一种基于工业机器人教育虚拟仿真方法和系统技术方案

本发明专利技术提出了一种教育虚拟仿真方法和系统，通过三维拍摄技术对工业机器人的结构及其工作场景进行三维照片采集得到三维图片；通过仿真软件调用智能交互终端数据库中所述三维图片，结合3D建模，建立工业机器人三维部件模型的和三维虚拟工作场景模型，教师登录学校管理端的教师管理页，通过教师控制台连接所述智能交互终端数据库，进行讲解、训练和答疑；学生登录学生端口进行学习，训练，通过可以直观的学习工业机器人的复杂结构，利用所述仿真软件对学生的操作数据给出反馈，学生根据反馈结果进行调整操作，最终完成正确的操作指令，让学习者印象深刻，有助于加深记忆点，提高学习积极性，趣味性，数据处理和传输提高传输效率，画面更流畅。面更流畅。面更流畅。

【技术实现步骤摘要】
一种基于工业机器人教育虚拟仿真方法和系统


[0001]本专利技术涉及教育领域，特别涉及一种基于工业机器人虚拟仿真方法和系统。

技术介绍

[0002]传统的机器人教学方式通过印在书本上的图文和课堂上的多媒体的展示来获取知识，这种方式难以使学生对这种工业机器人运行过程状态和原理有一个明确了解，学习缺乏趣味，学习兴趣不高，学习效果较差；利用，将行业、企业的先进技术和优质工程资源融入教学，使实践任务对应企业岗位要求，实践过程匹配企业运作流程，实践容对接实际工程运用；国内的机械、电器、化工等工业机器人，都是进口设备，存在价格昂贵、结构复杂、维护困难，甚至有一定危险性等问题，通过虚拟仿真技术和工业自动化的演示教学，可以直观的向学生展示工业机器人的复杂结构，其沉浸性，交互性，想象力三大特性，能使学习者直接自然地与虚拟环境进行互动，获得良好的实践体验，解决实训教学中设备成本高昂、学生操作机会不足和操作危险的难题，提升教学效率，提高教学质量，可以推动培养智能制造产业所需的高层次应用技术型人才；利用虚拟仿真系统，借助虚拟仿真实验，不仅可以解决学校资源紧缺问题，更重要的是通过创设设计型、综合应用型研究发展型实验工程项目，将不同企业的不同生产问题分解，嵌套在不同实验中，以项目形式串接，开展多人协同创新实验，培养学生的创新能力和研发能力。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供了一种基于工业机器人虚拟仿真方法，用以解决实，单靠讲解学生的学习兴趣不高，学习效果差，而实际操作工业机器人成本高，又具有危险性的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术的实施例提供如下技术方案：
[0005]本专利技术提出一种基于工业机器人虚拟仿真方法，所述方法包括：
[0006]S1、通过三维拍摄技术对工业机器人的结构及其工作场景进行三维照片采集得到三维图片存入智能交互终端数据库；采集工程师实际操作记录场景和故障类型进入智能交互终端数据库并实时更新，同时对工程师操作记录和故障类型进行等级划分，建立故障类型等级分组库；
[0007]S2、通过仿真软件调用智能交互终端数据库中所述三维图片，结合3D建模，建立工业机器人三维部件模型的和三维虚拟工作场景模型并存入所述智能交互终端数据库；
[0008]S3、教学管理系统连接所述智能交互终端数据库，并通过设置教师和学生登录页面让师生连接访问所述智能交互终端数据库；
[0009]S4、VR设备访问所述智能交互终端数据库，学生通过VR设备的手持操作组件对所述工业机器人三维部件进行检测和诊断，教师观察学生操作并给与指导；教学管理系统根据所述智能交互终端数据库中工程师的操作记录和故障类型，对所述学生的操作进行相应的场景匹配和所述故障类型等级分组库字段进行匹配，并根据所述的故障类型等级划分给出不同的合理的反馈，并通过VR设备，提示学生故障类型、故障发生的点位信息，学生根据
所述反馈的结果进行调整操作，最终完成正确的操作指令。
[0010]进一步的，所述通过三维拍摄技术对工业机器人的结构及其工作场景进行三维照片采集得到三维图片存入智能交互终端数据库；采集工程师实际操作记录场景和故障类型进入智能交互终端数据库并实时更新，同时对工程师操作记录和故障类型进行等级划分，过程包括：
