虚实结合的智能制造实验教学平台建设与实践

在“中国制造2025”背景下,智能制造人才培养成为高校培养人才的重中之重。为满足智能制造专业课程实验教学要求,将数字化制造生产线虚拟仿真引入到实验教学中,构建了虚实结合的智能制造实验教学平台,建立了虚实结合的综合实验教学体系。通过该实验教学平台能够解决现有智能制造专业课程实验教学中存在的设备空间受限、安全隐患、演示为主等问题,虚实结合的实验能够增加学生的实践机会,保证实验教学效果,培养学生的综合创新实践能力。     

结构化工艺设计及仿真在高铁列车中的应用研究

本文以基于Teamcenter的数字化工艺设计平台为研究背景,对在该平台下实施高铁列车三维结构化工艺设计进行了详细介绍,并对三维数字化模型在Tecnomatix软件环境下的装配仿真应用进行了研究,以虚拟仿真结果为依据对现有施工工艺进行了优化改进,提高了整车装配制造的工艺水平。     

基于数字制造环境的可重构装配线仿真分析平台

以某汽车变速箱装配生产线制造系统为背景,应用多Agent制造及Holon制造模式改造传统装配生产线以提升其柔性与重构能力·针对基于agent与holon混合思想的可重构装配生产线的基础框架与实现等理论提供分析验证环境,提出应用数字制造技术构建面向可重构装配线的数字仿真验证平台·在分析面向重构装配线的仿真平台功能特征的基础上,构建了数字仿真验证平台的框架·研究了仿真平台开发中的系统集成、可视化仿真、可重构装配线性能分析等关键技术,最后给出了仿真平台的实例系统·     

多机器人装配生产线的构建与仿真

以多机器人装配生产线为研究对象,构建由3台ABB工业机器人与传送带组成的虚拟装配生产线。依据工件的装配工序,通过导入内置工业机器人模型以及（离线）编程,创建多机器人系统仿真I/O信号和动态组件,实现生产线系统的离线编程与仿真模拟。通过虚拟系统的仿真,调试并优化装配过程中机器人的部分作业轨迹和运行姿态。研究表明,所构建的多机器人装配生产线满足实际工作需求,能够在虚拟环境下对生产线的运行轨迹进行预规划;该虚拟仿真系统可以为多机器人生产线的设计与制造提供技术参考与可行性依据。     

压气机虚拟试验仿真平台设计与实现

针对开展压气机特性自主实验要求和节约实验成本,结合虚拟现实和可视化技术,并通过VC 软件开发平台和OpenGL图形软件接口,建立了压气机虚拟仿真平台软件系统。该平台的实现可以进行压气机特性实验、压气机性能预测,同时该软件系统还营造了一种逼真的实验环境,为实验教学、操作培训以及设计验证、仿真研究等提供了可靠、经济和有效的手段。     

基于虚实结合的智能制造实验教学研究

为了解决智能制造实践教学中资源设备不足,教学知识覆盖面窄的问题,提出了一种虚实结合的智能制造实验教学方法,以智能制造示范线为实验教学平台,借助于虚拟仿真实验技术,在原有的以设备为主的系列实验基础上扩展了虚拟仿真实验教学内容,将各个知识点整合在一起形成了智能制造实验教学的完整体系。这种方法充分利用虚实结合的手段进行不同需求层次的智能制造实验教学,不仅延伸了智能制造教学知识点范围,更进一步挖掘了有限的教学资源设备的教学价值。     

基于Java 3D的自重构机器人的仿真与控制

针对同构阵列式模块化自重构机器人的特点,结合Aagent技术,对自重构模块的组成进行了分析,并提出一种能够准确描述该类机器人的拓扑结构、运动、位置及模块间连接关系的特征向量矩阵;对自重构模块的翻转、平移运动和元模块的构成及运动形式进行了描述,搭建了分布式多智能体的控制结构;结合模块的空间矢量进行路径规划,利用Java3D技术建立了可视化的模块化自重构机器人仿真环境,在此平台上对模块的运动进行了仿真,给出了一个4×2×2矩形阵列模块的平移仿真示例,验证了该控制算法和仿真平台的有效性。     

智能制造单元系统集成应用实训平台的开发及研究

为了满足智能制造发展需求,以院校学生课程为基础,开发了一套模块化、易扩展,操作灵活的智能制造集训应用实训平台.平台采用模块化设计,集成PLC、传感器、自动控制、数控加工等功能应用,引入工业以太网构建控制网络,运用MES系统和云服务网络进行制造全过程智能监控,搭建"端-网-云"的智能制造平台.以自动机器人制造项目为实例对...     

