基于V-REP自动垂直泊车的教学仿真实验

泊车对驾驶员的操作技能有很高的要求,自动泊车系统的出现能够很好地解决这一问题,帮助驾驶员安全精准地完成泊车操作。该文对典型的自动垂直泊车进行仿真研究,针对标准和狭窄停车通道的垂直泊车,研究了C字型与人字型的泊车规划路径算法。基于机器人仿真平台(virtual robot experimentation platform,V-REP)搭建了典型的泊车仿真场景,利用用户数据协议(user datagram protocol,UDP)构建V-REP与MATLAB之间的通信,开展了V-REP与MATLAB的联合仿真实验,充分展示了自动垂直泊车的泊车过程,总结了垂直泊车的路径特点,对自动垂直泊车进行了可视化演示。此外,基于该平台为学生提供了虚拟仿真实验环境,激发了学生对无人驾驶的学习兴趣和勇于探索的精神,提高了学生的操作能力与创新思维能力,获得了良好的教学效果。

基于虚拟仿真技术的足式机器人创新实验平台开发

为满足足式机器人教学实验需要及提高实验平台可靠性,研制了一种基于虚拟仿真技术的足式机器人创新实验平台。该实验平台基于PyBullet虚拟物理引擎搭建,通过设计步态规划、步行控制等功能模块,能够完成足式机器人步态规划、步行控制等算法的仿真验证等任务。同时,依托该平台展示涉及机械设计、软件开发等专业方向的教学内容,有利于智能机器人课程实践教学的开展。基于该创新实验平台,设计了一个拥有13个自由度的足式机器人,能够完成自主步行、上楼梯等功能。实践表明,该创新实验平台具有实验成本低、高度可定制化的优点,非常适合科学研究和实验教学中需要个性化定制机器人的应用场景。

曲柄摇杆四足机器人实验教学平台设计

为适应新工科人才培养的要求,针对机械类专业课程实践教学环节教学方法陈旧等问题,基于曲柄摇杆机构设计了一款四足机器人实验教学平台,用于机械原理、机械设计等主干课程的实践创新教学环节。该四足机器人的结构设计方案源于哺乳动物运动过程,分析了其运动方式及不同腿部结构对于运动过程的影响,确定机器人机构运动方案;以D-H矩阵变换为数学工具,建立了机器人运动学模型;考虑实验平台应满足较高的经济性和互换性要求,最大程度采用了标准件的数量。对机器人进行了虚拟仿真分析,完成直线与奔跑两种状态的步态规划,实现了四足机器人的整体协调运动,验证了设计的合理性。实践表明,该教学平台的成功设计,丰富了机械类核心课程实践教学内容,对于提高学生的动手实践能力和思维创新能力有着显著的效果。

基于多机器人自动分拣系统的虚实结合实验平台

以多机器人自动分拣系统为典型案例,在实物平台基础上设计了虚拟仿真平台。基于SolidWorks三维建模软件为分拣机器人设计专用夹具,在GT Works软件中设计PLC程序,使用GT Designer软件设计触摸屏人机交互界面,在ROBOGUIDE仿真软件中构建平台的布局,通过该软件中的虚拟示教器实现机器人的离线编程和仿真。虚拟仿真平台打破了时空限制,既可作为PLC、人机界面组态以及工业机器人技术等课程的综合仿真平台,也可作为工业机器人实训课程的实践平台。

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。

蛇形机器人水中上浮下潜运动仿真研究

根据水下环境特征,研究蛇形机器人在水中三维空间的运动步态。基于虚拟机器人实验平台(V-REP)动力学仿真软件搭建了具有垂直和水平关节的蛇形机器人模型,在蛇形曲线生成蜿蜒运动的基础上,采用逐节升降法实现了水中的上浮下潜运动步态。分析了蛇形机器人在水中运动过程中的位态、受力、关节力矩及运动效率的状况,为蛇形机器人水中运动的实用化提供数据参考,同时验证了逐节升降法实现蜿蜒下潜上浮的有效性。

基于虚拟样机的机械手联合仿真教学平台研究

随着机器人在自动化工业生产中的广泛应用,加大机器人人才培养力度成为工程教育的共识。由于机器人价格昂贵、数量少,导致学生实践操作机会有限。通过虚拟的实验和测试,建立虚拟物理模型和控制模型,提前发现模型设计中的潜在缺陷,并及时找到解决方法,以此提高机器人的设计效率是工程中应用较多的方法。本文将在Solidworks中建立的锻造机械手三维实体模型导入ADAMS中,并在MATLAB/Simulink中建立仿真控制方案,最后实现ADAMS和MATLAB对锻造机械手的联合仿真,构建虚拟样机的机械手联合仿真教学平台研究,并通过仿真实例验证方案的可行性。

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。

基于CBL教学模式的机器人原理课程研究与探索——以郑州工程学院机械电子工程专业为例

根据《中国制造2025》对制造业提出的要求,行业对机器人应用需求越来越大,应用型本科院校在培养学生时应尽可能满足市场需求。针对机器人原理课程为后续机器人应用提供理论指导、推导过程较难,对学生综合素质要求较高的现状,提出基于CBL教学模式的机器人原理课程教学改革,紧跟行业需求,提升学生课堂参与度,激发学生兴趣,培养学生创新等综合能力。