预览加载中，请您耐心等待几秒...

虚拟仿真技术在高校机器人实践教学中的应用研究.pdf

预览
1/10
2/10
3/10
4/10
5/10
6/10
7/10
8/10
9/10
10/10

亲，该文档总共11页，到这已经超出免费预览范围，如果喜欢就直接下载吧～

下载提示 文本预览

如果您无法下载资料，请参考说明：

1、部分资料下载需要金币，请确保您的账户上有足够的金币

2、已购买过的文档，再次下载不重复扣费

3、资料包下载后请先用软件解压，在使用对应软件打开

虚拟仿真技术在高校机器人实 践教学中的应用研究 2014年中国工业机器人销量达4万余台，在全球工业. 机器人市场份额中占据首位。工业机器人行业快速发展也使 得相关行业人才需求矛盾日益突出，既具备丰富理论知识同 时又具有实践动手能力的复合型人才极度匮乏。高校必须承 担起人才培养的重任，当前，虽然有诸多高校开设了工业机 器人课程，以求更好地满足社会生产对于相关领域人才的需 求，但是相较于欧美以及日本等国家来说，我国工业机器人 教育起步相对较晚，师资力量薄弱，且工业机器人设备价格 昂贵，降低了学生实践操作质量效果。而借助虚拟仿真教学， 则可以有效解决工业机器人不足的问题，教学资源能够得到 更加科学合理的分配，保证学生有充足时间进行课后练习， 而且虚拟仿真技术的应用还可以避免各类安全隐患，降低教 学成本，提高教学质量。 虚拟仿真技术从广义上说，是在面对复杂关键问题时。为 预测做的一种替代性原理模型，可以动态模拟出该问题的主 要组成部分及其关系变化，实验成本低、时间速率可调，通 常能支持多次重复性试验，找出影响问题的主要变量。从狭 义上说，虚拟仿真技术是一种采用计算机图形图像技术为主 的结合传感器、控制器等自动化技术，通过构建虚拟模型、 虚拟环境、虚拟设备而形成的虚拟仿真系统，按照预定实验 程序参数运行。可视化展示过程和实验结果。其主要优点是 避免真实试验的破坏性、危险性、难再现和高投入问题，可 以通过变量的调整，快速展示各种可能的实验结果，从而更 好地优化真实试验的各项条件，获得更有效的结果。 （一）激发学生创造力，提升学习主观能动性 在高校机器人教学过程中，虚拟仿真技术可以结合不同的 教学内容，为学生构建不同类型的三维实训场景，学生在学 习机器人实践知识时，结合自身的能力水平以及知识储备情 况，选择自己感兴趣的知识提前进行自主学习。同时，虚拟 仿真技术的交互性比较强，学生可以快速掌握操作的技巧和 方法，针对学习过程中所遇到的种种问题进行验证，并且快 速获得直观结果，有效降低学生理解知识的难度，激发学生 创造力，提高学习主观能动性。 （二）降低教学成本，提高实践操作安全性 实践教学的关键就在于让学习者自主动手实践，但是机器 人实践教学不同于其他学科，教学过程中对所需要的专业机 器人设备，提出的专业性要求比较高，且该设备的造价也较 高，对于资金不充裕的高校来说其配备的教学设备数量有限， 可能无法满足每个学生上机训练的需求，这样不仅会影响训 练效果，还会降低学生的实践学习积极性。而虚拟仿真技术 的应用则可以有效解决该问题，虚拟仿真技术可以创设三维 实训场景，有效弥补实践设备不足的问题，满足学生实践学 习需求。同时。针对部分学生在课堂上没有完全理解的实践 操作知识，在课下也可以借助虚拟仿真技术进行多次练习， 对于相关知识的理解和掌握能够更加深入。此外，传统实操 教学过程中可能会出现学生对于实操知识掌握不够牢固。导 致机器人碰撞或者是其他不良情况发生，这样不仅影响实操 的正确性，还会降低实操的安全性。 （三）有效搭建实际岗位情境，帮助学生深入掌握岗位要 求 对于高校学生来说，在校学习的一系列知识都要运用到未 来的职场上，并在实际工作中应用，这样才能展现出所学知 识的作用与价值。虚拟仿真技术可以为学生搭建实际岗位情 境，模拟仿真焊接、码垛、搬运、喷涂、装配等多种实际工 作，脱离现场条件的束缚，让学生直观地感受到自己未来走 上工作岗位之后，应当具备哪些方面的技能，帮助学生明确 自身当前知识学习过程中存在的缺陷和不足，树立未来努力 发展的目标，实现学校教学内容与实际岗位工作能力的运用， 为学生未来的发展奠定更好的基础。 （一）减少设备重复建设的需求 工业机器人应用范围极为广泛，如焊接、码垛、搬运以及 油漆等工作，都可以借助工业机器人完成，加之世界上工业 机器人种类众多，不同类型机器人在操作及使用方面也存在 显著差异，且工业机器人系统造价高昂，在高校机器人实践 教学中，将所有种类机器人和应用环境配备齐全显然是一件 难度极大的事情，这也与我国对建设资源节约型、环境友好 型社会的追求背道而驰。虚拟仿真技术在机器人实践教学的 应用可以有效降低设备的重复建设，有利于构建节约型社会。 （二）提升人才培养质量的需求 传统机器人实践教学中，由于受到了教学设备以及师资的 制约，许多高校的实践教学都只能分批次进行，学生的实践 动手机会因此受到了极大的制约，部分学生可能在学期结束 后，对于许多知识还处于一知半解的状态，这样就容易使得 学生在学习相关知识时容易产生比较强烈的挫败感，实践教 学效果差，学生在将来走向社会之后，所学的知识无法适应 工作岗位需求，增加学生就业的