CN110428686A - 工业机器人虚拟实训及智能考核系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种实训和考核系统，尤其是工业机器人虚拟实训及智能考核系统，包括登录模块，登录模块被配置成用户登录；理论模块包括理论实训单元和理论考核单元；仿真模块与仿真工作站通讯连接，仿真模块包括仿真实训单元和仿真考核单元；及实操模块，实操模块与虚拟示教器通讯连接，虚拟示教器与仿真工作站通讯连接，实操模块包括实操实训单元和实操考核单元。本发明提供的工业机器人虚拟实训及智能考核系统建立一套完整的工业机器人虚拟实训及考核系统，不仅为学员提供有效的学习途径，也为企业和教学人员提供一套经济适用的智能考核工具，减少设备的投入，并且安全性高。

Description

工业机器人虚拟实训及智能考核系统
技术领域
本发明涉及一种实训和考核系统，尤其是工业机器人虚拟实训及智能考核系统。
背景技术
随着“工业4.0”提出，以及劳动力成本的提高，自动化生产线和“机器换人”等策略成为工厂发展的首选，越来越多的工业机器人代替了原本的工人出现在工厂生产的各个环节。由于工业机器人应用的爆发式增长，工业机器人领域的高端技能型人才也变得供不应求，很多企业不惜花重金送员工去机器人生产厂家进行机器人技能的相关培训。同时，各大高校为适应市场需求，也都开设了机器人相关的学科及专业。传统机器人教学都是采用PPT讲课和实际操作相结合的模式，实际操作需要有设备，而机器人的价格昂贵，成本较高，无法配置多台设备，同时学生经验不足，容易造成碰撞，损坏机器人或其他安全事故。这种教学模式使学生对理论知识的掌握也不牢。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种采用全虚拟的环境，同时保证了工业机器人学员和设备的安全，并能协助教学和考试，辅助学员掌握工业机器人相关的技能的，工业机器人虚拟实训和智能考核系统，具体技术方案为：
工业机器人虚拟实训和智能考核系统，包括登录模块，所述登录模块包括用户名、密码和用户类型，所述登录模块被配置成用户登录；理论模块，所述理论模块包括理论实训单元和理论考核单元，所述理论实训单元被配置成显示工业机器人理论题目，并提供答案，所述理论考核单元被配置成提供试卷并进行评分；仿真工作站，所述仿真工作站被配置成对工业机器人进行模拟操作；仿真模块，所述仿真模块与仿真工作站通讯连接，所述仿真模块包括仿真实训单元和仿真考核单元，所述仿真实训单元被配置成结合仿真工作站引导用户完成相应的仿真任务，所述仿真考核单元被配置成结合仿真工作站对用户的仿真操作进行评分；及实操模块，所述实操模块与虚拟示教器通讯连接，所述虚拟示教器与仿真工作站通讯连接，所述实操模块包括实操实训单元和实操考核单元，所述实操实训单元被配置成结合虚拟示教器引导用户对具体型号的机器人进行相应的仿真任务，所述实操考核单元被配置成结合虚拟示教器对用户的仿真操作进行评分。
通过采用上述技术方案，工业机器人虚拟实训及智能考核系统安装在电脑上，用户通过登录模块实现登录，然后根据教学进度选择相应的模块。
仿真实训单元根据具体案例确定的步骤，对每一步进行检查和提示，从而引导用户进行学习。仿真工作站包括多种机器人，根据教学需求设置。
虚拟示教器包括ABB、安川、kuka和Fanuc四种机器人，引导学生实现对这种常用的四种机器人掌握编程。
优选的，所述工业机器人理论题目包括单选题、多选题、判断题和填空题；所述试卷包括随机试卷和指定试卷。
通过采用上述技术方案，通过多种题型的训练保证学生掌握技能。随机试卷指系统随机从题库中选择题目组成试卷供考核，指定试卷是指使用系统指定的试卷进行考核。
优选的，所述仿真工作站为基于RoboDK的仿真工作站。
通过采用上述技术方案，仿真工作站用于机器人的模拟仿真操作，能够对工业机器人进行编程并演示机器人仿真运动，仿真工作站能够支持大多数品牌的机器人，并可以创建机器人，支持示教编程，支持运动学建模。