[0011]S101、通过三维拍摄技术拍摄得到工业机器人的结构其周边工作场景的图片；
[0012]S102、将拍摄的图片进行处理得到处理后的图片存入智能交互终端数据库；
[0013]S103、采集工程师实际操作记录和故障类型进入智能交互终端数据库并进行等级划分；建立故障类型等级分组库；
[0014]S104、系统检测到工程师新的操作记录与数据库中操作记录不同时，对工程师新的操作记录和新的操作记录产生的结果进行更新得到新的工程师实际操作记录和故障类型等级分组库，但系统检测到教师和学生正在连接数据库时停止更新，待教师和学生端停止使用时再进行更新；其中，新的操作记录产生的结果包括故障排除和产生新的故障类型；
[0015]进一步的，所述周边工作场景包括车间环境、工装夹具、操作安全门、操作控制柜和操作按钮，其中对拍摄图片进行处理的过程包括：
[0016]S1021、数据清洗，去除相似图片的冗余和模糊图片得到精简后的图片存入结果文件夹；
[0017]S1022、数据压缩，对精简后的图片进行图像编码，去除编码冗余，得到编码后的图像信号；
[0018]S1023、图像降噪，通过对所述编码后的图像信号进行小波分解；对经过层次分解后的高频系数进行阈值量化；利用二维小波重构图像信号得到降噪后的图片；
[0019]进一步的，数据清洗除去相似图片冗余的步骤包括：
[0020]S10211、图片预处理，通过机器识别模型将不同类别的图像进行分类得到不同图像分组存入不同文件夹；
[0021]S10212、将同一文件夹的图片调整为大小一致得到调整后的图片；
[0022]S10213、将调整后的图片转化为灰度直方图；
[0023]S10214、根据灰度直方图划分不同的区域并进行灰度级别求和的到图片向量；
[0024]S10215、过向量点积计算两个图片向量数据的相似度；
[0025]S10216、根据相似度结果，去除相似图片的冗余，只保留一张图片存入结果文件夹。
[0026]进一步的，所述通过仿真软件调用智能交互终端数据库中所述三维图片，结合3D建模，建立工业机器人三维部件模型的和三维虚拟工作场景模型并存入所述智能交互终端数据库，过程包括：
[0027]S301、通过仿真软件调用所述智能交互终端数据库的所述三维图片；
[0028]S302、通过仿真软件分析机器人系统的组成部分、相互关系和周边环境关系得到分析结果；
[0029]S303、通过3D建模结合分析结果和调用所述智能交互终端数据库系统中的工程师实际操作记录和故障类型建立工业机器人三维部件模型的和三维虚拟工作场景模型；
[0030]S304、通过3D建模系统检测证机器人在安全区内运动工作和运动轨迹。
[0031]进一步的，教学管理系统连接所述智能交互终端数据库，并通过设置教师和学生登录页面让师生连接访问所述智能交互终端数据库，过程包括：
[0032]S401、教师登录教学管理系统的教师登录页面进入仿真系统；
[0033]S402、教师通过教师控制台连接所述智能交互终端数据库，并选择所述工业机器人三维部件模型的和三维虚拟工作场景模型进行讲解和答疑；
[0034]S403、学生登录教学管理系统的学生端连接所述智能交互终端数据库中的所述工业机器人三维部件模型的和三维虚拟工作场景模型；并连接启用VR设备；通过VR设备调用所述智能交互终端数据库中的所述工业机器人三维部件模型的和三维虚拟工作场景模型，并经过老师讲解，从而使学生能实时感知、探索所述工业机器人的工作对规律；
[0035]进一步的，所述VR设备包括头戴式显示组件和手持操本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于工业机器人虚拟仿真方法，其特征在于，所述方法包括：S1、通过三维拍摄技术对工业机器人的结构及其工作场景进行三维照片采集得到三维图片存入智能交互终端数据库；采集工程师实际操作记录场景和故障类型进入智能交互终端数据库并实时更新，同时对工程师操作记录和故障类型进行等级划分，建立故障类型等级分组库；S2、通过仿真软件调用智能交互终端数据库中所述三维图片，结合3D建模，建立工业机器人三维部件模型的和三维虚拟工作场景模型并存入所述智能交互终