一種機(jī)器人通用技術(shù)教育、實(shí)驗(yàn)、科研一體化平臺(tái)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)器人技術(shù)教育領(lǐng)域，尤其涉及一種機(jī)器人通用技術(shù)教育、實(shí)驗(yàn)、科研一體化平臺(tái)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技的進(jìn)步，機(jī)器人技術(shù)在人類生活和工業(yè)生產(chǎn)制造中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。利用機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)在復(fù)雜、惡劣、危險(xiǎn)環(huán)境下作業(yè)，也可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。機(jī)器人技術(shù)是工業(yè)4.0和智能制造的基礎(chǔ)，我國(guó)要加快推進(jìn)工業(yè)現(xiàn)代化，人才培養(yǎng)是關(guān)鍵。目前，國(guó)內(nèi)教育機(jī)器人產(chǎn)品已出現(xiàn)了市場(chǎng)瓶頸，常用的教育機(jī)器人功能較為簡(jiǎn)單，外形多變但欠缺深度和廣度，未對(duì)具有普遍意義的通用技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)和針對(duì)教學(xué)，因此其開(kāi)發(fā)潛力及附加價(jià)值較低，學(xué)生對(duì)機(jī)器人相關(guān)技術(shù)掌握不夠全面。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提出一種機(jī)器人通用技術(shù)教育、實(shí)驗(yàn)、科研一體化平臺(tái)，解決上述問(wèn)題。
[0004]為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種機(jī)器人通用技術(shù)教育、實(shí)驗(yàn)、科研一體化平臺(tái)，其特征在于:包括若干組實(shí)驗(yàn)套件、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)、教程資料。
[0005]—組所述實(shí)驗(yàn)套件由若干子平臺(tái)組成，每個(gè)子平臺(tái)專注于一項(xiàng)機(jī)器人通用技術(shù)的展示、教育、實(shí)驗(yàn)、科研。
[0006]所述一組實(shí)驗(yàn)套件內(nèi)部的各個(gè)所述子平臺(tái)之間可以完成信息互聯(lián)互通。
[0007]所述一組實(shí)驗(yàn)套件中，有一個(gè)所述子平臺(tái)作為主子平臺(tái)，所述主子平臺(tái)能對(duì)自身以及該組所述實(shí)驗(yàn)套件內(nèi)的其他子平臺(tái)進(jìn)行管理。
[0008]所述一組實(shí)驗(yàn)套件具有其唯一且不可更改的ID號(hào)碼，該ID號(hào)碼記錄于其主子平臺(tái)中。
[0009]每個(gè)所述子平臺(tái)設(shè)置二維碼，該二維碼標(biāo)識(shí)該子平臺(tái)是什么子平臺(tái)，以及隸屬于哪一個(gè)ID的實(shí)驗(yàn)套件。
[0010]所述主子平臺(tái)具備網(wǎng)絡(luò)接入能力，一組所述實(shí)驗(yàn)套件通過(guò)其主子平臺(tái)接入所述網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。
[0011]所述網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)至少包括用戶系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)套件管理系統(tǒng)、訂單系統(tǒng)、計(jì)劃系統(tǒng)、過(guò)程系統(tǒng)、借還系統(tǒng)六個(gè)子系統(tǒng)。
[0012]所述用戶系統(tǒng)可以創(chuàng)建不同權(quán)限的賬戶，包括管理員賬戶和普通賬戶，可以對(duì)不同賬戶分配不同的權(quán)限。
[0013]所述實(shí)驗(yàn)套件管理系統(tǒng)可以對(duì)已登記的所有實(shí)驗(yàn)套件進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控、統(tǒng)計(jì)分析、遠(yuǎn)程操控等管理。
[0014]所述訂單系統(tǒng)可以接收用戶的實(shí)驗(yàn)或研發(fā)需求訂單，并自動(dòng)判斷所述實(shí)驗(yàn)套件當(dāng)前軟硬件版本能否滿足該需求訂單，最后給出訂單接受結(jié)果反饋。
[0015]所述計(jì)劃系統(tǒng)可以根據(jù)訂單情況和實(shí)驗(yàn)套件使用情況，自動(dòng)將訂單任務(wù)細(xì)分，并將細(xì)分任務(wù)自動(dòng)派發(fā)到實(shí)驗(yàn)套件，且確保派發(fā)結(jié)果最優(yōu)，最后形成計(jì)劃任務(wù)表。
[0016]所述過(guò)程系統(tǒng)可以對(duì)計(jì)劃任務(wù)表進(jìn)行跟蹤，完成任務(wù)實(shí)時(shí)狀態(tài)更新，并按要求給出提醒信息。
[0017]所述借還系統(tǒng)可以對(duì)所述實(shí)驗(yàn)套件的借用和歸還進(jìn)行管理。
[0018]用戶借用實(shí)驗(yàn)套件子平臺(tái)時(shí)，掃描其上二維碼，則自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到所述網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)登錄界面，用戶登錄后直接跳轉(zhuǎn)到該子平臺(tái)借還頁(yè)面，用戶通過(guò)該頁(yè)面申請(qǐng)借用或者歸還，管理員可以對(duì)借還操作進(jìn)行審核、反饋。