优选的，所述虚拟示教器为基于RoboDK的虚拟示教器。
优选的，还包括个人信息模块，所述个人信息模块包括个人资料，所述个人资料包括登录名、姓名、性别、学习、班级、手机和邮箱。
优选的，所述仿真工作站与仿真模块之间通过API接口进行通讯连接。
与现有技术相比本发明具有以下有益效果：
本发明提供的工业机器人虚拟实训及智能考核系统建立一套完整的工业机器人虚拟实训及考核系统，不仅为学员提供有效的学习途径，也为企业和教学人员提供一套经济适用的智能考核工具，减少设备的投入，并且安全性高。
附图说明
图1是工业机器人虚拟实训及智能考核系统的结构框图。
具体实施方式
现结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，工业机器人虚拟实训和智能考核系统，包括登录模块，所述登录模块包括用户名、密码和用户类型，所述登录模块被配置成用户登录；理论模块110，所述理论模块110包括理论实训单元111和理论考核单元112，所述理论实训单元111被配置成显示工业机器人理论题目，并提供答案，所述理论考核单元112被配置成提供试卷并进行评分；仿真工作站140，所述仿真工作站140被配置成对工业机器人进行模拟操作；仿真模块120，所述仿真模块120与仿真工作站140通讯连接，所述仿真模块120包括仿真实训单元121和仿真考核单元122，所述仿真实训单元121被配置成结合仿真工作站140引导用户完成相应的仿真任务，所述仿真考核单元122被配置成结合仿真工作站140对用户的仿真操作进行评分；及实操模块130，所述实操模块130与虚拟示教器150通讯连接，所述虚拟示教器150与仿真工作站140通讯连接，所述实操模块130包括实操实训单元131和实操考核单元132，所述实操实训单元131被配置成结合虚拟示教器150引导用户对具体型号的机器人进行相应的仿真任务，所述实操考核单元132被配置成结合虚拟示教器150对用户的仿真操作进行评分。
工业机器人虚拟实训及智能考核系统安装在电脑上，用户通过登录模块实现登录，然后根据教学要求选择相应的模块。
仿真实训单元121根据具体案例确定的步骤，对每一步进行检查和提示，从而引导用户进行学习。仿真工作站140包括多种机器人，根据教学需求设置。
虚拟示教器150支持ABB、安川、kuka和Fanuc四种品牌的机器人，引导学生实现对这种常用的四种机器人掌握编程。
具体的，所述工业机器人理论题目包括单选题、多选题、判断题和填空题；所述试卷包括随机试卷和指定试卷。通过多种题型的训练保证学生掌握技能。随机试卷指系统随机从题库中选择题目组成试卷供考核，指定试卷是指使用系统指定的试卷进行考核。
所述仿真工作站140为基于RoboDK的仿真工作站。仿真工作站140用于机器人的模拟仿真操作，能够对工业机器人进行编程并演示机器人仿真运动，仿真工作站140能够支持大多数品牌的机器人，并可以创建机器人，支持示教编程，支持运动学建模。
仿真工作站140进行仿真实训或仿真考核时，先导入相应的工作站的三维模型，然后导入工件的三维模型，按照工作要求对工件进行布局，然后导入工业机器人的三维模型，并将工业机器人安装到机器人安装位置，再导入工具的三维模型，并将工具安装到工业机器人上，然后根据具体案例的工作要求设置工作流程，使机器人按照流程完成工作，接着进行模拟仿真流程，模拟仿真流程时能够进行碰撞检测。
所述虚拟示教器150为基于RoboDK的虚拟示教器。
还包括个人信息模块，所述个人信息模块包括个人资料，所述个人资料包括登录名、姓名、性别、学习、班级、手机和邮箱。
所述仿真工作站140与仿真模块120之间通过API接口进行通讯连接。
所述仿真实训单元121可通过调用API接口对仿真工作站140进行监测，分步骤对用户进行智能提示，指导用户完成相应的仿真任务，所述仿真考核单元122也通过调用相应的API接口对用户仿真任务情况进行智能评分。
