用數字孿生技術提高機器人教學效率

 

 

人口老齡化與少子化背景下，“機器換人”，由機器人替代重複性及危險性的工作，是實現智慧製造的基礎，也是未來實現工業自動化、數字化、智慧化的保障，其意義不言而喻，同時也已是老生常談的話題。但是隨著產業轉型不斷向前邁進，機器人產業快速發展的同時，數字化高技能人才的需求缺口卻越來越大，尤其在機器人專業領域的人才需求更為凸顯。

如何培養合格的機器人專業人才？教育問題始終是重中之重。面對當下產學研的人才培養不匹配，大族機器人與合作伙伴基於前沿VR、AR及數字孿生技術，共同開發“數字孿生機器人教學平臺”，實現機器人教學效率的倍增，培養機器人操作的高階技能型人才，實現機器人教育專案增多。

 

機器人被譽為“製造業頂端的明珠”，不僅是在減速器，伺服電機，關節模組及其他如機器人視覺等領域的研發難度高，其操作難度也非同一般，在機器人教育活動下，一個熟練的機器人操作員需要在企業生產車間內多次鍛鍊，理論與實踐相結合，才能培養得到。

 

但在當下許多高校的普遍培養現狀中，或受限於機器人實驗室配置高昂無法滿足多數學生的實踐需要，或囿於陳舊的機器人專業培養模式而忽視實踐教育，這些都導致如今機器人專業技術人才的稀缺，並已經成為亟待解決的現實問題。

學生透過螢幕進入實訓系統後，使用者可選擇戴上頭盔或直接在Pad上透過虛擬示教器或者透過手柄拖拽的方式操作機器臂，使用者同時可以體驗不同品牌單個機器人工作站的焊接、搬運、碼垛、上下料等任務訓練，機器人教育產品以及實現虛擬協作機器人和實體協作機器人的虛實互控、虛實互動。數字孿生機器人教學平臺軟體充分利用虛擬現實技術（VR），在虛擬環境下實現對機器人的知識學習和體驗真實環境應用。

並利用數字孿生技術，在虛擬模擬技術基礎上依託並整合其他技術以實現精準對映、虛實互動，讓教學和實訓更高效，操作方式包括虛擬示教器操作、手柄拖拽機器臂方式、實體示教器和Pad觸控式。機器人教育新聞平臺提供了機器人多行業（如：焊接、碼垛、搬運、上下料、切割、噴塗等）應用場景。在機器人教育中．學生必須按照最終目的進行程式設計設計，機器人會根據設定的程式來完成預定的動作。這就要求學生求真務實，不能投機取巧。教育機器人從程式設計至除錯都是一個嚴謹的過程。哪怕一小點的偏差，都會影響除錯的結果。機器人程式設計是機器人教學的內容之一。在瞭解機器人的功能、機器人教育的意義在於：結構和工作原理的基礎上，根據教育機器人需要完成的任務來編寫程式。教育機器人會根據學生所輸入的指令進行指定的運動。

因此，學生必須將自己的設想，透過清晰的程式步驟加以實現。一個目標的實現，一般有多種途徑和方法，可以透過不斷嘗試，逐漸領悟，尋找最佳方案。每個學生在進行程式設計時，設計思路可能不同，但編寫的程式需要學生親自檢驗。當機器人的行為達不到預期效果時，學生便會去學習分析原因，並考慮解決問題的辦法，機器人教育公司不斷對程式進行修改、除錯和最佳化，直至達到預期的效果。在對機器人進行改裝加工的過程中，需要運用數學、物理、化學、材料等方面的知識，學生除了動手改裝機器人外。還要動腦思考怎樣改裝才能達到要求。這個過程鍛鍊了學生設計能力和加工能力，提高了學生的綜合實踐能力。

 

綜上所述，培養學生的創新精神和創新能力是中小學素質教育的一個重要內容．也是開展機器人教育的一個重要目標。實現創新的目標，首先要了解教育機器人的基本理論知識、相關的技術，即培養學生學習機器人的興趣；其次在實踐中應善於發現問題並解決問題。學完基礎知識後，學生會根據自己的喜好來設計和製造各具特色的機器人，需要解決可能出現的問題，這就產生了創新意識。如果學生動手實踐並最終達到目的．就體現了學生的創新能力。