世界高等教育正处于深刻变革之中，新工科是主动应对第四次工业革命的“先手棋”。在“复旦共识”“天大行动”“北京指南”等[1-3]新工科的背景下，国内机器人工程专业学科建设如雨后春笋般快速发展。目前，国内已有200余所高校获批建设机器人工程专业，已有10余所学校成立机器人学院[4]。但目前我国的机器人专业培养体系急需建立和完善，相应的实验教学亟待大力开展探索和研究。
目前大多数工业机器人控制系统是封闭的，无法写入底层控制算法，限制了算法在机器人实际应用上的实验算法验证。东北大学自2016年底成立机器人科学与工程学院，秉承“做中学”和“知行合一”的教育理念，非常重视智能机器人控制的实践教学和实验平台建设。按照现行机器人学的理论，把昂贵的工业机械臂开发成为开放安全的本科实验教学平台，不仅是适应高等教育的发展趋势，更是新工科背景下提高机器人工程人才培养质量的重要途径。
1 实验平台整体架构
2 六自由度机械臂实验平台搭建
3 实验平台在机器人教学中应用
4 结语
搭建了基于MatLab的机器人实验平台并应用于机器人技术基础和高级实验教学中，取得了良好的教学效果，学生学习兴趣显著提高。该实验平台具有以下特点：
一是开发环境友好：基于MatLab/Simulink开发机器人控制系统模型，极大降低了机器人控制系统设计的学习难度。提高了不同层次的API接口模块，可根据课程实验需要有针对性的替换相关模块，快速进行相关功能的算法验证。
二是开放式机器人控制系统：教学实验平台基于MatLab/Simulink软件建模和自动代码生成，进行开放式机器人学算法验证。
三是虚实结合的实验教学模式：仿真实验平台解决了工业机械臂昂贵，避免直接上真机程序“跑飞”等问题，确保每位学生都可以在仿真平台上自己编程实现算法。实物平台验证实验以小组为单位，将仿真程序稍作修改，即可上真机验证算法，真正做到了“虚实结合、知行合一”。
四是算法的离线仿真：支持在不启动操作臂的情况下进行算法的离线仿真验证。支持虚拟机器人显示，保证了控制效果的可观察。确保实验系统与实验开发人员的安全。
虚实结合的实验教学平台，具有模块化、开放性、安全性和教学适用性，填补了机器人技术实验教学空白，探索了新工科背景下机器人工程相关专业人才培养模式。
参考文献
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[4] 教育部关于公布普通高等学校本科专业备案和审批结果的通知[EB/OL].http://www.moe.gov.cn/srcsite/A08/moe_1034/s4930/201903/t20190329_376012.html.
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[11] 蔡自兴,谢斌.机器人学[M].北京:清华大学出版社,2018.
王帅1 吴成东1 贾子熙1 韩冰2 张华良2 1.东北大学机器人科学与工程学院 2.中国科学院沈阳自动化研究所 |