虚拟示教器150可控制仿真工作站140中的工业机器人，实操模块130可实时监测仿真工作站140和虚拟示教器150的控制情况，并在实操实训单元131对用户进行智能提示，在实操考核单元132对用户的完成情况进行智能评分，从而达到指导用户完成各品牌机器人操作任务并进行智能考核的目的。
使用WPF技术，结合Sqlite/SqlServer数据库实现工业机器人理论题库的管理，实训及智能考核；结合RoboDK仿真工作站140及其API实现对工业机器人仿真工作站140的智能监测、提示以及考核功能；结合基于RoboDK的虚拟示教器150系统，设计多品牌示教器的操作任务，辅助用户掌握多种机器人的基本操作。
本发明立足于机器人教学理论联系实际的特点，结合WPF技术，以VS2017为集成开发环境，建立一套完整的工业机器人虚拟实训及考核系统，不仅为学员提供有效的学习途径，也为企业和教学人员提供一套经济适用的智能考核工具。
基于上述系统和实现方法，本发明实现了一种系统化、智能化以及虚拟化的工业机器人虚拟实训及智能考核系统，具体表现以下几点：
1、系统化：本系统结合机器人教学的特点，融合了工业机器人理论知识、机器人仿真以及机器人虚拟实操三大知识体系，工业机器人理论知识是掌握机器人技术的基础和重点；工业机器仿真技术是目前机器人实际应用中的有效技术手段，是机器人研究领域的重要研究方向；工业机器人实操是发挥机器人技术优势的重要落脚点。本发明系统的结合了上述工业机器人的三大知识体系，可有效辅助用户掌握工业机器人相关的技能。
2、智能化：系统每个模块都可以自动检测用户答案的正确性，并可在训练过程中给出智能提示，为工业机器人的学习和考核提供一个智能化的有效工具。
3、虚拟化：采用全虚拟的环境，同时保证了工业机器人学员和设备的安全。

Claims (6)

1.工业机器人虚拟实训和智能考核系统，其特征在于，包括
登录模块，所述登录模块包括用户名、密码和用户类型，所述登录模块被配置成用户登录；
理论模块，所述理论模块包括理论实训单元和理论考核单元，所述理论实训单元被配置成显示工业机器人理论题目，并提供答案，所述理论考核单元被配置成提供试卷并进行评分；
仿真工作站，所述仿真工作站被配置成对工业机器人进行模拟操作；
仿真模块，所述仿真模块与仿真工作站通讯连接，所述仿真模块包括仿真实训单元和仿真考核单元，所述仿真实训单元被配置成结合仿真工作站引导用户完成相应的仿真任务，所述仿真考核单元被配置成结合仿真工作站对用户的仿真操作进行评分；及
实操模块，所述实操模块与虚拟示教器通讯连接，所述虚拟示教器与仿真工作站通讯连接，所述实操模块包括实操实训单元和实操考核单元，所述实操实训单元被配置成结合虚拟示教器引导用户对具体型号的机器人进行相应的仿真任务，所述实操考核单元被配置成结合虚拟示教器对用户的仿真操作进行评分。
2.根据权利要求1所述的工业机器人虚拟实训及智能考核系统，其特征在于，
所述工业机器人理论题目包括单选题、多选题、判断题和填空题；
所述试卷包括随机试卷和指定试卷。
3.根据权利要求1所述的工业机器人虚拟实训及智能考核系统，其特征在于，
所述仿真工作站为基于RoboDK的仿真工作站。
4.根据权利要求1所述的工业机器人虚拟实训及智能考核系统，其特征在于，
所述虚拟示教器为基于RoboDK的虚拟示教器。
5.根据权利要求1所述的工业机器人虚拟实训及智能考核系统，其特征在于，
还包括个人信息模块，所述个人信息模块包括个人资料，所述个人资料包括登录名、姓名、性别、学习、班级、手机和邮箱。
6.根据权利要求1所述的工业机器人虚拟实训及智能考核系统，其特征在于，
所述仿真工作站与仿真模块之间通过API接口进行通讯连接。
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