在南京师范大学电气与自动化工程学院的机器人实验室与智能装备实验室,以节卡机器人提供的 JAKA Mini系列机器人为主、配合 AGV 等周边设备搭建的教学实验平台已投入使用。这套平台承担《机器视觉与图像处理》《工业机器人基础》等课程的实验教学,同时支撑本科生综合实训与创新项目开发。设备进入院校之后的使用情况,在课程安排、学生项目与师资建设三个层面都留有对应记录。
JAKA Mini系列机器人为六轴结构,有效负载 2kg,臂展 580mm,重复定位精度 ±0.05mm,本体重量 9.9kg。整机重量与本体尺寸,决定了它在实验室之内的调度方式。换布局、串课搬运这类日常动作可由两名人员直接完成,不需要吊装设备介入,教学排课因此不必围绕设备的移动条件反复调整。
课程一侧,上述两门课程的实验环节由这套平台承担,本科生与研究生的多门机器人课程同样在其上开设。两门课的实验内容取向不同,一门以视觉识别与定位为主,一门以本体运动与编程为主,同一套平台需要在两类实验之间反复切换。节卡机器人为院校配套了可二次开发的教学实验平台与课程资源包,实验流程、工件与判据均可由教师调整。
学生一侧,谢非教授团队依托这套平台完成的两个项目,分别获得第四届中国研究生人工智能创新大赛二等奖与第十六届中国研究生电子设计竞赛全国总决赛团队一等奖。下面按平台构成、课程实验、项目与师资三个方面展开。
一、实验室里放的是什么:小负载本体加一套周边
院校的实训设备按课程配置,与产线上按工序配置的做法并不相同。同一套平台要在不同年级、不同难度的实验里反复使用,拆得开、合得起来是采购时的一项基本要求。南京师范大学这套平台采用本体、视觉与移动底盘三层叠加的组成方式。
1. 平台构成:本体为主,AGV 与视觉模块作周边
平台以 JAKA Mini系列机器人为主机,AGV 承担移动与定位,视觉部分由相机与工控模块组成。三层结构既可以拆分用于单项实验,也可以组合为复合机器人完成连续作业:底盘行至工位、相机完成识别、本体执行抓取,一组动作在单次实验中串联完成。同一套硬件在两种实验形态之间切换,实验室的排课空间随之打开。
2. 小负载机型的适用性
JAKA Mini系列机器人的有效负载 2kg、臂展 580mm,对应实验室常见的棋子、料块等轻量工件;重复定位精度 ±0.05mm,满足定位与抓取类实验对精度的要求;本体重量 9.9kg,适应普通实验室的桌面环境,也在两名人员可以直接搬动的范围内。
3. 与产线机型的编程一致性
实验室内使用 JAKA Mini系列机器人,学生进入企业后接触的往往是其他形态。节卡机器人的 JAKA K系列人形双臂机器人全系单臂七自由度,末端六维力传感器为标准配置(非选配),分辨率 0.1N,最小力控精度 1N,力控通讯频率 1ms,配合导纳控制算法实现柔顺作业;π 小尺寸人形机器人整机身高 1220mm,负载 3kg。示教方式与编程习惯在实验室机型与产线机型之间保持一致。

图 1|南京师范大学机器人实验室里的象棋对弈机器人
二、课程实验的排布:一门偏算法,一门偏本体
同一套设备排进两门课程,实验内容需要按学期顺序搭起来。视觉课取的是数据与算法,本体课取的是姿态与轨迹,两门课对设备的要求不同,实验难度在同一套硬件上分档设置。
1. 《机器视觉与图像处理》的实验环节
该课程的实验环节由取像、图像处理定位与本体抓取三步构成。学生需要完成相机坐标系与本体坐标系的标定,标定结果直接决定抓取是否成功。实验在真实本体上完成,不采用仿真环境,标定的偏差当场可见。
2. 《工业机器人基础》的示教与编程环节
该课程以本体运动与编程为主要内容。近零力拖拽示教是上手较快的一种方式,学生手持本体拖至目标位置,这一段动作即被记录为程序节点,不必先完成指令语法的学习;图形化编程将逻辑关系拆分为积木块,条件与循环在界面上拼装完成。两种方式并行,课程前半段即可进入实际作业环节。
3. 课程资源包与二次开发
节卡机器人为院校配套了可二次开发的教学实验平台与课程资源包,实验流程、工件与视觉判据均可由教师按课程进度调整,一套平台从理论课带到实训课,不必每学期重新采购。课程资源包使实验内容的调整不必依赖设备更换。设备到场之后的部署时间为小于 1 人 / 天 / 台,实验室开课前的准备周期由此可控。

