虚实结合的机器人实验教学平台设计与教学实践

采用虚实结合的思想搭建了基于MatLab的机器人实验教学平台,配套制作了详细的机器人学实验教程等教学资源,并将此平台应用于机器人技术基础和高级实验教学中。通过把书本上冗繁的公式转化为可以编程实验的代码,并将算法在虚实结合的实验平台实现,学生不仅提高了兴趣,同时也培养了学生理论联系实际的能力,为新工科背景下提高机器人工程人才培养质量奠定基础。     

虚实结合的低成本开源机器人实验教学平台

虚实结合的机器人实验教学平台可充分发挥仿真和实体机器人的优势。采用的实体机器人多为品牌机器人，存在成本高、占地大、上手慢、开放性差等问题。将虚实结合方案和低成本开源方案相结合，设计一种基于Matlab低成本开源机械臂的机器人实验教学平台。通过逐步实现机械臂对工件的抓取，加深学生对机器人学中关键知识点的理解。设计并实现单个定时器的6舵机同步驱动方法、基于标志点的简易手眼标定方法以及几何法的快速逆运动学计算方法，进一步提高运行效率降低经济成本。实验结果证实了机械臂抓取方法的有效性。平台具有成本低、便携、上手快、完全开源等特点。     

基于机器人实验教学的虚拟仿真集成技术探讨

机器人实验教学是高校培养工程科技人才综合实践能力的核心课程之一。由于机器人价格昂贵、数量少,导致学生实践操作机会有限。仿真技术的发展,为解决这一问题开辟了新途径。利用计算机仿真技术、虚拟现实技术以及人工智能控制技术,突破MATLAB与ADAMS联合仿真关键技术,将系统仿真与三维虚拟样机建模结合起来实现机电液一体化,设计了面向锻造机器人的数字虚拟仿真集成平台,可作为机器人实验教学演示的工具。学生可在数字虚拟仿真环境中直观地对锻造机器人虚拟原型进行结构优化设计、性能评价、制造和使用仿真等操作。该平台对启迪设计创新、提高设计质量、减少设计错误、缩短开发周期有参考价值。     

多媒体教学系统虚拟仿真实验平台设计与实现

结合实验教学情况,设计并开发了多媒体教学系统虚拟仿真实验平台。提出了实验平台的设计思路,给出了应用模块化的设计思想对实验平台框架、教学功能的设计方案,介绍了以Godot引擎为开发软件开发实验平台的经验和体会。该实验平台可导出到HTML5、Windows、Android等环境下运行。利用该实验平台可进行多媒体教学系统的认知实验教学和操作实验教学,作为线下实验的有效补充,充实了在线实验教学资源,有助于培养学生实验技能,有利于提高实验教学质量。     

管道巡检机器人视觉系统实验教学平台设计

为加强机器人专业实验教学,提高人才培养质量,设计了一套基于管道巡检机器人的视觉系统实验教学平台。该实验平台由目标物的检测识别和目标物的定位测距两部分组成,涉及视觉系统的相机标定技术、深度学习技术、YOLO检测算法、单目定位测距技术等。实验结果表明,该视觉系统具有较强的淤积物检测识别能力和较高的淤积物检测精度。学生通过该平台不仅学习了管道机器人视觉系统的设计思路和方法,而且创新实践能力大大提高。     

基于ADAMS软件的机器人动作设计与仿真实验研究

以教学机器人为实验平台,制定动作方案、编写动作程序、掌握操作方法,并用ADAMS软件对机器人运动进行仿真分析。该实验课程将现代设计方法和先进实验手段用于实验教学之中,给学生一个创新实验平台。     

并联机器人在机械工程实验教学中的应用

在控制工程基础、机器人技术及单片机等课程教学中,充分利用六自由度并联机器人平台进行实验教学,可解决机械工程实验教学中先进机器人技术教学难的问题。结合控制工程基础、机器人技术及单片机等课程的具体教学实例,对六自由度并联机器人在机械工程实验教学中的应用进行了探索与实践。实验结果证明,该方法提高了学生对控制工程基础、机器人技术及单片机等课程的理解,培养了学生动手能力,实验教学效果良好,为控制工程基础、机器人技术以及单片机等课程的实验教学提供了一种新的方法。     

