淺談開設(shè)《機(jī)器人控制綜合實(shí)驗(yàn)》課程的必要性①

王曉軍，王宇嘉，蘇曉宇，李曉航

[摘 ? ? ? ? ? 要] ?根據(jù)機(jī)器人在自動(dòng)化行業(yè)發(fā)展中的重要性，從自動(dòng)化行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)、機(jī)器人產(chǎn)業(yè)人才需求等方面分析開設(shè)《機(jī)器人控制綜合實(shí)驗(yàn)》的必要性，然后介紹綜合實(shí)驗(yàn)建設(shè)的基本內(nèi)容和主要建設(shè)目標(biāo)。

[關(guān) ? ?鍵 ? 詞] ?機(jī)器人;自動(dòng)化;綜合實(shí)驗(yàn)

[中圖分類號(hào)] ?G642 ? ? ? ? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] ?A ? ? ? ? ? ?[文章編號(hào)] ?2096-0603（2018）27-0019-01

一、引言

在自動(dòng)化行業(yè)，隨著對(duì)生產(chǎn)效率以及作業(yè)安全要求的不斷提

高，機(jī)器人系統(tǒng)得到了越來越廣泛的應(yīng)用，在行業(yè)中發(fā)揮著越來越重要的作用。其中，服務(wù)型機(jī)器人和工業(yè)機(jī)器人作為機(jī)器人的兩個(gè)主要應(yīng)用方向，更是需要大量的具有相關(guān)知識(shí)的專業(yè)人才。在高校開設(shè)相應(yīng)的課程顯得迫在眉睫。通過設(shè)置機(jī)器人控制綜合實(shí)驗(yàn)課程，不但可以使學(xué)生在機(jī)器人理論知識(shí)和實(shí)際動(dòng)手操作能力上都得到提高，而且通過實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的綜合設(shè)計(jì)，可以重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用機(jī)器人控制相關(guān)知識(shí)思考問題、解決問題的能力。此外，通過對(duì)于智能服務(wù)機(jī)器人的軟硬件學(xué)習(xí)以及工業(yè)機(jī)器人仿真軟件的應(yīng)用，可以培養(yǎng)學(xué)生關(guān)于機(jī)器人控制系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)、控制方面的能力。因此，結(jié)合自動(dòng)化行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)以及機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的人才需要，開設(shè)《機(jī)器人控制綜合實(shí)驗(yàn)》顯得尤為重要。

二、《機(jī)器人控制綜合實(shí)驗(yàn)》的基本內(nèi)容

（一）實(shí)驗(yàn)設(shè)備介紹

本綜合實(shí)驗(yàn)首次把服務(wù)機(jī)器人和工業(yè)機(jī)器人有機(jī)結(jié)合在一起，進(jìn)行機(jī)器人實(shí)驗(yàn)的綜合設(shè)計(jì)，可以讓學(xué)生從機(jī)器人控制的各個(gè)方面進(jìn)行更為深入的了解和學(xué)習(xí)。其中，NAO智能機(jī)器人擁有25個(gè)自由度，擁有開放式編程構(gòu)架，可以提供一個(gè)全開放的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。而發(fā)那科公司的RoboGuide軟件可以對(duì)工業(yè)機(jī)械臂進(jìn)行離線仿真和編程，并且可以和實(shí)際的工業(yè)機(jī)械臂聯(lián)機(jī)運(yùn)行。

（二）實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)安排

本綜合實(shí)驗(yàn)共設(shè)8個(gè)實(shí)驗(yàn)，一共60個(gè)學(xué)時(shí)，具體安排如下：

1.NAO機(jī)器人介紹：4學(xué)時(shí)。主要介紹NAO機(jī)器人的硬件以及軟件編程方法。通過實(shí)際演示，幫助學(xué)生了解NAO機(jī)器人的相關(guān)操作。

2.NAO機(jī)器人語(yǔ)音：6學(xué)時(shí)。學(xué)生通過軟件編程實(shí)現(xiàn)機(jī)器人說話以及自主對(duì)話等試驗(yàn)內(nèi)容。

3.NAO機(jī)器人動(dòng)作規(guī)劃：8學(xué)時(shí)。學(xué)生通過時(shí)間軸指令盒相關(guān)指令完成機(jī)器人的動(dòng)作規(guī)劃。

4.NAO機(jī)器人步態(tài)控制：8學(xué)時(shí)。首先，利用指令盒完成NAO的基本行走。其次，在新建立的時(shí)間軸指令盒中，利用錄像功能，實(shí)現(xiàn)NAO的基本腳步控制。

5.RoboGuide軟件演示：4學(xué)時(shí)。介紹RoboGuide的相關(guān)操作，并通過實(shí)際演是，幫助學(xué)生了解RoboGuide軟件操作。

6.RoboGuide軟件建模：10學(xué)時(shí)。通過RoboGuide軟件建立新的模型。

7.RoboGuide軟件運(yùn)動(dòng)路徑規(guī)劃：10學(xué)時(shí)。通過RoboGuide軟件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的物件抓取和擺放。

8.RoboGuide軟件在線控制：10學(xué)時(shí)。在Roboguide中添加電機(jī)控制附加軸。

三、《機(jī)器人控制綜合實(shí)驗(yàn)》的建設(shè)目標(biāo)

（1）以服務(wù)型機(jī)器人和工業(yè)機(jī)器人為背景，使學(xué)生在機(jī)器人理論知識(shí)和實(shí)際動(dòng)手操作能力上都得到提高。（2）通過實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的綜合設(shè)計(jì)，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用機(jī)器人控制相關(guān)知識(shí)思考問題、解決問題的能力。（3）通過對(duì)智能服務(wù)機(jī)器人的軟硬件學(xué)習(xí)以及工業(yè)機(jī)器人仿真軟件的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生能夠?qū)C(jī)器人控制系統(tǒng)進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)、控制的能力。（4）結(jié)合工程實(shí)際案例，培養(yǎng)學(xué)生利用專業(yè)知識(shí)解決機(jī)器人控制工程實(shí)際問題的能力。（5）以機(jī)器人控制實(shí)踐教學(xué)建設(shè)為依托，為逐步建成符合工業(yè)4.0標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化模擬工廠打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

四、總結(jié)

本文從自動(dòng)化行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)以及機(jī)器人產(chǎn)業(yè)人才需求等方面分析了開設(shè)《機(jī)器人控制綜合實(shí)驗(yàn)》的必要性，然后介紹了綜合實(shí)驗(yàn)建設(shè)的基本內(nèi)容，最后介紹了《機(jī)器人控制綜合實(shí)驗(yàn)》課程建設(shè)的主要目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]許超，李賓，白永生.基于機(jī)器人競(jìng)賽的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)[J].遼寧大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2017（3）：285-288.

[2]翟國(guó)軍.機(jī)器人工程實(shí)踐創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的思考[J].電子科學(xué)技術(shù)，2017（1）：126-129.