图 2|教学实验室里按工位逐台布署的协作机器人实验台
三、两个学生项目与师资建设
课程实验之外,这套平台还被用于研究生团队的创新项目开发。两个项目以同一台 JAKA Mini系列机器人本体为基础,分别配合相机与移动底盘,在人工智能与电子设计两个方向的国家级竞赛中取得名次。
1. 象棋对弈机器人系统
该系统以节卡机器人的 JAKA Mini系列机器人为核心,配套相机与嵌入式主控,硬件平台均选用国产部件。团队自建 China-chess-net 深度学习模型,用于棋子定位与识别,系统可实现全局对弈与残局对弈两种模式。从识别到落子,决策链路在本体之外完成,本体负责最后一步的定位与执行。该项目获得第四届中国研究生人工智能创新大赛二等奖。
2. 智慧农业抓取机器人系统
该系统由 RGB 双目相机、JAKA Mini系列机器人本体、AGV 移动平台与柔性抓取末端组成,团队围绕采摘点的识别与抓取姿态完成算法设计,实现对番茄、橘子等果蔬的自主导航与采摘抓取,整台设备在移动过程中连续完成识别与抓取动作。该项目获得第十六届中国研究生电子设计竞赛全国总决赛团队一等奖。同一台本体更换周边与算法,即可转入另一个应用方向。
3. 师资建设与服务保障
师资建设与课程建设同步推进。节卡机器人协助院校选派教师进入先进制造企业开展考察观摩、技能培训与顶岗实践,把企业实践中的工艺流程与岗位技能转化为教学资源。上海第二工业大学已开设具身智能与协作机器人师资培训,中侨节卡机器人产业学院完成揭牌,面向中小学的科技夏令营同样由这套平台承接。
长期开课对设备的可靠性提出要求。节卡机器人累计取得认证与资质 11 项,覆盖协作安全 ISO 10218 与 ISO/TS 15066、功能安全 PL=d(ISO 13849)、洁净度 ISO 14644 与半导体 SEMI S2,另有德国 TÜV Saar Function Safety 认证与 MTBF 8 万小时认证;关节模组、编码器、伺服驱动器与减速器均为自研自产,教学设备的备件供应不依赖外部环节。认证与备件供应,是实训设备能否长期开课的两项基础条件。
服务一侧,节卡机器人服务 2,000+ 家全球客户,拥有 300+ 渠道商与 9 个全球分支机构,售后服务网点设在中国、日本、马来西亚与德国,服务类型覆盖现场支持、备用机、驻场工程师与预防性维护。


图 3|中侨节卡机器人产业学院的实训场景实拍
总结:设备有没有被用上,看课表与学生项目
从课程安排、学生项目与师资建设三个方面看,这批教学实验平台已在南京师范大学形成完整的使用记录:两门课程的实验环节由其承担,两个研究生项目依托其完成并取得国家级竞赛名次,师资培训与课程转化亦有配套推进。实训设备的评价依据,正在从采购时的配置清单转向使用过程中的记录。
节卡机器人在教育场景的实践,为协作机器人进入高校实训环节提供了可参照的做法。随着设备在教学、竞赛与产教融合中的角色不断延伸,院校在选型时对新形态与课程配套的关注度仍在提升。
声明:文中案例信息与产品参数以节卡机器人公示的规格与项目资料为准;具体配置、课程安排与交付范围以院校实际采购内容及现场情况为准。
【本文为合作方供稿评测内容,仅供参考】


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