工业机器人虚拟仿真实验教学项目

当前,以机器人产业为代表的智能制造产业正成为世界经济发展的新增长点，发展迅速。因此培养优秀全面的工业机器人专业人才是十分必要的。但当前由于工业机器人及其配套设备购置成本较高，院校配置的数量难以保证在工业机器人实训教学中让每个学生进行独立操作和编程。另外，实训教学中学生的误操作可能造成设备的损坏和人身伤害；而虚拟仿真实训可以有效弥补这一不足。

工业机器人虚拟仿真实验教学项目以“虚实结合，资源共享”为指导思想，为学习者提供充足的实训资源，提高学习者的工业机器人技术应用能力。

工业机器人虚拟仿真实验教学平台可以模拟工业机器人工作站的真实操作，主要由工业机器人创新实践平台、工业机器人实践平台、工业机器人虚拟仿真实践平台和智能制造电子装配实践平台所组成，可以完成机器人工程以及相关专业学生的各类实训项目。

机器人创新实践平台由工业机器人机械结构认知实训工作站、工业机器人电气结构认知实训工作站、工业机器人VR虚拟仿真创新实训系统、可编程迎宾讲解机器人、可编程可重构模块化机器人等所组成，该创新平台可以完成初识机器人的教学工作和实训。

通过对工业机器人进行机械结构和电气连接拆装的实训认知操作，可以了解工业机器人的核心功能部件,熟悉工业机器人各关节的结构设计方式以及整体的机械和电气结构组成,提升对机械本体和电气控制部分的认知。

通过认知机器人驱动系统伺服电机的运行方式，可以了解机器人的不同运动控制模式,加深对工业机器人工作方式的理解。

而通过该结构认知实践，还可以了解工业机器人的典型机械和电气故障以及故障的排错方式,初步掌握机器人机械和电气设备的基本维护手段。

利用VR虚拟仿真创新实训系统，可以应用虚拟仿真的方式将实训基地的各实践平台和实训工作站整体呈现出来，使得学生能身临其境的体验现场环境,完成模拟现场环境下的各类实训任务。此外，利用可编程机器人可以初步认知机器人的各种编程方式，并进一步实现与机器人之间的互动与交互。

工业机器人实践平台分为工业机器人基础教学工作站和工业机器人去毛刺实验工作站。

工业机器人基础教学工作站采用ABB公司的IRB12O型机器人控制系统，并配以灵活、可靠、可配置的基础教学、智能料库、视觉检测、码垛等功能模块，用来完成工业机器人教学的工作和任务。利用该工作站的基础教学模块,可以熟悉工业机器人的编程方式、坐标系设定、运动轨迹设定以及工具夹I/O接口配置等操作，掌握和拓展机器人基本操作的编程技能,实现机器人的常用搬运作业。在此基础上,利用基础教学工作站的智能料库和视觉检测等教学模块，可以完成视觉分拣的认知、视觉系统的设定以及视觉分拣程序的编程操作,将工业机器人与视觉系统应用相结合,达到模拟自动化流水线自动分拣的实训效果，进一步与工业现场的实际应用相贴近。此外，通过码垛模块开展更深入的实训项目，可以锻炼工业机器人编程的程序架构规划能力、程序流程规划能力、坐标系规划能力，提升工业机器人整体编程的应用能力。

工业机器人去毛刺实验工作站采用的是ABB公司的IRB1410型机器人控制系统，并配备了去毛刺功能模块和防护装置，用来实现去毛刺工艺在工业上的应用。通过在该工作站上开展实训，在认知去毛刺工具、空气压缩机、气源处理装置和工业吸尘器等工作站主要设备组成及其用途的基础上，了解去毛刺工作站的优点、作用以及意义。通过学习人机界面与参数设置、示教编程、坐标系设置、轨迹优化编辑以及去毛刺程序编程等,熟练掌握该工作站去毛刺工艺的基本操作，完成对轮毂、壳体、连杆等不同复杂工件的去毛刺处理实训。

依靠上述工业机器人实践平台,可以开发设计认知性实验、综合性实验和创新性实验，由浅入深地锻炼学生针对机器人典型应用的编程能力，并在工业机器人实践平台完成各种实训，使得学生熟练掌握工业机器人的基本操作及应用。

工业机器人虚拟仿真实践平台用于工业机器人的离线示教编程任务，共包括40套虚拟仿真实训系统功能和虚拟仿真教学资源模块。通过在虚拟仿真编程软件中对虚拟仿真机器人进行编程操作，可以模拟显示出真实工业机器人的各种实操运动轨迹,帮助学生在初学机器人编程阶段快速认知和学会示教编程的基本操作。同时，通过在该虚拟仿真实践平台完成离线编程后进行实际操作，可以节约编程时间,在现场真实的工业机器人设备数量有限的情况下，确保每一个学生都能用到真实的机器人进行操作，提升教学和实践的质量。

智能制造虚拟装配实践平台模拟生产线上的工业机器人之间的协同作业，来完成循环有序的自动化流水线装配任务,可以展现工业机器人在工业生产中的典型应用。该平台由底板上料模块、部件组装模块、盖板紧固模块、标签打标贴标模块等所组成,由工业机器人以及堆垛机、螺丝机、打标机、贴标机等设备相互配合，工业机器人分别协同完成拼版组装、盖底板、拧螺钉、激光打标、自动贴标等任务，实现在倍速链模块带动的流水线上不同类型四巧板的装配任务。该实践平台模拟了工厂中智能制造产线对传统人工产线的升级改造,学生可以通过对每一个模块编程来实现装配产线的全功能自动运行，不仅可以用于机器人工程专业的教学与实践，也可以用于相关的自动化信息类专业开展认识实习的实践,以及为部分信息和机械类专业课的课程设计等提供了真实的实训设备与场地。

工业机器人虚拟仿真实验教学项目的实训内容几乎涵盖了机器人工程应用的全部领域，并且可编程、可调试，可以完成真实设备不能或难以完成的实训项目，有助于提高学生的感性认识，提高机器人的工程应用能力和科技创新能力。