建设目标
■机器人专业人才培养规划
机器人工程专业是一门培养学生掌握工业机器人技术工作必备的知识、技术，有较强实践能力、创新精神的专业。主要开设课程如下：《机器人学》、《高级语言程序设计》、《电路分析》、《机械设计基础》、《自动控制原理》、《微机原理及接口技术》、《电机与电气控制技术》、《单片机原理及其应用》、《PLC原理与应用》、《工业机器人控制系统》、《运动控制系统》、《工业机器人计算机编程》、《机器视觉》等。
“机器人工程”专业人才培养目标：掌握机器人工程专业技术基础知识，具备良好的分析问题、解决问题、组织管理、合作交流和自主学习能力。理论基础扎实、实践能力突出、继续学习能力较强、具有创业精神和创新能力，能在工业自动化，特别是机器人工程及其相关领域从事设计与开发、编程与控制、技术集成、运营管理与维护、市场营销等方面工作的高素质应用型专门人才。
■机器人专业实训方案建设思路
（1）联结“理论—实践”，为授课老师提供有力的实训实践、创新应用平台
创新型人才培养离不开理论教学，学生创新实践能力提升离不开与理论知识配套实训平台。方案以Mirobot六轴工业原型机械臂为基础平台，同时配套专业体系化课程，旨在为老师和学生打造丰富高效的教学实验课堂。
（2）培养适合智能制造时代所需的高素质创新人才
针对高等、职业院校的“新工科”教育培养需求，为讲授和学习机器人工程的师生提供“虚实一对一”课程，包括桌面机器人、人工智能视觉模块、工业智造模拟生产产线、IOA数字孪生智能制造仿真平台等配套学习资源。

机器人实训教学建设方案
机器人实训教学建设方案围绕理论与实践结合，包含机器人理论教学、机器人基础实验教学、桌面智慧工厂、IOA数字孪生实验教学四大版块。
■机器人理论教学
机器人技术是一项机械、电子、自动控制、计算机以及人工智能等多学科交叉的综合性应用技术，《机器人学——规划、控制与应用》以机器人学，特别是围绕6轴机械臂的基础理论而策划编写。主要内容包括机器人学的概况、坐标变换、运动学、静力学、动力学、机器人控制和运动规划，最后结合所学的机器人学相关知识综合讨论了典型的桌面6轴机械臂的控制和应用等问题。根据机器人学的特点，将数学、力学和控制理论等与机器人应用实践密切结合，帮助学生将学习到的理论快速应用到实践环境，夯实基础，培养能力。
《机器人学——规划、控制与应用》教学内容：
1)机器人系统认识：机器人结构、驱动器、传感器、路径规划、操作系统认识
2)机器人空间变换：坐标变换、轴与角、刚体位置分析、固定角与欧拉角认识
3)机器人运动学：坐标系与DH参数、正逆运动学、连杆速度、雅克比矩阵
4)机器人静力学：力与力矩的平衡、机械臂静力学递推计算
5)机器人动力学：惯性特性、正向与逆向运动学、机械臂动力学递推公式
6)机器人运动控制：运动控制概念、机器人关节控制、非线性轨迹控制、系统稳定性等
7)机器人运动规划：位置与姿态运动规划、PTP规划、坐标空间规划等
8)六轴机械臂实例：桌面机械臂操作系统框架、运动学算法

