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龙图腾网获悉西安交通大学申请的专利一种建筑BIM与机器人轨迹规划的数据连接方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN117067203B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-26发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202311047400.3，技术领域涉及：B25J9/16；该发明授权一种建筑BIM与机器人轨迹规划的数据连接方法是由曹建福;刘坤设计研发完成，并于2023-08-18向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种建筑BIM与机器人轨迹规划的数据连接方法在说明书摘要公布了：一种建筑BIM与机器人轨迹规划的数据连接方法，属于机器人领域。该方法基于建筑BIM模型，获取到机器人轨迹规划所需的作业环境信息：获得了建筑作业环境的IFC格式文件后，对IFC文件进行解析，求得机器人的相对位姿以及任务对象的位姿信息与尺寸信息等；确定出目标点相对于墙体坐标系和机器人基坐标系的位姿，得到目标点在机器人基坐标系下的坐标值；然后按照人工势场法原理，计算出机械人受到的引力和斥力，进而计算机器臂末端坐标。本发明能解决了建筑作业环境下利用BIM信息进行机器人轨迹规划的问题，自动化程度高。

本发明授权一种建筑BIM与机器人轨迹规划的数据连接方法在权利要求书中公布了：1.一种建筑BIM与机器人轨迹规划的数据连接方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤1：建立机器人作业环境和作业任务的BIM模型，获取建筑物模型的面片信息和机器人工作平台的面片信息，构建环境信息文件；所述环境信息文件包含：建筑物模型的面片信息、机器人工作平台的面片信息、建筑物模型相对于机器人基坐标系的位姿以及机器人工作平台相对于机器人基坐标系的位姿，即模型坐标系相对于机器人基坐标系的位置与姿态； 建筑物的位置利用三维向量在机器人基坐标系下表示为： 姿态利用四元数在机器人基坐标系下表示为： 其中，modeli表示具体的建筑物实体； 步骤2：将BIM模型转化IFC格式文件，并进行解析，获取到建筑物坐标和工作平台数据，提取相对于机器人基坐标系的位姿； 步骤3：计算板材中心坐标系相对于墙体坐标系的位姿如下： 其中为从左至右第i列，从下至上第j行安装点的x坐标；为从左至右第i列，从下至上第j行安装点的y坐标；为从左至右第i列，从下至上第j行安装点的z坐标；lengthwall为墙体长度，widthwall为墙体宽度，xoffset,yoffset,zoffset分别为墙体坐标系相对于墙体的左下角顶点的偏移； 墙体坐标系相对于建筑物坐标系的位姿、墙体的尺寸以及各墙体上任务目标点的相对于墙体坐标系的位姿以浮点数的数据类型，根据YAML的格式，储存为文件的形式； 步骤4：计算每一板材中心坐标系相对于机器人基坐标系的位姿如下： pmodel、qmodel为建筑物在机器人基坐标系下的位姿，pwall、qwall为墙体坐标系相对于建筑物坐标系的位姿，Rqmodel表示将建筑物坐标系转换到机器人基坐标系的旋转矩阵；Rqwall表示将墙体坐标系转换到建筑物坐标系的旋转矩阵；Rq表示将板材相对于墙体坐标系的姿态转换到机器人基坐标系的旋转矩阵；Q表示旋转矩阵到四元数的映射； 步骤5：利用相对位姿将任务目标点从板材中心坐标系转换到机器人基坐标系； 步骤6：根据起始点、目标点的坐标和位姿以及环境信息，计算机器人机械臂受到的引力和斥力； 其中，将目标和障碍物分别看作对机械臂有引力和斥力的物体，把机械臂末端当作位形空间C中的质点，机械臂受到目标位形Xgoal的引力Fattr吸引，同时受到障碍物Oobstacles的斥力Frep排斥，机器臂沿引力与斥力的合力Fsum进行运动； 引力按照下式计算： 式中，UattrX计算如下： ξa表示引力参数大小； 斥力按照下式计算： 式中： ηi表示斥力参数大小；d0表示障碍物的影响系数；||X-Xobstacles,i||表示当前点X与第i个障碍物物体Xobstacles,i的距离； 步骤7：由引力和斥力计算各轴上的合力，进而更新机器人末端坐标； 步骤8：计算更新后的坐标与目标点之间的距离，若小于设定值时则停止，否则转入步骤6。

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