现代计算机ModernComputer第28卷第24期2022年12月25日虚实融合的机器人技术实验教学平台建设与应用梁航，陈湘骥，陈煜塬，黄俊曦（华南农业大学数学与信息学院，广州510642）摘要：近年受疫情影响，线上与线下相结合的混合式教学成为常态，而机器人实验教学却因实验器材的影响难以开展线上教学。部分高校采用市面上的虚拟仿真软件，其中部分软件满足了线上实验教学的需求，但大多数软件相比实际系统仍存在较大差异，因此仿真的程序无法导入实物设备运行，只能用于原理演示。针对上述问题，设计一种利用Unity3D和ROS技术相结合实现的实验教学系统，该系统最大特点是：设置了三个实验阶段，分别对应纯虚拟实验、半虚拟半实物实验和纯实物实验，实现了线上虚拟实验向线下实物实验平滑过渡，做到了虚实融合。该教学平台分为服务器端和客户端，客户端可以独立运行在个人手提电脑或台式电脑上，在具备GPUGTX1660Ti的手提电脑上，平均处理帧数达到100帧（图像分辨率为1033×419），具有良好的仿真效果。关键词：机器人技术；实验教学；虚实融合；Unity3D；ROS基金项目：2020年度广东省高等教育教学改革项目编号95（粤教高函【2020】20号）；大学生创新创业训练计划项目（X202110564073）文章编号:1007-1423（2022）24-0100-06DOI:10.3969/j.issn.1007-1423.2022.24.0170引言随着人工智能兴起，在科研、工业领域，虚拟仿真技术为调试提供了便捷高效的途径，对虚拟仿真技术的需求量越来越大。近年来，对机器人技术的研究趋势也逐渐成为热点，并且更加紧密地与虚拟技术相结合。例如，Liu等［1］通过Unity3D⁃ROS来设计虚实交互的自动送货机器人，实现了智能交通系统。Yang等［2］结合Unity、ROS、Matlab和SimulIDE来仿真和跟踪多旋翼无人机的生命周期，搭建了多旋翼无人机数字孪生仿真平台。Sita等［3］通过ROS⁃Unity3D来模拟和执行工业工程监控任务，实现了工业机器人过程监控系统。Ma等［4］通过结合ROS与Qt来实现协调行为仿真、半物理仿真和全硬件实验之间的无缝过度，研发了多机器人系统模拟器。高帆等［5］通过Unity3D实现对虚拟工业机器人的姿态控制。张朝兴等［6］通过ROS⁃Unity来实现虚拟机器人和真实机器人交互移动控制。陈修龙等［7］结合仿真技术验证机器人机构动力学建模的正确性。这类系统将虚拟仿真技术与机器人技术结合应用于科研、工业领域，并且取得了不错的成效。近年来，将虚拟仿真技术结合学科用于教育领域也逐渐成为热点。杨鑫科等［8...