基于快速制造技术的大学生创新性实验研究

快速制造技术是重要的产品创新设计手段,以大学生创新训练计划项目为实例,阐述快速制造技术在大学生创新性实验的综合运用,为学生搭建一个持续稳定的创新设计与制造实训平台.在此平台上完成了便携式擦鞋器结构设计、数字化建模与装配仿真,采用SPS450B快速成型机实现了样机的快速制作,并对便携式擦鞋器样机装配测试,性能达到设计要求.完成了便携式擦鞋器除尘、上油、抛光的复合功能。对推动学生工程实践及创新能力的提升具有积极作用。     

煤矿智能掘进机器人数字孪生系统研究及应用

针对煤矿井下巷道掘进过程中环境复杂多变,存在掘进效率低下、智能化程度不高等问题,论文提出了一种基于数字孪生技术的煤矿井下智能掘进机器人监控技术。在数字孪生体技术通用参考框架的指导下搭建了智能掘进数字孪生系统参考框架,分析了面向掘进的数字孪生系统成熟度模型,通过对智能掘进机器人系统及其组件进行数字孪生实例化设计,实现智能掘进机器人群掘-支-运平行作业协同控制。为了适应陕北地区的复杂地质条件,设计了盾体式临时支护+横轴式掘进机的智能掘进机器人并介绍了其各组成部分工作原理。设计了智能掘进机器人数字孪生系统控制架构,详细描述了其数据感知模型。并以小保当矿业有限公司智能掘进机器人系统为应用案例,展示了智能掘进机器人数字孪生系统的研究和应用情况。研究显示该系统可适应复杂地质条件下多机器人掘-支-运平行作业协同控制,结合虚拟现实有效整合多源数据,可实现多机器人掘进过程的智能感知与远程控制,有效提升巷道掘进的智能化水平,保障巷道掘进效率和成型质量。     

一个模块化机器人平台的设计

为了解决传统机器人针对具体任务设计、柔性不高、容错能力和自修复能力差的问题,并降低机器人在各应用领域的使用成本,设计了一个模块化的机器人平台.文中首先介绍了模块化机器人平台整体设计,接着给出了模块化机器人平台硬件系统和软件系统的设计方法及具体实现细节,最后使用该模块化平台搭建了工业操作臂、轮式移动机器人、双足步行机器人...     

简化球形机器人的设计与实验

针对常规球形机器人存在的机械结构复杂、缺乏稳定平台等问题,设计了一种简化的球形机器人机械结构,同时为扩充机载设备搭建了稳定的平台,对球形机器人的设计方案进行了基于Lagrange -Routh方程方法的动力学建模,利用Matlab/Simulink对已有的球形机器人数学模型进行了仿真和简要分析.结合系统的硬件装配,分别对球形机器人直线行走、爬坡等动作进行了初步实验.实验表明,新型简化的球形机器人机械结构能够完成既定行走指令,为进一步的应用推广奠定了基础.     

3-TPT三维移动并联机器人机构的精度分析

针对具有相似平台的3-TPT型三维移动并联机器人进行了研究,根据其位置反解方程,采用机器人微分理论,以误差向量的范数表示动平台中心点的误差,建立了该机器人精度分析的数学模型.通过计算机仿真绘出了输出误差的走势图,分析研究了机器人的结构尺寸变化和位姿变化对机器人精度的影响,为该机器人机构的设计、制造及装配提供了指导性依据.     

面向低碳的车间生产过程数字孪生建模

智能制造关键技术的不断突破及其在制造业的快速应用极大地改造着传统车间的生产模式．现代企业的生产方式逐渐朝着集成化、复杂化和智能化方向发展,给车间生产过程低碳运行目标带来挑战．为了提高车间生产过程能耗管理的质量与实时性,提出了一种面向车间能耗管理的数字孪生建模方法．基于物理生产车间的生产资源与车间布局方案搭建虚拟生产车间,通过物理与虚拟车间设备运动信息的交互为几何模型添加运动关系,并结合生产节拍建立车间运动规律的数字孪生模型;采集单机物理生产设备随加工参数变化的能耗数据,使用BP神经网络建立多设备的能耗模型,基于获取物理与虚拟车间实时交互的能耗数据建立车间能量流动规律的数字孪生模型．最终实现包含动态能耗信息的车间生产过程数字孪生建模．同时基于该数字孪生模型提出了一种面向车间生产过程的能耗优化方法,结合刀具寿命、机器人运动平稳性、生产时间等多源评价指标建立多目标优化函数,获取数字孪生模型中的动态能耗数据并应用蜂群算法实现对车间低碳生产需求下的多设备加工参数协同优化．最后以给定工件的生产过程为例,对所提数字孪生建模方法和建模效果进行验证,实验结果表明借助该数字孪生模型环境下的生产过程优化方案...     

