표제지
국문요약
Abstract
목차
제1장 서론 13
1.1. 연구의 배경 및 목적 13
1.2. 연구의 범위 및 방법 16
1) 실내 바닥미장 자동화 로봇의 경로계획 수립을 위한 경로계획 관련 이론적 고찰 16
2) 실내 바닥미장 자동화 로봇을 위한 커버리지 경로계획 방법론 개발 16
3) ROS 환경에서의 시뮬레이션 검증 실험을 통한 경로계획 방법론 분석 및 효용성 검증 17
제2장 건설 자동화 경로계획 방법론 연구 동향 분석 18
2.1. 로봇 경로계획에 관한 이론적 배경 18
2.2. BIM 기반 건설 자동화 로봇 경로계획 관련 연구 동향 분석 23
2.3. 건설 분야 커버리지 경로계획 활용 연구 동향 분석 26
2.4. 소결 30
제3장 건축 바닥미장 자동화 로봇을 위한 BIM 기반 커버리지 경로계획 방법론 31
3.1. 건축 바닥미장 자동화 로봇의 경로계획 방법론 Framework 31
3.2. BIM 기반 커버리지 경로계획 수립 방법론 34
3.2.1. IFC 분석을 통한 실 공간정보 데이터 구성 35
3.2.2. 실 단위 미장 작업순서 결정 알고리즘 개발 38
3.2.3. 미장 자동화 로봇의 Parameter 설정 및 경로계획 템플릿 수립 41
3.2.5. 실 내부 작업 경로계획 수립 방법론 45
3.3. 미장 자동화 로봇의 경로계획 기반 주행 방법론 52
3.3.1. 미장 자동화 로봇에 적합한 BIM to ROS Map 변환 52
3.3.2. 바닥미장 자동화 로봇의 주행 시스템 구성 54
제4장 BIM 기반 커버리지 경로계획 방법론 검증 57
4.1. 실험 개요 57
4.1.1. 시뮬레이션을 위한 BIM Model 작성 57
4.1.2. 로봇 주행 시뮬레이션 환경 구축 58
4.1.3. 미장 자동화 로봇 주행 시스템 구성 59
4.2. BIM 기반 커버리지 경로계획 수립 60
4.2.1. 각 현장별 경로계획 수립 60
4.2.2. 시뮬레이션을 통한 경로계획 주행 결과 확인 66
4.3. 실험 결과 분석 74
제5장 결론 75
참고문헌 77
부록 A. As-Is 미장 작업자의 작업순서 분석 81
표 2.1. 건설 자동화 BIM 활용 사례 25
표 2.2. 국내·외 커버리지 경로계획 관련 연구 동향 분석 29
표 3.1. 취득 실 구역 정보 예시 35
표 3.2. 미장 자동화 로봇의 작업순서 결정 알고리즘 Sudo Code 40
표 3.3. 미장 자동화 로봇 Parameter 설정값 42
표 3.4. 공간 크기에 따른 작업 경로 방향 설정 48
표 4.1. 시뮬레이션 적용 현장 개요 및 BIM Model 57
표 4.2. 작업 경로계획 모듈 구성 59
그림 1.1. 연구의 방법 및 절차 17
그림 2.1. 셀분할 템플릿 커버리지 경로계획 프로세스 19
그림 2.2. 커버리지 경로계획 방법론 및 커버리지 폭에 따른 경로생성 결과 20
그림 2.3. DQN을 활용한 전체영역 커버리지 적용 결과 21
그림 2.4. RRT+DQN 커버리지 경로계획 방법론 구성 22
그림 2.5. BIM Model을 활용한 로봇 작업계획 수립 Framework 23
그림 2.6. ROS-GAZEBO환경에서 장애물 위치에 따른 로봇 경로계획 24
그림 2.7. BIM과 Unity를 통해 생성한 Map 및 경로계획 시뮬레이션 경로 24
그림 2.8. 도저 작업 경로계획 수립 프로세스 및 결과 26
그림 2.9. 드론을 활용한 건축물 외관 점검 경로 수립 프로세스 27
그림 2.10. 교량 Unity Model 및 드론을 활용한 교량 하판 점검 경로 28
그림 3.1. BIM 기반 커버리지 경로계획 방법론 Framework 33
그림 3.2. 커버리지 경로계획 수립 프로세스 34
그림 3.3. 닫힌 실 열린 실 구분 예시 35
그림 3.4. BIM Model에서 실 구역 정보 추출 알고리즘 36
그림 3.5. 실 구역 정보 추출 결과 이미지 예시 37
그림 3.6. 실 구역 정보 추출 결과 데이터 예시 37
그림 3.7. 작업순서 결정 알고리즘 39
그림 3.8. 작업순서 결정 결과 이미지 예시 39
그림 3.9. 협동 로봇 방식의 바닥미장 공사 To-Be Process 41
그림 3.10. 닫힌 실 작업 경로 템플릿 예시 43
그림 3.11. 열린 실 작업 경로 템플릿 예시 44
그림 3.12. 실 내부 작업 경로계획 수립 알고리즘 46
그림 3.13. 미장작업 경로계획 템플릿 개념도 47
그림 3.14. Parameter에 따른 경유점 좌표 계산 50
그림 3.15. 경로계획 수립 경로 결과 예시 51
그림 3.16. 경로계획 수립에 따른 경유점 좌표 데이터 예시 51
그림 3.17. 평면도를 기준으로 작성한 BIM Model 및 평면도 예시 53
그림 3.18. 로봇 주행 알고리즘 55
그림 3.19. 경유점을 활용한 커버리지 주행 예시 56
그림 4.1. 공동주택 시뮬레이션 구성 예시 58
그림 4.2. 미장작업 영역 및 문 위치 표기 60
그림 4.3. 미장 작업순서 결정 결과 62
그림 4.4. 경로계획 수립 결과 64
그림 4.5. 경로계획 통합 경유점 yaml 파일 일부 65
그림 4.6. Revit 평면도 추출을 통한 ROS-Map 작성 및 Map Parameter 설정 66
그림 4.7. GAZEBO 시뮬레이션 환경 구축 예시 68
그림 4.8. 로봇 주행 이미지 및 GAZEBO 주행 예시 69
그림 4.9. 현장① 경로 수립 결과 및 로봇 주행 결과 비교 71
그림 4.10. 현장② 경로 수립 결과 및 로봇 주행 결과 비교 72
그림 4.11. 현장③ 경로 수립 결과 및 로봇 주행 결과 비교 73
그림 A.1. 바닥미장 작업영역을 표기한 공동주택 현장 평면도 81
그림 A.2. 미장 작업자의 공동주택 미장 작업순서 82