Robot navigation on construction sites using building information modeling and geographic information system

Résumé

La productivité est un des problèmes majeurs auquel l’industrie de la construction doit s’attaquer. L’intérêt de gagner en efficacité dans les projets de construction croit surtout grâce à l’avancement d’autres disciplines technologiques telles que la robotique, les capteurs, etc. Parmi les différentes propositions pour faire face aux problèmes de productivité, l’automatisation dans la construction a montré un grand potentiel. Le suivi de l’avancement des projets de construction est l’un des défis qui nécessite un certain niveau d’automatisation. Les méthodes conventionnelles de suivi des progrès reposent sur des données textuelles et une interprétation subjective des employés impliqués. Avec l’évolution des robots mobiles ces dernières années, l’intérêt pour leur déploiement sur chantier augmente grâce à leur capacité à naviguer et à acquérir des données de manière autonome. Les robots peuvent collecter de nouveaux types de données sur site qui peuvent être utilisées pour le suivi des progrès. L’une des étapes du déploiement des robots mobiles sur les chantiers est la navigation autonome. La navigation robotique intérieure et extérieure peut être améliorée avec les données relatives au bâtiment, tel que la modélisation des informations du bâtiment (BIM) et le système d’information géographique (GIS). Le BIM peut fournir les caractéristiques des éléments de construction et le GIS les informations sur le site environnant d’un projet de construction. Le BIM-GIS permettra d’utiliser des informations sémantiques qui pourraient être utilisées pour un meilleur évitement d’obstacles, une meilleure planification des trajectoires et une navigation sémantique. La navigation sémantique des robots mobiles est possible pour les non-experts car elle permet le partage de connaissances spécifiques au domaine. Dans cette thèse, nous développons les éléments suivants: • une revue systématique de la littérature (SLR) utilisant de nouvelles méthodes d’analyse bibliométrique combinées à une analyse qualitative pour identifier l’état de l’art et les lacunes dans l’utilisation du BIM et du SIG pour la navigation robotisée. • une approche basée sur l’ontologie pour relier les connaissances de la construction et de la navigation robotique à l’aide d’ontologies établies. L’ontologie est ensuite utilisée pour récupérer les informations pertinentes à traduire dans le système robotique. • un “Path Planning” basé sur le BIM utilisant la sémantique de l’IFC, qui est intégrée au système de navigation du robot en utilisant la géométrie et la sémantique des éléments de construction. Les connaissances liées au bâtiment utilisées dans cette recherche sont rassemblées à partir de différentes sources, incluant une revue documentaire détaillée et approfondie, une étude de cas et des normes établies du domaine robotique. Avec l’aide d’un partenaire industriel, nous avons réalisé des tests expérimentaux sur le terrain pour valider notre approche. Ces recherches contribuent du déploiement de robots sur les chantiers de construction pour la collecte de données utilisables pour de nombreuses applications telles que la surveillance de l’avancement, le contrôle qualité ou la sécurité. Les solutions développées peuvent être utilisées pour un déploiement de robot mobile plus sûr, plus facile et plus intuitif sur les chantiers de construction.

Date	12 mai 2021
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Ivanka Iordanova (Directeur(-trice)) & David St-Onge (Codirecteur(-trice))