[0019]所述教程資料包括實(shí)驗(yàn)套件教程資料、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)教程資料、平臺(tái)使用示例教程資料。以上三類教程資料均按照職業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)、本科生培養(yǎng)、研究生培養(yǎng)、博士生培養(yǎng)、科研一線人才培養(yǎng)設(shè)置分冊(cè)，分冊(cè)根據(jù)目標(biāo)人群特點(diǎn)，設(shè)置不同的教育起點(diǎn)、側(cè)重點(diǎn)、深度、廣度;平臺(tái)軟硬件配置隨目標(biāo)人群有所變化，并與相應(yīng)教程資料分冊(cè)保持一致。
[0020]所述平臺(tái)軟硬件系統(tǒng)及教程資料可根據(jù)技術(shù)的進(jìn)步、用戶的反饋適時(shí)升級(jí)、擴(kuò)展。
[0021]利用本發(fā)明可以進(jìn)行智能制造體驗(yàn)式教學(xué)，一種具體形式是，學(xué)生根據(jù)所述平臺(tái)資源情況，通過(guò)明確各子平臺(tái)、實(shí)驗(yàn)套件的輸入輸出，柔性組織各子平臺(tái)、各實(shí)驗(yàn)套件設(shè)計(jì)一種具有特定功能的機(jī)器人或多機(jī)器人系統(tǒng)R0B0T-X，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)訂單子系統(tǒng)提交設(shè)計(jì)結(jié)果，訂單子系統(tǒng)自動(dòng)判斷各子平臺(tái)、各實(shí)驗(yàn)套件能否實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求的功能，如果能，則接受訂單，否則拒絕訂單并反饋原因；訂單接受后，網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的計(jì)劃子系統(tǒng)自動(dòng)將整個(gè)ROBOT-X開(kāi)發(fā)任務(wù)在各子平臺(tái)的任務(wù)進(jìn)行分解、排序，并給出計(jì)劃任務(wù)表;計(jì)劃任務(wù)表輸出后，網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的過(guò)程子系統(tǒng)自動(dòng)根據(jù)任務(wù)優(yōu)先情況及當(dāng)前所有登記入網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)套件使用情況，為用戶分配空閑的或最早可使用的實(shí)驗(yàn)套件、子平臺(tái)；過(guò)程子系統(tǒng)還能對(duì)每個(gè)子任務(wù)的執(zhí)行進(jìn)行跟蹤監(jiān)控、提醒，當(dāng)檢測(cè)到子平臺(tái)或?qū)嶒?yàn)套件輸入輸出滿足設(shè)計(jì)要求或用戶主動(dòng)申請(qǐng)時(shí)，相應(yīng)子任務(wù)被設(shè)置為已完成狀態(tài)，并自動(dòng)進(jìn)行下一子任務(wù)的派發(fā)、跟蹤、監(jiān)控、提醒，直至整個(gè)ROBOT-X開(kāi)發(fā)完畢。
[0022]教師可以作為管理員設(shè)置每個(gè)ROBOT-X開(kāi)發(fā)任務(wù)硬件資源限制，查看學(xué)生用戶的ROBOT-X開(kāi)發(fā)任務(wù)執(zhí)行情況并隨時(shí)錄入評(píng)價(jià)信息；當(dāng)某個(gè)子任務(wù)執(zhí)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，過(guò)程子系統(tǒng)將自動(dòng)通知對(duì)應(yīng)的教師管理員，教師可根據(jù)情況決定是否去相應(yīng)子平臺(tái)所在地理位置進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)輔導(dǎo)。
[0023]本發(fā)明對(duì)具有普遍意義的通用機(jī)器人技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)和針對(duì)教學(xué)，同時(shí)融入工業(yè)4.0概念，對(duì)智能制造進(jìn)行體驗(yàn)式教學(xué)，使學(xué)生更加全面深入掌握機(jī)器人相關(guān)技術(shù)，培養(yǎng)基礎(chǔ)扎實(shí)、技術(shù)全面、視野廣闊、與時(shí)倶進(jìn)的機(jī)器人及智能制造人才。平臺(tái)還可用于課外興趣拓展、比賽、科研開(kāi)發(fā)、技術(shù)驗(yàn)證等。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的架構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例實(shí)驗(yàn)套件子平臺(tái)示意圖；
其中:管理機(jī)I，移動(dòng)終端2，英特網(wǎng)或局域網(wǎng)3，路由器4，服務(wù)器5，
