淺談開設《機器人控制綜合實驗》課程的必要性①

王曉軍，王宇嘉，蘇曉宇，李曉航

[摘 ? ? ? ? ? 要] ?根據機器人在自動化行業發展中的重要性，從自動化行業發展趨勢、機器人產業人才需求等方面分析開設《機器人控制綜合實驗》的必要性，然后介紹綜合實驗建設的基本內容和主要建設目標。

[關 ? ?鍵 ? 詞] ?機器人;自動化;綜合實驗

[中圖分類號] ?G642 ? ? ? ? ? ? ? ? [文獻標志碼] ?A ? ? ? ? ? ?[文章編號] ?2096-0603（2018）27-0019-01

一、引言

在自動化行業，隨著對生產效率以及作業安全要求的不斷提

高，機器人系統得到了越來越廣泛的應用，在行業中發揮著越來越重要的作用。其中，服務型機器人和工業機器人作為機器人的兩個主要應用方向，更是需要大量的具有相關知識的專業人才。在高校開設相應的課程顯得迫在眉睫。通過設置機器人控制綜合實驗課程，不但可以使學生在機器人理論知識和實際動手操作能力上都得到提高，而且通過實驗內容的綜合設計，可以重點培養學生運用機器人控制相關知識思考問題、解決問題的能力。此外，通過對于智能服務機器人的軟硬件學習以及工業機器人仿真軟件的應用，可以培養學生關于機器人控制系統分析、設計、控制方面的能力。因此，結合自動化行業的發展趨勢以及機器人產業的人才需要，開設《機器人控制綜合實驗》顯得尤為重要。

二、《機器人控制綜合實驗》的基本內容

（一）實驗設備介紹

本綜合實驗首次把服務機器人和工業機器人有機結合在一起，進行機器人實驗的綜合設計，可以讓學生從機器人控制的各個方面進行更為深入的了解和學習。其中，NAO智能機器人擁有25個自由度，擁有開放式編程構架，可以提供一個全開放的實驗平臺。而發那科公司的RoboGuide軟件可以對工業機械臂進行離線仿真和編程，并且可以和實際的工業機械臂聯機運行。

（二）實驗學時安排

本綜合實驗共設8個實驗，一共60個學時，具體安排如下：

1.NAO機器人介紹：4學時。主要介紹NAO機器人的硬件以及軟件編程方法。通過實際演示，幫助學生了解NAO機器人的相關操作。

2.NAO機器人語音：6學時。學生通過軟件編程實現機器人說話以及自主對話等試驗內容。

3.NAO機器人動作規劃：8學時。學生通過時間軸指令盒相關指令完成機器人的動作規劃。

4.NAO機器人步態控制：8學時。首先，利用指令盒完成NAO的基本行走。其次，在新建立的時間軸指令盒中，利用錄像功能，實現NAO的基本腳步控制。

5.RoboGuide軟件演示：4學時。介紹RoboGuide的相關操作，并通過實際演是，幫助學生了解RoboGuide軟件操作。

6.RoboGuide軟件建模：10學時。通過RoboGuide軟件建立新的模型。

7.RoboGuide軟件運動路徑規劃：10學時。通過RoboGuide軟件實現簡單的物件抓取和擺放。

8.RoboGuide軟件在線控制：10學時。在Roboguide中添加電機控制附加軸。

三、《機器人控制綜合實驗》的建設目標

（1）以服務型機器人和工業機器人為背景，使學生在機器人理論知識和實際動手操作能力上都得到提高。（2）通過實驗內容的綜合設計，重點培養學生運用機器人控制相關知識思考問題、解決問題的能力。（3）通過對智能服務機器人的軟硬件學習以及工業機器人仿真軟件的應用，培養學生能夠對機器人控制系統進行分析、設計、控制的能力。（4）結合工程實際案例，培養學生利用專業知識解決機器人控制工程實際問題的能力。（5）以機器人控制實踐教學建設為依托，為逐步建成符合工業4.0標準的數字化模擬工廠打下堅實的基礎。

四、總結

本文從自動化行業的發展趨勢以及機器人產業人才需求等方面分析了開設《機器人控制綜合實驗》的必要性，然后介紹了綜合實驗建設的基本內容，最后介紹了《機器人控制綜合實驗》課程建設的主要目標。

參考文獻：

[1]許超，李賓，白永生.基于機器人競賽的創新創業實驗室建設[J].遼寧大學學報（自然科學版），2017（3）：285-288.

[2]翟國軍.機器人工程實踐創新實驗室建設的思考[J].電子科學技術，2017（1）：126-129.