机器人仿真工程师选修课程体系（软件专题划分）

专题一：ABB RobotStudio 工业机器人离线编程与仿真

培训对象：面向汽车及零部件制造、3C电子、金属加工等企业的现场工程师、工艺规划人员，以及职业院校相关专业师生。适合已掌握机器人基础操作，希望系统提升离线编程与虚拟调试能力的技术人员。

培训目标：使学员能够熟练使用RobotStudio软件构建各类工业机器人工作站，掌握复杂轨迹规划、Smart组件应用及多机协同技术，具备独立完成从虚拟建模到现场部署的工程能力，满足企业对智能制造产线仿真工程师的岗位需求。

培训内容：

1. RobotStudio软件架构与工业机器人离线编程技术概论

2. 基本工作站搭建：机器人选型、工具加载与周边环境布局

3. 工业机器人系统建立与手动操纵技术

4. 工件坐标系、工具坐标系创建与运动指令编程

5. 运动轨迹规划：路径生成、目标点调整与轴参数配置

6. 绘图/写字等典型工作站的路径规划与仿真调试

7. Smart组件原理与应用：I/O信号关联、动画设置与逻辑控制

8. 搬运与码垛工艺：例行程序创建、拾取/放置基点示教、多类型工件编程

9. 激光切割与焊接工艺：输送链跟踪、目标点调整与程序优化

10. 带变位机及导轨的工业机器人工作站创建

11. 流水线码垛工作站搭建与多机协同仿真

12. 离线仿真软件与实体机器人系统的在线连接与功能验证

13. 复杂工作站碰撞检测与可达性分析

14. 多工位循环节拍优化与生产效能评估

15. 虚拟控制器配置与RAPID程序结构化编写

16. 企业级案例实战：完整焊接工作站从仿真到现场交付全流程

专题二：NVIDIA Isaac Sim 与物理AI仿真

培训对象：面向机器人算法研发工程师、AI应用开发人员、高校智能机器人方向研究人员，以及希望切入具身智能与合成数据领域的科技企业技术骨干。建议具备Linux基础与Python编程能力。

培训目标：使学员掌握在NVIDIA Omniverse虚拟环境中构建机器人数字孪生的全流程，能够利用Isaac Sim进行物理级仿真，通过ROS 2实现软硬件协同控制，并初步应用Isaac Lab训练具备自主决策能力的智能机器人，满足AI机器人研发企业对前沿仿真技术的人才需求。

培训内容：

1. NVIDIA Omniverse平台与Isaac Sim架构解析

2. OpenUSD数据格式与机器人资产模块化建模

3. 机械臂/移动机器人在虚拟环境中的装配与动力元件设置

4. ROS 2系统与Isaac Sim的实时通信配置

5. 软件在环仿真：抓取、放置等动作的设计与测试

6. Isaac ROS套件应用：基于CUDA加速的视觉图像处理

7. 自走机器车地图构建与路径规划AI实现

8. Isaac Lab套件导入与机器人AI训练环境配置

9. 基于Cosmos世界基础模型的物理级合成数据生成

10. 人机交互指令识别与自主避障决策算法仿真

11. 数字孪生环境下的多机器人协同作业开发

12. 仿真模型向实体机器人的部署流程与性能优化

13. 物理引擎参数调优与真实物理行为模拟

14. 深度强化学习框架与机器人技能自主学习

15. 多传感器融合仿真：激光雷达、深度相机与惯性测量单元

16. 具身智能机器人完整项目开发：从仿真训练到实物部署

专题三：ROS 2 与数字孪生系统集成

培训对象：面向自动化系统集成工程师、机器人操作系统开发者、智能制造企业数字化转型项目组成员，以及希望掌握开源框架与工业控制融合能力的进阶技术人员。需要具备C++/Python基础及ROS初级知识。

培训目标：使学员能够搭建基于ROS 2的机器人控制架构，实现与PLC等工业控制器的实时通信与数据交换，开发数字孪生系统用于产线监控与流程优化，具备将学术成果转化为工业级应用的核心能力。

培训内容：

1. ROS 2架构与工业自动化集成概述

2. 机器人模型URDF/SRDF描述与MoveIt配置

3. ROS 2与PLC通信协议解析（OPC UA、Modbus、Profinet）

4. 工业控制器与ROS节点的实时数据交换实现

5. 数字孪生开发环境搭建：从物理系统到虚拟副本

6. 虚拟场景搭建与视觉定位系统整合

7. 逆向运动学算法在数字孪生中的应用

8. 传感器与执行器在混合仿真环境中的集成

9. 生产流程的实时监控与预测性分析

10. 数字孪生模型与实体设备的同步运作调试

11. 基于仿真数据的工业流程优化方法

12. 从实验室验证到产线部署的完整案例实战

13. 分布式ROS 2系统在多机器人场景下的通信优化

14. 基于DDS的实时数据传输与QoS策略配置

15. 数字孪生系统的可视化仪表盘开发

16. 工业4.0数字孪生生产线完整集成项目实战

专题四：典型工艺专项仿真（焊接/搬运/码垛）

培训对象：面向汽车制造、工程机械、物流仓储等行业的工艺工程师、产线调试人员，以及希望深耕特定应用领域的职业院校师生。适合已掌握基础仿真操作，需要强化行业专项技能的技术人员。