交換機(jī)6，實(shí)驗(yàn)套件7，主子平臺(tái)8，子平臺(tái)9，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)平臺(tái)10、通訊技術(shù)平臺(tái)11、高速數(shù)據(jù)處理技術(shù)平臺(tái)12、抗干擾技術(shù)平臺(tái)13、傳感技術(shù)平臺(tái)14、伺服控制技術(shù)平臺(tái)15、多軸運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)平臺(tái)16、嵌入式系統(tǒng)技術(shù)平臺(tái)17、高速電路設(shè)計(jì)技術(shù)平臺(tái)18、零力示教技術(shù)平臺(tái)19。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖并通過(guò)【具體實(shí)施方式】來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0026]如圖1所示，一種機(jī)器人通用技術(shù)教育、實(shí)驗(yàn)、科研一體化平臺(tái)，包括多組實(shí)驗(yàn)套件7，每組實(shí)驗(yàn)套件包含一個(gè)主子平臺(tái)8和若干子平臺(tái)9，每組實(shí)驗(yàn)套件連接到交換機(jī)6，服務(wù)器5也連接到交換機(jī)6，實(shí)驗(yàn)套件7和服務(wù)器5組成局域網(wǎng)，服務(wù)器5通過(guò)路由器4連接到公網(wǎng)3，臺(tái)式管理機(jī)I和移動(dòng)終端管理機(jī)2可接入公網(wǎng)或局域網(wǎng)對(duì)平臺(tái)進(jìn)行管理。
[0027]網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)軟件包括服務(wù)器端軟件和客戶端軟件，服務(wù)器端軟件運(yùn)行于服務(wù)器5，客戶端軟件運(yùn)行于臺(tái)式管理機(jī)或者移動(dòng)終端管理機(jī)。
[0028]網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)使得本發(fā)明能很容易地用于遠(yuǎn)程教學(xué)。
[0029]如圖2所示，一組實(shí)驗(yàn)套件包含機(jī)器視覺(jué)技術(shù)平臺(tái)10、通訊技術(shù)平臺(tái)11、高速數(shù)據(jù)處理技術(shù)平臺(tái)12、抗干擾技術(shù)平臺(tái)13、傳感技術(shù)平臺(tái)14、伺服控制技術(shù)平臺(tái)15、多軸運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)平臺(tái)16、嵌入式系統(tǒng)技術(shù)平臺(tái)17、高速電路設(shè)計(jì)技術(shù)平臺(tái)18、零力示教技術(shù)平臺(tái)19，共10個(gè)子平臺(tái)。其中，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)平臺(tái)10作為主子平臺(tái)，在該主子平臺(tái)設(shè)置高性能計(jì)算機(jī)、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，一方面是圖像識(shí)別與目標(biāo)跟蹤實(shí)驗(yàn)需求，另一方面也使該主子平臺(tái)具備強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)接入能力和相對(duì)固定的地理位置，便于網(wǎng)絡(luò)連接與網(wǎng)絡(luò)管理。
[0030]機(jī)器視覺(jué)技術(shù)平臺(tái)10可采用“千兆相機(jī)+高性能PC+運(yùn)動(dòng)平臺(tái)”方式搭建，千兆相機(jī)和運(yùn)動(dòng)平臺(tái)都接入高性能PC，在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)設(shè)置若干目標(biāo)，通過(guò)采集千兆相機(jī)圖像，進(jìn)行實(shí)時(shí)目標(biāo)識(shí)別，并控制運(yùn)動(dòng)平臺(tái)完成跟蹤。還可同時(shí)在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)設(shè)置激光位移傳感器，通過(guò)控制運(yùn)動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行掃描，進(jìn)而完成空間定位與測(cè)量、三維拼接重構(gòu)等實(shí)驗(yàn)。
[0031]通訊技術(shù)平臺(tái)11可通過(guò)使用總線協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊將若干子平臺(tái)連接到同一總線網(wǎng)絡(luò)的方法構(gòu)建，如可將高速數(shù)據(jù)處理技術(shù)平臺(tái)12、伺服控制技術(shù)平臺(tái)15、多軸運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)平臺(tái)16、嵌入式系統(tǒng)技術(shù)平臺(tái)17四個(gè)子平臺(tái)通過(guò)總線協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊連成同一總線協(xié)議網(wǎng)絡(luò)，是實(shí)驗(yàn)相互通訊。軟件系統(tǒng)內(nèi)部模塊間通訊實(shí)驗(yàn)可選擇某些適合的子平臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
[0032]高速數(shù)據(jù)處理技術(shù)平臺(tái)12可通過(guò)兩個(gè)FPGA系統(tǒng)互聯(lián)搭建，一個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生高速數(shù)據(jù)，另一個(gè)系統(tǒng)負(fù)責(zé)處理。
[0033]抗干擾技術(shù)平臺(tái)13可通過(guò)“干擾源+被干擾電路”方式搭建，干擾源可采用電弧發(fā)生裝置，被干擾電路可設(shè)置強(qiáng)電電路和弱電電路，每一種電路又可設(shè)置采取抗干擾措施的電路與未采取抗干擾措施的電路，以便于抗干擾效果對(duì)比。硬件電路控制和顯示部分做好屏蔽，保證信號(hào)的正確采集和顯示。
[0034]抗干擾平臺(tái)除硬件抗干擾教學(xué)外，還設(shè)置