程嘉豪，杜宝江

（200093 上海市 上海理工大学 机械工程学院）

0 引言

随着自动化生产的不断发展，工业机器人和PLC 已经成为现代工业生产中不可或缺的一部分。在高校，对学生在工业机器人PLC 控制应用能力上的培养变得越来越重要。高校开展PLC 控制实验的目的在于培养学生在机电自动控制中的理论结合实践的工程应用能力。在前期阶段，考虑到电气设备的危险性和学生对电气原理及操作的不熟练，使用虚拟PLC 控制虚拟设备来进行教学与实验。之后，学生需要进一步使用实物PLC来进行接线编程的实操训练。但由于学生实操编程经验不足，往往容易发生误操作和控制错误[1]，引起设备损坏，尤其是高成本的大型设备，如工业机器人等[2]。

目前，高校里的实物PLC 控制实验的控制对象主要为一些简易被控装置，如电机、信号灯等。对于接近实际的被控对象，如机器人、自动生产线等大型设备，由于成本、场地以及实操存在危险等原因，难以大量应用[3]。考虑到制造业的发展趋势，工业机器人PLC 控制实验大量应用于高校教学中就显得尤为重要。

针对实物机器人难以大批量用于学生PLC控制实验的问题，厦门大学航空航天学院的卓勇教授提出了借助虚拟现实技术、Unity3D 来构建虚拟机器人仿真环境的方法解决实物机械手的场地、成本以及机械伤害的问题[4]。基于该思路，本文进一步探讨了虚实交互功能的开发，并应用于学生实验的可行性。

本文提出了构建基于Unity3D 的虚机实电机械手PLC 控制实验平台的方案，满足了学生实验的通用性和使用的便捷性，有效地降低实验的危险性以及设备的损耗。……