电液多维力控并联机器人在研究生实验教学中的应用

采用快速原型控制技术,搭建了一套电液多维力控并联机器人半实物仿真系统。利用该平台进行实验教学,可解决机械工程专业液压控制系统、机械控制工程基础以及机器人技术等课程理论脱离实践的教学难题。结合上述课程的理论知识以及相应工程案例,探索电液多维力控并联机器人在实验教学中的应用和实践。实验结果表明,基于该实验平台的实验教学,增强了研究生对相关理论知识的理解,提高了研究生实践能力,为机电液一体化专业课程教学提供了一种新颖的教学平台。     

移动机器人虚拟仿真平台及其在实验教学中的实践应用

针对智能机器人课程教学中理论与实践脱节的问题,从实验平台构建、教学方法等方面提出了将虚拟仿真与实体机器人实验相结合的实验技术与教学方法。首先研制适用于课程教学的移动机器人虚拟仿真实验平台,该平台具有接口通用、易于上手、配置灵活、界面直观等特点,能够进行机器人建模、运动避障、轨迹跟踪、决策控制及导航规划等方面的仿真实验,故而特别适用于课堂教学的实验实践。通过通信接口的适配,该虚拟仿真平台具有操控实体机器人的能力,从而实现了虚实结合的实验教学技术并应用到课程教学中。依托该平台,采用任务驱动的教学方式,进行课上课下相结合的智能机器人课程的理论教学与实验教学,有效地培养了学生的理论知识、项目经验以及工程应用能力。     

船舶辅机隔振实验平台开发

结合科研设计实现了一种船舶辅机隔振实验平台,该平台主要由单层隔振系统、浮筏隔振系统和动力吸振系统组成。平台功能全,具有较强的综合性和开放性,既可满足本科生实验教学的要求,还可以为大学生创新设计训练计划、研究生培养等提供研究平台。对实验平台进行了测试分析。结果表明:该平台性能良好,能够满足实验教学要求,强化了对学生动手能力的培养,体现了实验教学与课堂教学的结合。     

飞行机器人测控综合性实验教学设计

设计了一种以飞行机器人为实验对象的综合性实验教学平台。通过传感器6轴运动处理组件MPU6050接口实现位姿的测量实验;采用嵌入式ARM处理器STM32F103RE为控制器,经电子调速器控制机器人的4个直流电机,实现PID控制算法实验;摄像头OV2640采集视频图像,通过WiFi无线传输模块传送给上位机并显示出来,实现无线网络图像传输实验。实验结果表明,平台运行稳定可靠,适合作为测控类专业学生的综合性实验。     

基于WebGL的双机器人运动仿真实验平台

结合当前工业机器人技术和发展,共享实验教育资源,开发了基于B/S模式的双机器人运动仿真实验平台。采用WebGL技术构建虚拟现实环境下机器人的三维模型,JavaScript语言实现机器人运动控制及事件响应等功能,HTML和CSS语言搭建了人机交互界面。仿真平台包含了运动仿真模块、障碍物生成模块、运动状态显示模块及运动控制模块。可采用快捷指令、编程和机器人插补点3种控制方式,实现单机器人运动规划、双机器人协作运动优化及机器人避障规划等多种仿真任务。平台发布于远程实验教学网站,解决了当前设备资源不足等问题,在教学应用中达到了预期效果,获得了学生的好评和认可。     

Multisim在数字电路与逻辑设计实验教学中的应用

介绍了电路仿真设计软件Multisim的功能和特点,探讨了利用该软件平台进行实验教学的方法,详述了Multisim在数字电路与逻辑设计实验中具体应用实例.结合传统的实验教学,在数字电路与逻辑设计实验中引入Multisim软件建立了虚拟实验平台,利用Muhisim强大的电路仿真功能,引导学生进行复杂电子电路设计、实验与研究,有利于提高学习成效,同时对传统实验教学的不足起到一定的补充作用.虚拟实验平台在改进实验教学方法、提高实验教学质量、培养学生创新能力和动手能力等方面起着非常重要的作用.     

