興技術(shù)賦能數(shù)字建造、數(shù)字建造應(yīng)用場景及價(jià)值挖掘、數(shù)字建造與生態(tài)發(fā)展提供參考，對(duì)推動(dòng)數(shù)字建造持續(xù)發(fā)展具有重要的應(yīng)用和指導(dǎo)意義。

       近年來，中科深谷CSPACE實(shí)時(shí)仿真控制系統(tǒng)在機(jī)器人控制器開發(fā)領(lǐng)域擁有豐富的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)以及成熟產(chǎn)品，更是在建筑機(jī)器人（鋪瓷磚、扎鋼筋機(jī)器人）算法研究方面做了大量的工作，并將相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)、實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)、創(chuàng)新亮點(diǎn)進(jìn)行梳理、總結(jié)、提煉，為《數(shù)字建造與生態(tài)發(fā)展》一書的編著貢獻(xiàn)了力量。

中科深谷在智能建造行業(yè)的部分案例

01

開源自動(dòng)扎鋼筋平臺(tái)

       該方案通過采用CSPACE實(shí)時(shí)仿真控制系統(tǒng)，針對(duì)于自動(dòng)扎鋼筋平臺(tái)，模擬了鋼筋捆扎的整個(gè)流程，由鋼筋捆扎臺(tái)、移動(dòng)底盤、六自由度協(xié)作機(jī)械臂、自動(dòng)鋼筋捆扎工具及視覺定位系統(tǒng)組成。移動(dòng)底盤到達(dá)鋼筋捆扎臺(tái)前，根據(jù)視覺定位系統(tǒng)，自動(dòng)識(shí)別鋼筋臺(tái)上要捆扎的鋼筋交叉點(diǎn)，再通過協(xié)作臂和自動(dòng)鋼筋捆扎工具實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼筋交叉點(diǎn)的全自動(dòng)捆扎。該平臺(tái)精準(zhǔn)地對(duì)鋼筋進(jìn)行識(shí)別和綁扎節(jié)點(diǎn)的定位，進(jìn)行智能化的鋼筋綁扎。以機(jī)器替代人工實(shí)現(xiàn)鋼筋綁扎的自動(dòng)化加工，具有識(shí)別智能化、操作簡單化、生產(chǎn)效率化等特點(diǎn)；在其開發(fā)過程中運(yùn)用了底層電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制設(shè)計(jì)、移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航定位研究、機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)研究、機(jī)器視覺開發(fā)、5G遠(yuǎn)程通信應(yīng)用等關(guān)鍵技術(shù)。該平臺(tái)還支持采用MATLAB/Simulink和ROS聯(lián)合開發(fā)，支撐相關(guān)科研人員在該平臺(tái)上進(jìn)行深度學(xué)習(xí)、自動(dòng)駕駛、機(jī)器人移動(dòng)作業(yè)等人工智能的應(yīng)用研究。

開源自動(dòng)扎鋼筋平臺(tái)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)

01  采用工業(yè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，核心器件符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，適合建筑場景應(yīng)用；

02  基于模塊化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)緊湊，功能豐富；

03  模塊均采用自主開源化的框架，可自由進(jìn)行單獨(dú)或融合算法研究；

04  采用MATLAB/Simulink和ROS進(jìn)行算法開發(fā)研究，能夠適應(yīng)大部分科研人員的研究基礎(chǔ)；

05  提供大量的Demo算法及實(shí)驗(yàn)案例，供用戶在更深層次上的學(xué)習(xí)和研究；

06  產(chǎn)品可進(jìn)行二次開發(fā)，預(yù)留開發(fā)接口，提供全方位的技術(shù)支持；

07  使用高性能計(jì)算機(jī)作為主控系統(tǒng)，滿足大量數(shù)據(jù)的處理運(yùn)算需求；

08  也可用于自動(dòng)駕駛、智能物流倉儲(chǔ)、智能識(shí)別、安防巡檢等領(lǐng)域的研究及應(yīng)用。

開源自動(dòng)扎鋼筋平臺(tái)的應(yīng)用案例

01、多鋼筋交叉點(diǎn)識(shí)別定位

02、Matlab/Simulink模型設(shè)計(jì)