《机器人学实验指导手册》实验内容：
1)机器人系统组成及编程实验：机器人系统认知、机器人编程实验
2)机器人仿真系统组成及编程实验：仿真实验环境简介、V-rep 与 Matlab 联合仿真实验、V-rep 环境下机械臂建模方法
3)机器人半实物仿真系统组成及编程：半实物仿真的原理、半实物仿真系统操作、机器人半实物仿真编程实验
4)坐标转换的数学原理：机器人四大坐标系概念、机器人坐标系转换的意义、 机器人空间坐标系转换的数学原理、坐标转换仿真实验、坐标转换半实物仿真实验、空间坐标变换机器人实验
5)正运动学建模及控制实验：正运动学 D-H 建模实验、位姿矩阵与欧拉角转换实验、 正运动学 Matlab-vrep 联合仿真实验、基于几何学方法机器人正运动学实验、基于 D-H 法的机器人正运动学实验、机器人控制器正运动学编程实验
6)逆运动学建模及控制实验：逆运动学 D-H 建模与 MATLAB Vrep 联合仿真实验、 几何法逆运动学原理、D-H 法逆运动学原理、逆运动学 MATLAB Vrep 联合仿真、控制器逆运动学代码实现、控制器逆运动学实体机器人实验
7)机器人编程实验：示教编程原理、基于网络的机器人远程控制方法、机器人示教抓取原理及实现步骤
8)机器人视觉抓取综合实验：相机标定原理、基于 Matlab 的相机标定实验、仿真手爪控制原理及操作、机器人视觉伺服仿真、Windows 平台下 Python 开发环境配置、机器人视觉伺服抓取实验、机器人动力学建模与分析实验（高级课程）、机器人动力学应用（高级课程）

《ROS机器人技术开发》
以ROS入门为基础，帮助学生快速了解、掌握ROS的软件框架和基本功能，通过Mirobot机械臂ROS开发实践，讲解大量机械臂运动控制、机器语音、机器视觉等多方面ROS应用的原理和方法，并配有大量的ROS图表、C++/Python代码等，帮助学生在实现ROS基础功能的同时深入理解基于ROS的机器人开发，从而将书中的内容应用于实践。
1)初识ROS：ROS的起源、设计目标、特点
2)ROS的安装：ROS安装
3)ROS基础知识：ROS架构、创建一个ROS功能包、ROS节点、了解ROS话题、了解ROS服务和参数、使用C++语言来编写一个简单的发布者和订阅者等
4)ROS机械臂建模：URDF模型介绍、三维模型导出URDF、Solidworks中Mirotbot机械臂导出URDF文件的处理
5)ROS控制Mirobot机械臂：机械臂与ROS通信的原理
6)使用moveit控制Mirobot：MoveIt简介、Moveit配置——Setup Assistant、将Mirobot模型导入gazebo仿真环境、使用moveit控制机械臂、使用Moveit!控制gazebo仿真（Python）、使用Moveit!控制真实机械臂运动（C++）
7)Mirobot功能拓展：机械臂运动数据的记录和回放、在模型中添加夹手、在模型中添加摄像头获取图像信息、在模型中添加kinect获取点云信息、在模型中添加力传感器采集仿真数据、添加机械臂的语音识别功能

■机器人基础实验教学
Mirobot机械臂是一款以工业机械臂原型为设计参考，安全易用的六轴桌面工程教育机器人，是一款开放式AI机器人综合教学平台。
Mirobot支持写字画画、激光雕刻、搬运码垛、视觉分拣等多种扩展功能，预留多个扩展接口支持二次开发，同时支持Python、C、C++等编程语言。同时配备PC端软件WLkata Studio、手机APP、蓝牙示教器多种控制方式，自由设定动作、任意添加夹具，满足不同年龄段学习需求。
产品配套多种扩展配件，包含末端夹具（舵机夹爪、气动吸盘、三轴柔爪）、传送带套件、滑轨套件、AGV小车、基于Python编程的视觉套件，丰富的扩展配件为实训教学提供更开放的创新应用拓展。
课程内容:
Mirobot机械臂简介
WLKATAStudio的使用
机械臂的SDK
机械臂的基本控制方式
机械臂的信息检测与报警
机械臂的“点位示教”模式及其应用
机械臂的运动规划与控制
机械臂的扩展接口
基于机械臂书视觉的机械臂控制
多机械臂协作

