基于工业机器人“虚实融合”仿真教学的实践与研究.pdfVIP

基于工业机器人“虚实融合”仿真教学

的实践与研究

摘要：本文阐述了工业机器人虚拟仿真工作站为机器人专业同学搭建学习平

台，以项目为载体，借助工业机器人虚拟仿真工作站开展项目制的学习,构建具

有学校特色的工业机器人虚拟仿真工作站服务于教学，提高学生的机器人技术应

用水平，更好的与企业实际应用相衔接，为学生提供了一种与工业环境下相同的

逼真虚拟环境，为学生全面掌握机器人技术提供了一种有效方法，为工业机器人

技术的推广和应用提供了一种技术解决方案。

关键词：工业机器人虚实融合RobotStudio

一、变阻隔为交互

通过RobotStudio、KABA、RobotArt等工业机器人仿真软件，帮助学生了解

什么是工业机器人仿真技术，学习如何构建基本工业机器人仿真工作站，建模功

能的使用，机器人离线轨迹编程，Smart组件应用，带导轨和变位机的机器人系

统创建与应用，仿真软件在线功能的应用，使学生的工业机器人基础指令和工业

机器人本体基础操作部分的学习，全部利用电脑仿真软件进行教学。

实训室共配置50台电脑，可以做到学生一人一工位，增加学生的编程与操

作练习时间。同时每台电脑配置真实工业机器人示教器，增强了学生的实际操作

感受，避免了传统仿真软件教学普遍存在真实操作感受差的缺点，也缩短了仿真

操作到真实操作的过渡周期。实训室前部的真实工业机器人操作平台可以通过网

络与电脑进行在线连接，学生编写的程序通过仿真验证无误后可直接传输到真实

平台上进行在线验证操作，使学生建立真实的距离尺寸以及速度参数的概念，并

将这种概念纠正学生在仿真教学中出现的参数偏差大的问题。

图1工业机器人实训工作台图2工业机

器人虚拟仿真工作站

二、变一维为三维

构建虚实融合仿真实训系统，硬件上配备符合仿真要求的实训室，包括50

台电脑、2台交换机、1台教师演示电脑、50套桌椅、手持示教器，还特别配备

了一套工业机器人实训设备等。通过仿真软件、机器人示教器、工业机器人操作

平台三类教学平台，三维一体开展教育教学工作。学生可以依托仿真软件，借助

构建的工业机器人虚拟仿真工作站进行机器人工具创建、轨迹编程、曲面轨迹编

程、搬运实训、码垛实训等操作，机器人示教器可以进行机器人的手动操纵、程

序编写、参数配置等操作。从而通过仿真的虚拟化，进而实现现实平台的应用。

图3工业机器人虚实一体仿真室

三、变危险为安全

当前工业机器人专业在校生423人，根据社会需求现状，未来几年在校生规

模稳定在500人左右，现有实训平台数量无法满足实训教学需求，同时现有场地

空间承载能力已趋于饱和，已不具备大批量购入实训平台的条件。通过建设工业

机器人虚拟仿真工作站，占地面积相对较小，同时可迅速增加实训工位数，有效

解决实训工位数不足的问题。同时按照先虚拟仿真再到实际操作的课程编排方式，

有效减少学生的误操作所带来的人身、心里的伤害和设备损伤，提高了真实设备

的综合使用效能。使学生经历从“全仿真操作”到“半仿真操作”再到“真实平

台验证”最后到“真实平台操作”四个递进关系的教学阶段，增加了学生的工业

机器人编程与操作的时间，减少了由于学生误操作对真实工业机器人平台带来的

损伤或损毁，充分提高了真实工业机器人实训平台的使用效能。

图4真实平台验

证图5虚

拟仿真

四、变单一为多元

工业机器人虚拟仿真以数字化应用技术为有效载体，帮助学生更好的掌握工

业机器人应用知识，提高学生对工业机器人的实践技能应用水平。更好的与企业

实际应用相衔接，依托数字校园项目建设，建设基于信息化教学理念的理虚实一

体化实训室。具体包括构建工业机器人虚拟工作站，搭建半真实的工业机器人工

作站，实现虚拟工业机器人和真实工业机器人的联机调试，创新工业机器人实训

教学模式，开发基于企业生产实际的实训教学资源，使理虚实一体化实训室成为

集体验与展示、教学与实训、培训与集训、研究与孵化的综合型实训室。

通过构建难度逐步递进的虚拟仿真项目工作站，以项目为载体，借助工业机

器人虚实融合平台开展项目制的学习，采