03、ROS下的SLAM定位導(dǎo)航

04、Matlab/Simulink與GAZEBO聯(lián)合仿真

05、ROS下定位導(dǎo)航仿真

02

智能機(jī)器人協(xié)作鋪磚系統(tǒng)

      該方案通過采用CSPACE實(shí)時(shí)仿真控制系統(tǒng)，針對(duì)復(fù)雜的智能鋪地磚機(jī)器人，構(gòu)建精確的系統(tǒng)控制模型，以XY模組代替機(jī)器人移動(dòng)的腳，節(jié)卡協(xié)作機(jī)械臂代替人工的手，視覺系統(tǒng)代替人的眼睛，控制系統(tǒng)代替人的大腦，整套系統(tǒng)完美模擬了建筑工人在實(shí)際建筑工作中的場景。工人從瓷磚盒里拿瓷磚，再抹灰，搬送到貼瓷磚處，輕輕放下，檢查瓷磚貼入位置，最后輕壓瓷磚的動(dòng)作，確保瓷磚整齊嚴(yán)實(shí)。最大程度實(shí)現(xiàn)了智能建筑的工業(yè)化、智能化、柔性化、數(shù)字化。

      

       智能機(jī)器人協(xié)作鋪磚系統(tǒng)是基于CSPACE實(shí)時(shí)仿真控制系統(tǒng)和MATLAB/Simulink開發(fā)的教科研平臺(tái)。其由機(jī)械臂本體（6個(gè)機(jī)械臂關(guān)節(jié)及其連桿和底座）、控制系統(tǒng)、鋪磚工具、上位機(jī)和穩(wěn)壓電源組成。每個(gè)機(jī)械臂關(guān)節(jié)由諧波減速機(jī)、力矩電機(jī)、高精度絕對(duì)值編碼器、高精度增量式光電編碼器和伺服驅(qū)動(dòng)器組成。

智能機(jī)器人協(xié)作鋪磚系統(tǒng)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)

01  開源成熟工業(yè)機(jī)械臂產(chǎn)品為實(shí)驗(yàn)載體，支撐機(jī)器人建模仿真、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)及控制、機(jī)器人動(dòng)力學(xué)及控制等教學(xué)實(shí)驗(yàn)，以及科研領(lǐng)域的算法驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)和打磨等高級(jí)應(yīng)用的控制實(shí)驗(yàn)等；

02  控制器采用CSPACE進(jìn)行開發(fā)，提供EtherCAT或CAN總線通訊接口可供選型，控制周期可以小到1ms。CSPACE操作系統(tǒng)版硬件基于ARM Cortex-A9，性能優(yōu)良，運(yùn)算能力強(qiáng)，采用Matlab/Simulink軟件進(jìn)行編程開發(fā)，可以更好更快地研究高級(jí)自動(dòng)控制算法；

03  開源視覺系統(tǒng)：開源視覺系統(tǒng)使用Intel RealSense D435或D435i深度相機(jī)。該相機(jī)提供了多種語言版本的SDK，算法上可使用開源的OpenCV庫進(jìn)行開發(fā)，能夠滿足該項(xiàng)目的教科研需求；

      開源視覺系統(tǒng)使用Intel RealSense D435或D435i深度相機(jī)。該相機(jī)提供了多種語言版本的SDK，算法上可使用開源的OpenCV庫進(jìn)行開發(fā)，能夠滿足該項(xiàng)目的教科研需求；

04  完善的系統(tǒng)開放性及定制能力，豐富的軟硬件接口，支持EtherCAT、CAN、Ethernet等多種通訊方式采用研究人員自主的控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，也可以用系統(tǒng)自帶的Simulink和ROS進(jìn)行系統(tǒng)的開發(fā)；

05  提供豐富的應(yīng)用場景：單臂操作，柔順控制，力控裝配，智能示教，柔順拖動(dòng)等。智能建造是建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的必然要求，發(fā)展智能建造，意義重大。

       未來，中科深谷將全力加速機(jī)器人的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，以先進(jìn)技術(shù)、豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)為建筑行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展注入新動(dòng)力。并將建筑業(yè)等產(chǎn)業(yè)裝備設(shè)備的硬件、軟件、算法等開源開放出來，努力推動(dòng)教育與產(chǎn)業(yè)的融合發(fā)展！