■机器人桌面智慧工厂实训内容
机器人桌面智慧工厂以Mirobot六轴桌面机械臂、单片机、传感器、及机器人扩展配件为硬件基础，搭建汽车装配产线、物流仓储产线、人工智能分拣产线、汽车模拟生产制造产线等工业应用场景，为机器人教学提供更真实的实训案例。
（1）汽车装配产线
汽车装配线是人和机器的有效组合，最充分体现设备的灵活性，它将输送系统、随行夹具和在线专机、测设备有机的组合，以满足汽车零件的装配要求。汽车装配流水线的传输方式有同步传输的/（强制式）也可以是非同步传输/（柔性式），根据配置的选择，实现汽车零件手工装配或半自动装配，装配线在汽车的批量生产中不可或缺。
WLkata汽车自动化装配产线包含自动化焊接、引擎盖装配及车轮装配。通过迷你装配产线向学生展示机器人在自动化装配产线中的应用。
（2）人工智能分拣产线
人工智能视觉分拣实训是工业自动化产线典型应用，能够完成包括码垛、识别、位置纠正、垃圾分拣等多种应用案例。产线可延伸为垃圾自动化分拣场景，案例旨在通过最先进的技术解决发展中最迫切的问题来提高学生对工业应用场景及社会需求的认识， 通过视觉编程学习了解视觉在工业领域的应用，同时为学生的创新创作及应用实践提供支持。
（3）物流仓储产线
物流仓储产线模拟上货、码垛、装载等仓储全流程的智能物流场景。本场景主要学习mirobot机械臂的编程控制与多机协同。码垛机械臂将货架上的货物码放在托盘上，传送带将货物运送至 3 轴搬运机械臂的工位，搬运机械臂将货物搬运至货架前，并由码垛机械臂将货物码放回货架，产线通过以上步骤的循环来模拟展示工业的智慧物流仓储系统。
（4）汽车模拟制造产线
为更好地迎合工业柔性生产以及实现还原出汽车生产过程中的“拼装、焊接、焊点检测、打磨”等自动化生产工艺流程，形成一套完整的汽车产线生产方案。整套产线以单元设备节点为基础，同时进行实时一体化控制、视觉检测、数据收集与处理，通过视觉检测以及节点本身的数据回传获得反馈，由主控进行调度，分派AGV进行取料或修补等操作。代码可以通过WLkata Studio存储至多功能控制盒，方便学生根据场景进行修改，为学生学习机器人编程与控制及智能制造系统工程提供了一个安全、开放、友好的平台。

■IOA机器人数字孪生实训内容
（1）IOA数字孪生软件
IOA数字孪生即Input-Output-Automatic是以虚拟3D孪生技术与智能控制技术平台的融合，基于数字化双胞胎技术，建立1:1的虚拟数字化与物理信号控制的平行世界，是国内首套AR+制造仿真系统，IOA数字孪生采用“以虚代实、以实控虚”的技术理念，让智能工厂的教学与实训真正做到与行业应用接轨，更易用、更高效、更便携的新一代工科实训平台。
Mirobot机械臂通过与IOA数字孪生结合，Mirobot可实现1:1的虚实孪生机器人应用与控制，采用数字化仿真控制器以及3D虚拟工厂场景，可实现任意的工业机器人应用及创新应用。
不仅仅是物理仿真更将机器人与智能控制应用、场景搭建、系统集成以及数字化控制全部融入在内，真正实现智能制造工业4.0教学的理实虚一体化教学创新应用；
通过与IOA数字孪生系统结合，Mirobot机械臂不仅仅在机器人的典型应用工作站能够编程开发，更能够结合IOA数字孪生实现：
•1:1的虚拟化仿真，自定义拖拽式的设计机器人工作站产线；
•1:1的虚实孪生控制仿真；
•与实体工作站对应，能够实现人手一机产业结合的仿真应用。
（2）机器视觉综合实训台
机器视觉综合实训台是一套面向人工智能和机器人的集成和综合仿真系统，该平台由机器人系统+高性能视觉训练工控机组成，包含了机器视觉控制系统、机器视觉仿真系统、六轴机器人、工控机系统以及3D数字孪生系统，该平台采用模块化方式组成，并配套数字化看板和实训台，形成对机器人的高级集成和综合应用的实训仿真平台。

AI机器人实训室配置清单(仅供参考)
1、Mirobot机械臂教育版 10套
2、IOA数字孪生软件  10套
3、AI视觉套件  5套
4、AGV小车  5套
5、汽车装配产线  1套
6、人工智能分拣产线 1套
7、物流仓储产线  1套
8、汽车模拟制造产线 1套
9、机器视觉综合实训工作站 1套