摘要：虚拟实验教学是结合现代信息技术的新生事物，相对传统实验教学在诸多方面有其独特性，学生在一个虚拟实验环境中，利用自己对模型的观察与分析，就会形成一个相对较为直观的印象，再利用对各种设备功能进行操作了解，加强对实验原理和规则的理解，就会形成初步认知技能以及操作技能。机器人仿真课程的虚拟实验，利用web网页完成机器人布局、仿真设置、实验报告，在实践教学中取得了良好的教学效果，具有一定的实践教学意义。
关键词：机器人工程；虚拟仿真实验；教育教学
1.前言
机器人工程专业在国内的建设和发展已7年，大量的科研成果产出，不断反哺教学中的理论与实践环节。由于在高校实践教学中国，机器人相关实训设备采购昂贵，占地大，维护成本高，同时伴随着虚拟现实、增强现实、数字孪生以及物联网等新兴技术的快速发展，虚拟仿真实验开始快速走进高校课堂。由于工业机器人、服务机器人等仿真软件经过多年技术积累，
并在行业内的广泛应用，其最早被引入高校的实验课程教学。近几年，帮随着数字孪生技术的虚拟仿真实验在业界被大量开发，其具有操控方便，云服务器布置，不占内存的特点，被越来越多的机器人相关实验课程使用。
2 专业特
2.1 课程设置
机器人工程专业的实践教学在机器人工程专业应用型人才培养中有着重要地位，针对机器人工程专业实践教学创新性强、多技术综合及产教高度融合特点，构建形成具有“层次性、递进性和综合性”特点的机器人工程专业实践教学体系。《工业机器人仿真技术》这门专业核心课程也是特课，其核心内容是讲授ABB机器人的虚拟仿真，主要分为以下几个模块：机器人工作站构建、RobotStudio中的建模功能、焊接机器人离线轨迹编程、事件管理器的应用、Smart组件的应用、Screenmaker的应用、带轨道或变位机的机器人系统创建与应用，以及RobotStudio的在线功能。 玻璃清洗工作站离线编程虚拟仿真实验以武汉商学院虚拟仿真实验平台为基础，进行玻璃
清洗机器人工作站虚拟构建、离线编程基本操作及机器人工作站运动仿真。采用“知识点”与“工程实践”相结合的实验教学方式，通过基础部分、进阶部分及工程案例实操的实验教学设计，着重培养学生团队合作能力、剖析工程案例能力及研究解决机器人系统集成实际工程问题的能力。机器人搬运工作站是工业机器人领域的典型应用，机器人实体工作站占地面积大、成本高、管理和维护困难，采用机器人实体工作站进行机器人系统集成应用离线编程仿真实验成本高、消耗大。机器人系统集成及编程的实体实验存在投资较大、设备台套数有限、实验室面积紧张、实验时间与教学实践冲突、细微实验现象难以细致观察等问题。本课程的虚拟仿真实验与行业领先的专业公司合作，采用先进的Maya和VR技术对实验场景、设备装置、系统建模等高度仿真，实验全程三维动画，操作上规范、标准，3D实验场景逼真，体验感和交互性强，吸引了学生强烈的参与愿望。
2.2虚拟实验的教学目标
高斯扩散模型使用玻璃清洗工作站进行工业机器人仿真技术的实验教学可以增进对工业机器人搬运技术的感性认识；使学生了解玻璃清洗机器人工作站的模型导入，完成整体布局，掌握工作站主要设备和玻璃清洗和搬运的过程工艺；掌握玻璃清洗机器人工作站的配置Smart组件参
数的技巧、离线编程；掌握RAPID语言编程和仿真设置方法。推进机器人工程仿真技术的运用，培养应用型、创新型人才。
3实验的原理与操作
3.1实验原理
钥匙胚玻璃清洗工作站虚拟仿真实验教学平台的开放运行依托于开放式虚拟仿真实验教学管理平台的支撑。开放式虚拟仿真实验教学管理平台以计算机仿真技术、多媒体技术和网络技术为依托，采用面向服务的软件架构开发，集实物仿真、创新设计、智能指导、虚拟实验结果自动批改和教学管理于一体，是具有良好自主性、交互性和可扩展性的虚拟实验教学平台。
