实验简介
本项目以大型船舶外立面喷涂机器人作业规划和离线编程这一典型复杂作业场景应用需求为背景，通过虚拟仿真手段构建完整的大型机器人智能制造工程实现过程，以培养学生利用所学知识解决复杂大型工程问题的能力，更重要的是让学生在实验过程中深刻体会到大国重器的使命感和自豪感，从这个意义上说，项目的建设具有高度的必要性和可行性。
设计原则
本项目拟建设开发的大型船舶外立面复杂喷涂作业机器人离线编程虚拟仿真实验平台紧密体现了“能实不虚”的建设原则，主要体现在：工业机器人复杂生产线占地面积大、物理实验或实训成本高昂、整机实验周期极长，且高空喷涂作业等复杂工艺本身具有重污染、高危险、易危害人身安全等不利因素存在，导致学生很难在实验室中完成相应的综合性实体实验，必须依托虚拟仿真技术开展。此外，基于仿真的离线编程技术本身也代表着当前工业机器人以高智能性、高自主性为特点的最新发展趋势。 因此，开展面向大型复杂作业场景的工业机器人离线编程虚拟仿真实验教学，可调动学生参与实验教学的积极性和主动性，提升学生工程实践能力和增强创新创造精神，是提高相关课程教学水平的必然举措，也是当前新工科背景下新兴机器人工程专业人才培养的重要过程教学手段。
实验目的
1）理解工业机器人的主要性能指标定义和物理意义，掌握根据项目需求实现工业机器人选型的分析方法；
2）掌握机器人常用坐标系的设置方法，掌握通过机器人构型来确定机器人DH机构参数的方法，实现机器人的正逆解求解；
3）理解机器人工具手TCP的基本概念和基本设置原理，掌握利用六点法进行机器人末端执行器标定的数学原理和具体步骤；
4）理解机器人喷涂过程中涂层累积速率的基本概念和测量方法，掌握涂层累积静态物理模型的构建以及动态、多行程模型的优化推导过程；
5）掌握面向特定喷涂工艺需求的最优喷涂工艺参数优化求解方法，掌握基于工件CAD模型的大型复杂表面分割处理和喷涂轨迹自动生成方法；
6）掌握机器人编程语言的基本概念和语法规范，掌握利用后置处理生成可供机器人执行的作业程序的一般方法；
7）掌握喷涂机器人作业质量的量化评价指标，掌握利用指标进行喷涂质量分析和优化调整的基本原理和方法。
实验要求
本实验课程与国家和社会对于新工科背景下机器人工程专业的人才培养建设相对应，通过本次实验课程，学生应身临其境地感受机器人技术在国家智能制造行业中所起到的核心作用，触发对大国工匠精神的理解，将正确的价值追求、理想信念和家国情怀有效地理解。同时学生应培养参与实验教学的积极性和主动性，提升学生工程实践能力和增强创新创造精神。在专业知识方面，要求学生对于工业机器人离线编程中单元建模、喷涂轨迹规划、后置处理等操作及知识点能够熟练掌握，并把所学理论知识与实践相结合。
