随着国家对制造业的高度重视和传统产业的转型升级，以及推进新型基础设施建设的重大机遇，对高素质的工业机器人应用人才的需求将更加迫切。而中国工业机器人应用人才培养刚处于起步阶段，很多学校的工业机器人相关设备尚未配齐，或者缺乏相关资金导致工业机器人技术应用人才得不到应有的培训。
工业机器人实操教学过程主要是控制机器人的运动，确定机器人末端执行的位置和姿态。但目前工业机器人教育刚刚起步，工业机器人设备的价格昂贵，院校少量购入可能无法满足实训需求；若按需购买，这是一笔大部分院校都无法承担的费用。建设工业虚拟仿真实验室，采用虚拟仿真技术进行实训教学，可以不需要真实设备，而学生通过工业虚拟仿真实验室模拟的实验环境，体验超真实的实训教学，获得操控工业机器人专业技能。
不仅如此，工业机器人的实训操作需要严格遵守设备的安全操作规程，一旦违规操作就可能导致机器人与外围设备发生碰撞，甚至对学生的人身安全造成伤害。比如，初学者往往忘记设置机器人运行速度，而使机器人全速运行。工业虚拟仿真实验室可在电脑上模拟实际工作站，机器人速度过快、路径错误、奇异点等异常问题都可以在程序中及时修改，这样就保证了教学的安全性。总之，通过虚拟仿真教学既保护了学生人身安全，又通过虚拟仿真教学增加了学生练习的机会。
综上所述，基于工业机器人的工业虚拟仿真实验室可以解决高校工业机器人实训的难题。工业虚拟仿真实验室让学生熟悉工业机器人的仿真过程，进而掌握实际工业机器人的实操技能，为后续实操等课程打下良好的基础。
在工业虚拟仿真实验室内，老师在课前发布实训任务书，让学生可以进行课前预习，提前了解一部分实训知识、熟悉实训内容。为了检验学生的课前学习效果，设计了预习测评卷，并要求学生在上课前完成。教师翻阅学生提交的预习测评卷实时跟踪学生预习动态。
在工业虚拟仿真实验室的课堂上，首先通过视频介绍本次实训课程的意义，了解实训项目在生产中的实际案例，从而解决学生“学有何用？”的疑问，明确本实训内容的重要性。教师讲解实训的任务目标以及任务内容，通过动画展示工业机器人系统建模以及信号分配的过程，化抽象为直观，加深学生对离线编程外围设备的搭建印象，便于学生完成实训操作。在工业虚拟仿真实验的过程中，将学生分成若干个学习小组，进行故障排查的情境模拟，每组设置不同的故障，使学生全面深入了解离线编程实训中的故障分析和检测方法，提升综合应用能力。在讨论总结环节中，对实训中遇到的问题进行总结讨论。课程结束后将实训过程中的常见典型故障做成微视频，给出分析过程及解决方案，让每个学生都能准确掌握故障的排查方法。
课后学生登录相关教学平台，观看学习教师上传的学习资料，并完成课后作业。同时在课堂学习和课后作业中存在疑问的地方，也可在平台上与学生和教师交流，在整个实训过程中，采用多元化的考核评价方式。
工业虚拟仿真实验室共有以下4个实训项目。
1. 焊接机器人仿真工作站
焊接加工要求焊工具备熟练的技能，但焊接工作的劳动环境一般较差。焊接机器人的出现不但可以减轻焊工的劳动强度，而且可以保证焊接的质量。据不完全统计，全世界的工业机器人大约有一半是进行焊接加工而成，因此学生必须掌握焊接机器人的分类、特点、基本系统组成以及虚拟示教的基本方法。在工业虚拟仿真实验室内，学生需要控制机器人和变位机相互配合完成焊接作业。
2. 搬运机器人仿真工作站
搬运机器人可以减轻工人的劳动强度，提高生产效率。创建一个圆柱体模拟真空式吸盘，搬运机器人把方形的工件从桌面的一端搬运到另一端。工业虚拟仿真实验室采用事件管理器的方法实现物料的搬运。
3. 码垛机器人仿真工作站
码垛机器人和搬运机器人类似，也是用来替代人工码垛的设备。学生一定要先掌握好搬运机器人仿真的实训内容，码垛机器人仿真实训才容易掌握。工业虚拟仿真实验室的码垛机器人仿真工作站，工件随着输送链一端向前运动，到达输送链末端之后停止运动，然后码垛机器人在末端拾取工件，最后放置在左侧或者右侧的托盘上。
4. 机床上下料仿真工作站
数控机床已经普及多年，如今很多企业将工业机器人与数控机床组合，从而节约人力成本，提高生产效率。工业虚拟仿真实验室可以设计实现一台机器人完成四台数控机床的上下料，由于单台机器人工作范围有限，配备行走轴，以扩大机器人的工作范围。
工业虚拟仿真实验室既可横向拓展项目的内容，也可以纵向增加具有新知识点的新项目，实训项目的开发弹性比较大。即使是在没有任何硬件实训条件的学校也可以实施；有硬件设备但数量远远和学生数不匹配的学校，实训的效果更是理想。