在实际生产中，大批量玻璃生产的清洗工序常采用工业机器人自动化清洗的生产方式。工厂产线上，工业机器人对玻璃的搬运采用机器人末端安装的真空吸盘，对玻璃的边角进行抓取，使用一台输送链将工件送至机器人行程范围，机器人抓取和翻转工件，并将工件放置于清洗机输入端。本实验主要难点是机器人与输送链、清洗机等外部设备协同工作下的 工作站离线虚拟仿真，其基本思路是：分析玻璃清洗的工艺，对工作站布局，设置Smart组件参数，通过离线编程和RAPID编程，进行仿真设置，完成实验。
3.2实验操作
在仿真平台上，虚拟仿真实验教学一共设置了知识角、自由播放、实验操作、实验习题和实验报告5个系统。各系统的功能如下：
知识角：该过程的目的是使学生，有实验目的、原理、操作步骤、注意事项等。实验前可以用于预习，了解实验涉及的知识点；
自由播放：实验全过程规范操作的录像，以及实验仿真成功后工作站的虚拟仿真录像，便于学生快速地从整体上了解实验内容；
实验操作：文字、声音和高亮等提示帮助下，人机交互，一步一步指导学生学习完成整个实验；管形母线
实验习题：无任何提示进行操作考试，考核结束后系统自动给出分数；
实验报告：考核完成后，需撰写实验报告，包括实验目的、原理、实验数据处理和结果、实验结论以及对该实验设计的评价和建议，提交给老师评阅。
1）设备布局与系统创建
工件为批量化生产的玻璃产品，长度1200mm，宽度900mm,厚度为5mm,工厂内采用总线输送，将工件输送至各单站工位。单站工位采用一台ABB IRB6700机器人，末端安装吸盘夹具夹持工件，将工件从输送链抓取至清洗机输入端，由清洗机对工件自动清洗。电表集中器
2）Smart组件设置
Smart组件就是在RobotStudio中实现动画效果的高效工具，玻璃清洗工作站的Smart组件分为：SC-输送链、SC-清洗机、SC-工具。
SC-输送链的动态效果对整个工作站起到一个关键的作用，其动态效果包含：输送链前端自动生成工件、工件随着输送链向前运动，工件到达输送链末端后停止运动、工件被移走后输送链前端再次生成产品依次循环。
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SC-清洗机的动态效果是完成对工件的传送和自动清洗，清洗机内部一对夹送辊反向旋转完成对工件的擦洗。
SC-工具的动态效果是对工件的抓取或放下，吸盘工具将输送链中的工件抓取到清洗机输入端。空间种植塔
3）离线编程
对ABB IRB6700机器人，主要是将工件从输送链位抓取至清洗机位，在抓取后对工件翻转90°，捕捉工件上表面，离线编程示教抓取点、过度点、放置点，自动生成路径，调整吸盘工具到合适的位置姿态。自动生成路径后，在“目标点和路径”中修改指令，选择合适的运动指令，调整焊接速度。插入‘WaitTime’等逻辑指令，设置任务等待。将离线编程同步到RAPID。
4）RAPID编程
RAPID语言是瑞典ABB公司对针对机器人进行逻辑、运动以及IO控制开发的机器人编程语言。RAPID语言类似于高级语言编程，与VB和C语言结构相近。PAPID语言所包含的指令
包含机器人运动的控制，系统设置的输入、输出，还能实现决策、重复、构造程序、与系统操作员交流等功能。在RAPID程序中，有且只有一个主程序main，它可以存在于任意一个程序模块中，并且是作为整个RAPID程序执行的起点。
