随着智能制造技术发展的逐渐深入，工业生产对机器人的绝对定位精度提出了更高的要求。然而，当前机器人的绝对定位精度较低，而且会随着机器人的长期工作和磨损而急剧下降，无法满足精密加工的要求，极大限制了机器人在高精度制造场合的进一步应用。本实验以《工业机器人性能规范及其试验方法》（GB/T12642-2013）标准为准，根据机器人自身结构特点，通过机器人MD-H运动学模型，完成机器人运动学正逆运动学分析，并推导出机器人的运动学模型和误差模型，使用激光跟踪仪，设计合作靶标，多点测量机器人的位姿和运动学参数，并通过误差补偿验证补偿效果，使得机器人绝对定位精度得到明显提高。本实验是知识能力素质的有机融合，培养学生解决复杂问题的综合能力和高级思维；课程内容体现了前沿性、时代性和先进性，通过互动环节，培养学生的探究问题的能力；本课程教学过程涉及到的知识点难易结合，具备一定的理论高度。本实验符合虚拟仿真实验项目的“两性一度”要求，即具备高阶性、创新性和挑战度。

必要性：

1. 机器人本体校准虚拟仿真实验体现了工业自动化领域发展的重点。工业机器人技术是我国《中国制造2025》列为重点发展领域，也是我国实现“工业4.0”的关键。国务院于2015年印发了《中国制造2025》的通知，指出要推进制造过程智能化。其中，在智能制造过程中，工业机器人凭借其高效灵活、高精度、高稳定性等特点，迅速成为人们关注和研究的焦点。工业机器人在汽车、电子、塑胶、食品、制药、机械加工等多种工业领域应用广泛，能够承担点焊、弧焊、喷漆、装配、搬运、涂胶、打磨、码垛等各类自动生产任务。工业机器人运动学校准是机器人学研究的重要内容，工业机器人校准是一个集建模、测量、机器人实际参数辨识、误差补偿实现与一体的过程。在机器人产业化的背景下有重要的理论和工程意义。

2. 工业机器人本体校准虚拟仿真实验是智能制造技术和工业机器人发展的需要。工业机器人本体校准虚拟仿真实验是一项精密化的测量工作，其测量设备的精度、操作人员的素质和技术、操作环境的要求都比较高。智能制造技术发展的逐渐深入，工业生产对机器人的绝对定位精度要求提高了。当前工业机器人的绝对定位精度较低，而且会随着机器人的长期工作和磨损而急剧下降，无法满足精密加工的要求，极大限制了机器人在高精度制造场合的进一步应用。另外，工业机器人正在向多自由度高柔性加工单元方向发展，其工作方式也从单纯的手动示教向具备高度自由化的离线编程方式发展，工业机器人具备较高的位姿精度是实现工业机器人离线编程的前提，机器人校准是确保其性能指标合理的前提和基础。

3. 工业机器人本体校准虚拟仿真实验的开发有利于促进国内工业机器人行业中小企业的发展。目前国内外对机器人坐标系标定方法有一定的研究成果，但是大多数还是靠机器人技术人员来进行手动标定。工业机器人本体校准虚拟仿真实验的开发是基于对机器人标定技术的相关研究，此研究有利于有效提高机器人的绝对定位精度，对缩短与国外技术水平差距、促进社会智能制造业发展具有重要的理论意义和应用价值。

实用性：

1. 本虚拟仿真实验项目在华东地区的工程训练中心具备一定的示范效应。本实验项目建设单位中国计量大学工程训练中心是浙江省高等教育学会工程训练教学委员会副主任单位、华东地区高校工程训练教学学会理事单位，且是浙江省重点建设实验教学示范中心。建设此虚拟项目受益不仅是本校在工程训练中心开展实践教学的30多个本科专业，以及相关研究方向的研究生，更重要的通过实验教学示范中心的辐射作用可以辐射到其他高校中。

2. 工业机器人本体虚拟仿真实验通过将复杂的数学建模过程以及公式的推导过程流程化、可视化，更加容易被学生接受，引导学生建立起机器人的基本概念，为工业机器人实习环节打下理论认知基础。通过本虚拟仿真机器人校准本身的原理以及校准过程，以及理论知识的应用。

教学设计合理性:

自从1962年第一台工业机器人在美国面世以来，数十年的发展，人们对工业机器人的性能提出了更高的要求。工业机器人本体校准虚拟仿真实验是根据国家标准《工业机器人性能规范及其试验方法》（GB/T12642-2013）相关规定设计实验。工业机器人的性能指标主要包括位姿准确度和位姿重复性、轨迹准确度和轨迹重复性、位姿漂移特性、互换性等14个性能指标。在机器人实际使用过程中，人们关注的重点是机器人的定位精度。机器人的定位精度可以分为重复定位精度和绝对定位精度，也就是本实验的重点位姿重复性和位姿准确度两个性能指标的校准和标定。

实验系统先进性：

本虚拟仿真实验综合运用了自动化控制和机器人领域的感知技术等多学科的研究成果。在真实场景的基础上创建了智能实验室，运用三维建模、动画等技术手段，高度仿真了工业机器人本体校准实验，使实验场景和实验对象更加直观，同时大幅度减少实验成本，让学生学习更具有趣味性和高效性。通过模拟获取自动化控制和机器人系统内部状态信息和外部环境信息，可以为控制系统自主分析与智能决策提供依据。将虚拟仿真技术和实验建模方法相结合，构建可视化的虚拟仿真实验教学平台，通过键盘和鼠标使实验者双手在虚拟场景中操作，让学生如同亲临实境，感受互动。此实验可满足自动化和机器人相关专业的教学需求，我校拥有该软件的自主知识产权。

（1）说明客户端到服务器的带宽要求

1）基于公有云服务器部署的系统，5M-10M带宽

2）基于局域网服务器部署的系统，10M-50M带宽

（2）说明能够支持的同时在线人数

支持200个学生同时在线并发访问和请求，如果单个实验被占用，则提示后面进行在线等待，等待前面一个预约实验结束后，进入下一个预约队列。