[发明专利]一种虚实结合的焊接机器人虚拟仿真教学体系

说明书

本发明公开了一种虚实结合的焊接机器人虚拟仿真教学体系包括焊接机器人虚拟仿真教学设备。所述焊接机器人虚拟仿真教学设备包括VR教学演示系统、虚拟仿真实训系统、虚实结合训练系统。通过设置相关的教学系统，使得教师可利用VR教学演示系统形象地对学生展示3D机器人本体及结构细节，大大提高学生的学习兴趣和互动性，也可以对焊接过程的技术要点在1:1场景下进行讲解，让学生身临其境；学生利用虚拟仿真实训系统和虚实结合训练系统可进行实景仿真练习和技能考核，更加高效地掌握复杂的技术要点和操作流程，对于利用TCP/IP协议，再通过局域网将平板电脑与电脑连接，实时读取六轴位置信息。

技术领域

本发明属于虚拟现实技术领域，具体涉及一种虚实结合的焊接机器人虚拟仿真教学体系。

背景技术

在传统制造业向智能化转型的市场需求推动下，工业机器人是实施自动化生产线、工业4.0、智能制造车间、数字化工厂、智能工厂的重要基础装备。同时，焊接作为机械制造的重要一环，由于建设成本高、操作要点多、现场实训危险系数高等原因，焊接工业机器人方面的教学过于偏重理论讲授，难以满足众多学习者对实验实训的需要，教学效果与学生期望值相去甚远，从课程内容设计到人才培养过程都面临着严峻挑战；虚拟仿真实验教学是教育信息化建设和实验教学示范中心建设的重要内容，虚拟仿真实验教学已在众多高校得到广泛应用；虚拟仿真实验教学已成为老师重要的教学方式；虚拟仿真手段在电子类实验教学中具有明显的成本优势，但这种手段并不能全部替代实物实验手段。

电子类实验教学需要培养学生的动手操作能力和处理突发事件的思考能力。使用仿真手段无法锻炼学生在实训中的动手能力和应变能力，因为仿真的过程中基本杜绝了种种意外和误差的情况，这与现实情况并不完全一致；工业机器人虚拟仿真教学体系重点解决真实动手实验条件不具备或高危等恶劣环境，高成本、高消耗、易损耗、大型综合训练等问题；虚拟仿真教学体系依托鲜活的企业生产案例和岗位需要，以项目式教学为主线，重点突出软硬结合、虚实结合、理实结合，按照VR教学演示、虚拟仿真实训、虚实结合训练的层次，按从易到难、由虚到实的学习训练原则，让学生循序渐进、由浅入深地逐步实现角色转变和技能提升，为多场景下的上机实践操作和企业实际生产运用奠定坚实基础。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种虚实结合的焊接机器人虚拟仿真教学体系，解决了实体焊接操作中存在的焊接机器人运行不稳定、焊接后零件尺寸不合格、焊缝位置偏离、焊接质量部过关的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种虚实结合的焊接机器人虚拟仿真教学体系，包括焊接机器人虚拟仿真教学设备，所述焊接机器人虚拟仿真教学设备包括VR教学演示系统、虚拟仿真实训系统、虚实结合训练系统。

优选的，所述VR教学演示系统包括VR设备、服务器、虚拟示教器、运动控制模块、I/O接口、教学演示模块、传感器和上位机。

优选的，所述虚拟示教器的内部设置有教学演示模块、3D模型库、VR展示屏，所述上位机与VR设备通过I/O接口相连，所述上位机与服务器通过TCP和IP信号相连，所述传感器与VR设备通过网络信号相连。

优选的，所述虚拟仿真实训系统包括：上位机、实训模块、考核模块、实训资源、考核资源、服务器。

优选的，所述实训模块与考核模块通过网络信号相连，所述上位机与实训模块通过网络信号相连，所述实训资源与考核资源通过网络信号相连，所述服务器与实训资源通过网络信号相连。

优选的，所述虚实结合训练系统包括：实体示教器、3D虚拟机器人、碰撞检测器、RJ45接口、虚拟焊接工作站、大族机器人和电控箱。

优选的，所述电控箱的内部设置有碰撞检测器，所述电控箱的内部设置有RJ45接口，所述大族机器人通过网络信号与电控箱相连，所述3D虚拟机器人与电控箱通过TCP/IP信号相连。

优选的，所述碰撞检测器与RJ45接口通过网络信号相连，所述电控箱与实体示教器通过网络信号相连。