端数据库；S3、教学管理系统连接所述智能交互终端数据库，并通过设置教师和学生登录页面让师生连接访问所述智能交互终端数据库；S4、VR设备访问所述智能交互终端数据库，学生通过VR设备的手持操作组件对所述工业机器人三维部件进行检测和诊断，教师观察学生操作并给与指导；教学管理系统根据所述智能交互终端数据库中工程师的操作记录和故障类型，对所述学生的操作进行相应的场景匹配和所述故障类型等级分组库字段进行匹配，并根据所述的故障类型等级划分给出不同的合理的反馈，并通过VR设备，提示学生故障类型、故障发生的点位信息，学生根据所述反馈的结果进行调整操作，最终完成正确的操作指令。2.根据权利要求1所述的一种基于工业机器人虚拟仿真方法，其特征在于所述S1通过三维拍摄技术对工业机器人的结构及其工作场景进行三维照片采集得到三维图片存入智能交互终端数据库；采集工程师实际操作记录场景和故障类型进入智能交互终端数据库并实时更新，同时对工程师操作记录和故障类型进行等级划分，过程包括：S101、通过三维拍摄技术拍摄得到工业机器人的结构其周边工作场景的图片；S102、将拍摄的图片进行处理得到处理后的图片存入智能交互终端数据库；S103、采集工程师实际操作记录和故障类型进入智能交互终端数据库并进行等级划分；建立故障类型等级分组库；S104、系统检测到工程师新的操作记录与数据库中操作记录不同时，对工程师新的操作记录和新的操作记录产生的结果进行更新得到新的工程师实际操作记录和故障类型等级分组库，但系统检测到教师和学生正在连接数据库时停止更新，待教师和学生端停止使用时再进行更新。3.根据权利要求1所述的基于工业机器人虚拟仿真方法，其特征在于，所述S2通过仿真软件调用智能交互终端数据库中所述三维图片，结合3D建模，建立工业机器人三维部件模型的和三维虚拟工作场景模型并存入所述智能交互终端数据库，过程包括：S301、通过仿真软件调用所述智能交互终端数据库的所述三维图片；S302、通过仿真软件分析机器人系统的组成部分、相互关系和周边环境关系得到分析结果；S303、通过3D建模结合分析结果和调用所述智能交互终端数据库系统中的工程师实际操作记录和故障类型建立工业机器人三维部件模型的和三维虚拟工作场景模型；S304、通过3D建模系统检测证机器人在安全区内运动工作和运动轨迹。4.根据权利要求1所述的基于工业机器人虚拟仿真方法，其特征在于，所述S3教学管理系统连接所述智能交互终端数据库，并通过设置教师和学生登录页面让师生连接访问所述智能交互终端数据库；过程包括：
S401、教师登录教学管理系统的教师登录页面进入仿真系统；S402、教师通过教师控制台连接所述智能交互终端数据库，并选择所述工业机器人三维部件模型的和三维虚拟工作场景模型进行讲解和答疑；S403、学生登录教学管理系统的学生端连接所述智能交互终端数据库中的所述工业机器人三维部件模型的和三维虚拟工作场景模型；并连接启用VR设备；通过VR设备调用所述智能交互终端数据库中的所述工业机器人三维部件模型的和三维虚拟工作场景模型，并经过老师讲解，从而使学生能实时感知、探索所述工业机器人的工作对规律；其中，所述VR设备包括头戴式显示组件和手持操作组件；所述头戴式显示组件获取所述工业机器人三维部件模型的和三维虚拟工作场景。5.根据权利要求1所述的基于工业机器人虚拟仿真方法，其特征在于，所述S4VR设备访问所述智能交互终端数据库，学生通过VR设备的手持操作组件对所述工业机器人三维部件进行检测和诊断，教师观察学生操作并给与指导；教学管理系统根据所述智能交互终端数据库中工程师的操作记录和故障类型，对所述学生的操作进行相应的场景匹配和所述故障类型等级分组库字段进行匹配，并根据所述的故障类型等级划分给出不同的合理的反馈，并通过VR设备，提示学生故障类型、故障发生的点位信息，学生根据所述反馈的结果进行调整操作，最终完成正确的操作指令,过程包括：S501、学生通过VR所述手持操作设备对所述工业机器人三维部件进行检测和诊断，教师观察学生的操作并进行指导；S502、学生的操作...

【专利技术属性】
技术研发人员：王德选，陈秀玲，陈红，杨新顺，曾斌，
申请(专利权)人：重庆化工职业学院，
类型：发明
国别省市：