基于容器技术的建筑机器人任务云平台设计与实现

作     者：朱逢浩 

作者单位：天津理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘振忠;朱万山

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 080202[工学-机械电子工程] 081402[工学-结构工程] 0804[工学-仪器科学与技术] 0802[工学-机械工程] 0814[工学-土木工程] 

主      题：云平台 容器技术 Kubernetes 建筑机器人任务模块 

摘      要：随着网络信息技术的发展,云计算已然融入到我们生活的各个方面,与此同时建筑行业也越来越重视现代化信息技术的引入与结合。现代建筑机器人相关项目的开发与部署过程中依旧存在开发协同效率低、部署速度慢等缺点,因此,鉴于信息技术发展的导向与任务高效开发及部署的需求,将建筑机器人任务开发及部署模块与云计算技术结合是有必要的。但是传统的云计算具有部署周期长、开发效率低等问题,难以满足当前的业务需求,为解决此问题提出将轻量级的容器技术结合建筑机器人任务模块的思想,保证任务开发与部署的高效性,从实际应用出发构建建筑机器人任务云平台实现开发环境自动化构建、任务模块自动化部署、数据监控与共享等功能,在保证建筑机器人任务模块高效性协同开发的同时,实现其快速部署至客户端,用以客户浏览观看。本文主要实现了基于容器技术的建筑机器人任务云平台系统的开发,具体工作如下:(1)首先以传统的建筑机器人任务开发与部署模式背景为依据,针对建筑机器人任务云平台进行需求分析及开发流程设计,其次根据基本需求完成云平台的功能性分析,最终实现云平台整体架构的搭建以及建筑机器人任务模块的开发。(2)为提高任务开发及部署效率,设计并实现融合Kubernetes的建筑机器人任务云平台系统。云平台支持数据监控与数据共享、任务容器的自动伸缩、任务模块开发环境的自动化构建与自动化部署等功能,其中开发环境自动化构建与任务自动化部署模块实现了建筑机器人任务模块开发、部署、演示于一体化,简化了开发与部署的流程,使得任务管理的效率得到显著提高。(3)为保证建筑机器人施工运维的高效性以及为后续验证云平台系统稳定性及实用性奠定基础,设计并开发基于BIM+GIS的任务模块。利用Revit、Context Capture软件建立BIM三维模型和GIS施工地理环境模型,采用DP Modeler与Photoshop联动实现GIS模型精修,通过3Ds MAX软件对模型进行材质转换以及模型融合,并将其导入Unity 3D平台。以导入的建筑机器人施工现场模型即BIM+GIS模型为基础,利用Unity 3D结合Oculus Quest2 VR设备实现Unity 3D平台漫游和虚拟现实漫游,应用UGUI技术实现虚拟漫游的交互操作,同时将导航网格地图代替传统的栅格地图应用于A寻路算法规划施工路线,保证建筑机器人施工的高效性。(4)最终结合任务模块完成云平台各功能模块的测试,结果表明本文设计的云平台在保证稳定运行的同时可以满足任务开发、部署的基本需求。