培训目标：使学员精通焊接、搬运、码垛等特定工业场景的仿真全流程，掌握工艺参数优化、外围设备协同及复杂轨迹编程技术，能够独立完成典型工作站的项目级设计与调试，满足企业对工艺仿真专精人才的需求。

培训内容：

1. 焊接工艺认知与焊接工作站系统构建

2. 焊接坐标系标定与焊接指令专项应用

3. 输送链跟踪与电弧焊工艺仿真调试

4. 变位机/行走轴与焊接机器人的协同编程

5. 焊接缺陷仿真分析与参数优化

6. 搬运工作站I/O信号逻辑与动画关联

7. 多类型工件识别与拾取/放置例行程序开发

8. 复杂搬运路径规划与节拍优化

9. 码垛工作站动画设置与逻辑控制

10. 物料偏移数组设定与码垛程序生成

11. 高速码垛轨迹优化与防碰撞验证

12. 综合工艺案例：焊接-搬运-码垛复合工作站联合调试

13. 弧焊工艺参数库建立与焊缝成形质量预测

14. 大型结构件多机器人协同焊接工艺规划

15. 搬运系统气动夹具与末端执行器联动控制

16. 复杂码垛图案生成算法与垛形稳定性仿真验证

专题五：机器视觉集成与智能分拣仿真

培训对象：面向机器视觉工程师、系统集成商技术人员、工业自动化产线规划师，以及希望掌握“手眼协同”技术的机器人应用工程师。建议具备基础的图像处理概念。

培训目标：使学员掌握在仿真环境中集成视觉系统的完整方法，能够模拟2D/3D视觉引导下的工件识别、定位与抓取任务，实现机器人运动与视觉算法的协同验证，满足智能分拣、无序抓取等应用场景的人才需求。

培训内容：

1. 机器视觉基础与工业视觉系统架构

2. 视觉分拣工作站整体认知与系统搭建

3. 虚拟视觉传感器配置与标定技术

4. 视觉系统参数设定与通信协议配置

5. 工件识别算法在仿真环境中的部署

6. 视觉引导下的机器人定位与抓取编程

7. 传送带跟踪与动态抓取仿真

8. 多工件混合分拣的逻辑控制与程序维护

9. 手眼标定算法原理与仿真验证

10. 光照环境变化对视觉识别的影响仿真

11. 视觉系统与PLC/机器人控制器的联合调试

12. 从仿真到实物的视觉分拣系统部署实践

13. 深度学习目标检测算法在视觉分拣中的应用

14. 3D点云处理与无序抓取位姿估计

15. 视觉系统与工业相机选型仿真对比分析

16. 复杂光照条件下视觉系统鲁棒性测试与优化

专题六：自主移动机器人（AMR）与多机协同仿真

培训对象：面向智能仓储、无人工厂规划设计师，AMR导航算法工程师，以及希望掌握移动机器人与机械臂协同作业技术的复合型人才。建议具备ROS基础与路径规划初步知识。

培训目标：使学员掌握AMR的导航算法仿真、多机器人任务调度与协同控制技术，能够构建融合移动机器人与机械臂的复合型工作站，满足现代智慧工厂对柔性物流与多机协同仿真的工程需求。

培训内容：

1. AMR运动学模型与导航算法基础

2. 激光SLAM/视觉SLAM在仿真中的地图构建

3. 全局路径规划与局部避障算法仿真

4. 多AMR集群调度与交通管制系统配置

5. 移动机器人与机械臂的通信与任务协同

6. 复合机器人（移动底盘+机械臂）建模与仿真

7. 多机协同下的物料转运与上下料流程开发

8. 仿真环境中的传感器融合（激光雷达+视觉+惯性测量单元）

9. 任务分配算法与多机器人资源竞争解决

10. 人机共融场景下的安全策略仿真验证

11. 数字孪生驱动的AMR车队实时监控

12. 多机协同工作站从仿真到实体部署的全流程演练

13. 动态环境中AMR重规划算法与紧急避障策略

14. 多机器人分布式协同SLAM与地图融合

15. 机器人调度管理系统与仓储管理系统集成开发

16. 智慧工厂全场景柔性物流多机协同完整项目实战