全局信息分布式控制的自重构机器人运动研究

为了改进系统的性能,构建了同构阵列式模块化自重构机器人M．Cubes,该机器人具有12个自由度;结构简洁、紧凑,控制方便简单,可以构建任意的立方体结构,并对M-Cubes模块的基本运动进行了描述。搭建了基于自重构模块的分布式多智能体控制结构,根据系统的全局信息进行分布式控制,将控制分为三步,规划、协调和运动控制。结合模块的空间矢量进行路径规划,利用agent技术对模块间的相互作用进行协调,最后产生模块的翻转,实现模块的运动。利用Java3D技术建立了可视化的模块化自重构机器人仿真环境,在此平台上对模块的运动进行了仿真,给出了一个4X2X2矩形阵列模块的平移仿真示例,验证了该控制算法和仿真平台的有效性。     

基于VR技术的会计实验教学实践探究

VR技术下的实验教学模式相对于传统实验教学模式具有低成本、目标集中、物理空间与时间自由、实验环境多样化、功能齐全、虚实结合、校企互利的优势。针对VR技术的特点,建议从优化人才培养方案、构建网络实验教学平台、建立全景仿真实验室、加强校企合作意识等方面进行会计实验教学实践,为其他专业实验教学模式提供参考思路。     

以临港为核心建设“一核一带”智能制造产业集群

<正>7月16日,《上海市智能制造行动计划(2019—2021年)》正式发布。该"行动计划"提出打造以临港为核心,浦东、闵行、嘉定、宝山、松江等区域构成的近郊产业带,形成"一核一带"智能制造产业集群。同时,加强上海智能制造研发与转化功能型平台、国家机器人"两个中心"等平台建设,为上海智能制造发展提供平台载体支撑。该"行动计划"指出,打造"一核一带"智能制造产业集群,综合考虑资源禀赋、产业基础、区域定位等因素,在全市形成"一核一带"智能制造发展空间布局。     

面向产教融合的激光熔覆虚拟仿真实验平台开发

依据"中国制造2025"行动纲领,紧扣制造业智能转型和绿色发展的时代主题,基于Unity3D开发激光熔覆虚拟仿真实验平台,面向产教融合构建"虚实结合、校企协同、学研并重"的实验教学体系新型运行机制.依托实验平台可实现对象选择、工艺规划、参数确定、程序调试、工艺模拟、仿真运行、评价反馈、现场实验、机器学习和实验总结的全过...     

基于Unity3D的化学虚拟实验教学平台构建

针对传统化学实验教学中存在的实验学时长、仪器设备昂贵、有毒有害等问题,利用Unity3D和3DSMAX软件,选取部分典型实验,建立化学虚拟仿真实验。通过HTML网页实现化学虚拟实验的整合,建立基于Unity3D的化学虚拟实验教学平台。该虚拟实验教学平台应用3DS MAX建模软件建立逼真的三维仿真模型,Unity3D软件完成场景搭建和界面模型的交互,并使用PHP脚本语言完成数据库与前端应用的有效连接。依托Unity3D软件良好的兼容性,实现了在PC端和移动端等多平台的实验浏览操作和实验教学管理,激发学生的学习兴趣,提升了人才培养的效果。同时,教师可以根据课程需要开设虚拟仿真实验,在有限学时内显著扩充实验内容,增加了实验教学环节中时间和空间的自由度,具有较好的应用前景。     

“集成电路工艺”虚拟实践平台建设与教学实践

在集成电路(IC)工艺的实验教学中,互补金属氧化物半导体(CMOS)集成电路加工工艺实验教学是学生加深对半导体工艺理解的重要环节。由于微电子行业的实验场所、时间以及实验设备的各种限制,真正的实际操作非常有限,导致实验教学效果并不理想。基于这些原因,开发了“集成电路工艺”虚拟实践平台,该平台对传统的实际操作实验教学进行了虚拟仿真,通过该平台学生可以进行集成电路工艺的模拟操作,极大地促进了学生的实验兴趣,并能够加深对集成电路制造工艺的理解。该虚拟实践平台已在学生中使用,取得了良好的实验教学效果。虚拟实践平台可以通过互联网进行优质教学资源共享,对微电子专业学生的实验教学具有良好的促进作用。