引言

工业机器人已成为一种标准设备，广泛应用于工业控制的各个领域。为了适应工业发展，许多高职院校开设了与工业机器人相关的专业和课程[1]。从职业院校、技术院校和机器人使用企业三个维度，走访25个单位，发现工业机器人使用品牌多、应用场所广、采购成本高，针对工业机器人课程教学问题，开发了综合常用工业机器人品牌和典型应用案例教学模拟软件，解决工业机器人课程教学问题，提高教学质量。1环境选择根据软件开发要求和实现功能，开发平台选择.在Unity开发平台的NET环境下，客户端选择PC客户端，建议硬件配置如表1所示。

2三维建模

物理模型是模拟系统的重要组成部分[2]。软件开发前，工业机器人培训项目全过程需要三维建模，主要包括培训车间场景、工业机器人及相关辅助设备。（1）通过对培训车间的实地考察，对培训车间的场景进行建模，拍摄培训车间的环境照片，并按1拍摄∶三维工作场景模型采用3DMax软件构建。在场景建模过程中，利用Photoshop软件制作纹理材料贴图，设置Unity引擎照明系统，产生光影效果，增强逼真度。（2）工业机器人建模工业机器人是工业领域的多关节机械手或多自由机器装置。它可以自动执行工作，是一种依靠自己的动力和控制能力来实现各种功能的机器[3]。根据真实工业机器人的外观和不同的工作场景，使用3DMax软件构建不同重量级的工业机器人模型，以适应完成不同的项目任务。（3）辅助设备建模辅助工业机器人完成培训项目的设备为辅助设备。每个培训项目不同，辅助设备也不同，需要根据具体项目进行分类建模。

3软件开发

工业机器人综合教学模拟软件采用模块结构，主要分为用户登录、品牌选择、项目选择、任务介绍、场景浏览、交互操作、教学编程等模块。（1）用户登录用户登录界面设计了用户名输入框、密码输入框和登录按钮[4]。当输入密码时，系统不显示键入字符，而是使用掩码。用户启动系统后，首先显示用户登录界面，用户输入用户名和密码，点击登录按钮，系统自动将输入用户信息与数据库用户列表信息进行比较，如果用户合法，进入系统，如果用户非法，给出错误的提示信息，用户登录界面设计过程如图1所示。(2)品牌选择品牌选择界面集成ABB、KUKA、FANUC、YASKA⁃WA、三菱和广数六大常用品牌工业机器人供用户选择[5]，品牌选择界面结构如图2所示。（3）项目选择界面集成了6种典型的工业机器人应用案例，包括搬运、码垛、装配、涂胶、轨道描述和上下材料供用户选择。项目选择界面结构如图3所示。(4)任务介绍任务介绍界面说明了培训项目做什么、怎么做、注意事项，为培训项目提供了规范的操作说明。任务介绍主要包括项目任务、操作说明和注意事项。任务介绍界面结构如图4所示。（5）场景浏览虚拟场景分为动态模型和静态模型，可移动模型为动态模型，不可移动模型为静态模型，通过浏览虚拟场景熟悉培训环境，场景浏览界面结构如图5所示。（6）交互操作仿真软件交互操作性是指用户对仿真系统中工业机器人和设备的可操作性和反馈的自然性[6]。在三维虚拟空间中，通过虚拟设备选择、工业机器人操作和场景碰撞，产生实时反馈信息，实现操作模拟交互。交互操作的基本过程如图6所示。（7）示教编程工业机器人是一种智能设备，可根据预设程序自动运行[7]，属于工业领域的“示教再现”机器人。在机器人虚拟仿真系统中，首先将机器人应用程序加载到示教器中；然后用户操作示教器面板，将机器人移动到每个示教点，并将每个示教点的位置和姿态数据分配到程序相应点的信息中；最后，机器人根据程序和示教点设置的轨迹自动运行。机器人示教编程的基本过程如图7所示。

4结束语

工业机器人集成教学模拟软件经过测试，运行稳定可靠。在机器人操作与编程课程教学中，教学模拟软件的应用节省了教学成本，提高了教学质量。该软件在职业院校和企业的推广应用，产生了26.38万元的工业价值，具有良好的应用价值。