AUV虚拟仿真实验教学平台的建设与应用北大核心

为了提高自主式水下机器人(AUV)的实验教学质量、突破传统实验教学的局限性、培养高质量海洋智能化领域人才,该文运用虚拟仿真技术搭建了AUV虚拟仿真实验教学平台,实现了AUV本体设计、运动控制仿真以及水下实训等教学内容。经过教学实践证明,AUV虚拟仿真实验教学不仅巩固了学生的理论知识,同时提高了学生的AUV设计、仿真实践能力和自主创新意识。     

组建人形机器人实验室，构建新型创新实验平台

实验教学改革的关键是逐步改革传统的以验证性实验为主的实验教学模式，向综合性实验、设计性实验和研究性实验转变。文中从构建新型创新实验平台，提高实验室整体创新水平出发，探讨了人形机器人实验室建设的意义、目的和总体构想，总结了人形机器人研究的热点领域。     

并联6自由度电动实验教学平台

介绍了并联6自由度电动实验平台实验教学装置的工作原理、设计过程,包括机械结构的设计与建模仿真、控制系统的设计以及人机操作界面的实现等相关内容及实验方法.运行LabVIEW编写的控制程序,可实现并联6自由度电动实验教学平台的6个自由度平动及转动.通过实验平台6自由度的运动以及编写LabVIEW测试程序以达到课程的教学要求.使学生全面熟悉并联6自由度电动实验教学平台的基本工作原理、总体结构、工作特性,同时保证了公共平台大型设备“双6自由度并联机器人空中对接模拟试验台”的有效使用率和节省维修成本,加快培训周期,有利大型设备的共享.     

机器人技术的实验教学改革与实践

针对"机器人技术"实验教学中所存在的问题,从实验内容组织、机器人实验平台构建、教学方法等方面提出了"机器人技术"课程的实验教学改革的思路。利用模块化的实验降低实验入门的难度,采用了学生自制实验平台与高级通用实验平台相结合的方法,建立了一种分层训练实验模式。以项目教学法为主,将机器人技术实验课程变成实验技能训练、项目训练、理论与实践相结合的交互平台,从而达到了提高学生理论应用能力与综合实验技能的目标。     

“项目式”强化训练的机器人实验教学方法

随着机器人技术的不断发展,国内越来越多的高校开展了机器人课程。在分析机器人实验课现有问题的基础上,摸索总结了一套"项目式"强化训练的机器人实验教学方法。该方法以具体的机器人设计和应用的项目任务为依托,改善对学生的机器人实验教学,并综合加强实验平台建设、优化交叉课程教学、提高授课教师素质等多种方法,着力提高机器人实验的教学质量和效率。教学实践证明,该方法能够提高学生对机器人实验的学习积极性和主动性,加深学生对机器人理论知识的认识,强化学生的动手实践和团队合作能力,满足提高教学质量和效率的要求。     

基于3D打印技术的双轮自平衡机器人创新实验平台

设计了一种基于3D打印技术的双轮自平衡机器人创新实验平台,采用OpenSCAD开源建模软件设计机器人的机械结构,并通过3D打印技术打印机器人各零部件;该机器人由2个步进电机驱动,采用双闭环控制结构控制左右轮速度实现机器人的平衡控制与速度控制,具有鲁棒性好、可扩展性强的优点;机器人上配置有WiFi网络接入模块,可通过TCP协议与上位机控制系统通信,能够自如实现前进、后退、转向等功能。实践表明该创新实验平台具有结构简单、组装方便、趣味性强的优点,能有效改善实验教学效果。     

基于LabVIEW和USRP的通信原理虚实结合实验平台设计

为实现通信原理课程理论与实践的结合,设计了虚实结合的通信原理实验平台。该平台采用LabVIEW虚拟仪器与无线电收发设备USRP相结合的方式,实现了在线实验、文件共享、数据传输和远程查看等功能。以幅度调制虚拟仿真实验和FM音乐收发硬件实验为例,对该平台进行功能测试。测试结果表明:该平台可以准确、高效地进行通信原理仿真和硬件实验,实现了虚实结合、网络交互式的实验教学。