随着制造业向智能化方向的发展,工业机器人在工业生产中得到日益广泛的应用,但是工业机器人领域的人才缺口巨大,重要原因之一是缺乏有效的教学体系。工业机器人领域的人才培养离不开实验教学,虽然众多高校和职业学校都开设了工业机器人实验课程,但是由于教学条件的限制,存在实验效率低下、教学效果不佳的问题。为提升实验教学的效率效果,响应“新工科”实践的号召,本文设计了网络化工业机器人认知与操作虚拟仿真实验平台,主要工作如下:第一、设计了工业机器人虚拟仿真实验平台总体架构。第二、设计实现了基于X3DOM(X3D+DOM:Extensible 3D Graphics+Document Object Model,可扩展三维图形与文档对象模型)的虚拟仿真实验平台。具体地,基于X3DOM技术设计了工业机器人及其扩展模型在网页上的显示和驱动方法;研究了不同类型工业机器人的运动学求解方法及其软件实现;分析并实现了笛卡尔空间和关节空间的轨迹规划方法,满足不同运动指令的需求;基于RAPID指令设计了本实验平台的指令体系并研究了JavaScript中示教点、指令解析方法。第三、设计实现了虚拟仿真实验平台对真实工业机器人的远程控制和监控方法。具体地,设计了远程控制与监控的通信结构;基于ABB工业机器人的PC Interface组件设计了云服务器发送指令到工业机器人并控制其执行的远程控制方法;以指令行为单位,设计了三维模型的同步驱动方法,实现远程工业机器人与实验平台上仿真模型的同步运动;基于WebRTC(Web Real-Time Communication,实时通信)技术设计了低延时的视频监控方法,进一步保证了虚实结合的同步性。第四、设计了虚拟仿真实验平台的功能体系和实验体系,并通过一系列典型的理论、操作和应用实验验证了实验平台的有效性和准确性。工业机器人认知与操作虚拟仿真实验平台面向工业机器人实验教学设计,在横向上形成完整的虚拟仿真实验体系,兼容多种类型、品牌工业机器人,最大程度满足机器人学教学需求;在纵向上对工业机器人实现完整的功能仿真,模拟真实工业机器人的控制方法和指令体系,实现虚拟仿真实验与真实实验的无障碍衔接。此平台具有网络化、无插件的特点,有助于在教学中的推广应用。