中国现代教育装备
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 实验室建设  
基于虚拟现实的工业机器人实训装置及教学场景设计与实现
来源:《中国现代教育装备》杂志 时间:2023-10-22 16:20:56
  [导读]为解决工业机器人实训中存在的设备易损坏、教学成本高、实操时长不足等问题,基于虚拟现实技术设计了一种工业机器人实训装置。该实训装置由虚拟现实操作设备、虚拟场景构建设备、3D扫描仪等组成,可提供三维结构展示、机械装调、运动控制等功能模块,实现搬运、码垛、装配等典型的工业机器人实训场景。教学实践证明,该实训装置可以有效提高工业机器人实训质量,满足“工学一体化”教学需求。

  随着“工业4.0”和“中国制造2025”的实施,工业机器人在各行业的普及率越来越高,相关专业技术人员的需求量激增。为解决企业用工问题,大多数职业院校均开设了工业机器人相关专业,普遍采用理论与实践相结合的教学模式[1]。目前该教学模式存在以下几个问题:重理论、轻实践;设备易损坏,教学成本高;场地、设备有限,实操时长不足等。因此,一些职业院校引入了工业机器人仿真系统,但市面上的仿真系统大多以显示器、鼠标、键盘作为人机交互工具,不仅操作体验差、仿真度低而且实用案例少,很难取得理想的实训效果[2]。

  《国家职业教育改革实施方案》明确指出,为适应“互联网+职业教育”发展需求,运用现代信息技术改进教学方式方法,推进虚拟工厂等网络学习空间建设和普遍应用。作为新一代信息技术的虚拟现实技术可以创设虚拟立体环境,提供视觉、听觉、触觉等全方位的感官体验。将虚拟现实技术应用于工业机器人实训教学,既可以提高学生的学习热情,又能够提高教学质量[3]。本文设计了一种基于虚拟现实技术的工业机器人实训装置(简称实训装置),该实训装置可提高实训课程质量,确保实训过程的安全性和高效性。

  1 实训装置

  2 关键技术实现方法

  3 应用验证

  4 教学应用及效果

  5 结语

  实训装置能有效解决工业机器人实训教学成本高、实训时长不足、易发生安全事故等问题,为工业机器人实训提供了新思路。教师利用该实训装置可选择或者搭建多种工作场景,让学生在工作体验中学习理论知识,提高操作技能。采用数字孪生技术,还可将该实训装置与实体工业机器人联系起来,实现虚拟环境和真实场景的联合教学。

  参考文献

  [1] 李波,田威,王长瑞,等.基于虚拟现实的工业机器人课程实践教学探索[J].中国教育信息化,2021(16):33-36.

  [2] 周玮.虚拟现实技术在高职教育中的应用与探索[J].职业技术,2018,17(1):96-99.

  [3] 刘俊,杨振国,董文杰,等.基于UNITY3D & HTCvive的工业机器人虚拟现实编程教学仿真系统的研究与开发[J].轻工科技,2018,34(8):93-95.

  [4] 左文娟,宁萌,张秋菊,等.基于沉浸式VR递阶的机器人实训平台设计[J].实验技术与管理, 2021,38(12):184-187.

  [5] 陈子健,卓勇,唐炳洋.Unity3D机器人焊接焊缝自动提取及轨迹规划与仿真[J].组合机床与自动化加工技术,2019(11): 8-12.

  [6] 梁洸强,廖容.基于虚拟现实技术的工业机器人拆装实训课教学改革探索[J].装备制造技术, 2020(7):231-233.

  [7] 庄严,卢阿丽,杨庆.基于Unity3D的机器人仿真实验系统[J].电子技术与软件工程,2018(3):113-114.

  [8] 毛芳芳,朱仁义.基于虚拟现实的工业机器人路径跟踪控制仿真[J].齐齐哈尔大学学报(自然科学版),2021,37(1):11-15.

梁存仙 青岛市技师学院


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