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机器人助力中国智能制造,半实物仿真夯实相关人才培养基础

2020-05-15 11:36:00 2851

机器人作为智能制造中的重要载体,被称作“制造业皇冠上的明珠”。无论是德国工业4.0,还是美国的工业互联网以及我国的制造强国战略,都将机器人列为重点发展领域之一,机器人作为自动化技术的集大成者,除了广泛应用于制造业领域外,还应用于资源勘探开发、救灾排险、医疗服务、家庭娱乐、军事和航天等其他领域,最近火热的“新基建”概念,更是将机器人等自动化、智能化科技列入投资领域的重中之重。

目前中国机器人市场进入高速增长期,其中工业机器人更是连续七年成为全球第一大应用市场,其市场规模约为57.3亿美元,机器人属于高度机电一体化的智能装备或服务设备,对其的研究和开发涵盖了机械、电子、通信、自动化和智能控制等一些专业门类。对人才的迫切需求催生出高校机器人本科专业。至2019年,全国共有187所高校获批机器人工程专业。在这187所高校中,北京大学,北京航空航天大学等“985”,“211”重点院校占20所左右,其余也均为普通本科和独立学院。

机器人专业是一种典型的工科类本科教育专业。该专业学生完成学业后,不仅需要建立牢固的专业理论知识基础,还须熟练掌握从事机器人工程开发所需的基础应用能力。因此,实践教学课程在专业课程体系中必然需要占据较大比重。在实践教学课程中,验证性实验、课程设计和实习教学类课程往往需要专业的半实物仿真平台作为支撑。

六自由度机器人作为一种典型的工业机器人,在自动搬运、装配、焊接、喷涂等工业现场中有广泛的应用,六自由度机器人涉及到结构分析、刚体变换、运动学分析/控制、动力学分析/控制、轨迹规划、集成视觉、力觉传感等技术,对于机器人专业的学生来说,是一个非常好的研究对象,但是目前市面上销售的六自由度机器人,生态封闭,学生能够使用的功能不多,很多底层控制代码不开放,不支持二次开发,无法实现机器人的动力学控制等高级功能,难以满足机器人专业的教学需求。

针对机器人专业的教学需求,灵思创奇研发出一套基于基于MATLAB Simulink开发机器人控制平台,本平台以六台垂直串联六关节工业机器人为核心,将机器视觉、机器人运动控制、光机电综合等技术有机地进行整合,采用模块化结构,便于灵活组合,实现对不同物料进行快速的检测、抓取、搬运等操作。为了方便实验教学,系统进行了专门的设计,可以完成工业六自由度机器人单机运动控制和机器视觉检测。

通过此平台可以进行机械组装、电气线路设计与接线、智能视觉算法及流程编辑、工业机器人运动控制算法与应用编程等多方面创新实验,适合作为本科学校相关专业课程《工业机器人与控制技术》、《机器视觉》、《工业机器人集成与应用》、《工业机器人综合实训》等课程的实验教学,我们还提供完全开源的机器人运动学、动力学、视觉处理等相关算例和培训文档,为高年级本科生的课程设计和研究生的科研创新提供学习参考。