2. RobotStudio协同工作环境搭建
多机器人协同系统的验证质量，很大程度上取决于工作站环境是否被正确搭建。RobotStudio 中的“协同工作环境”并不是简单地把两台机器人拖进同一个场景，而是要让多台机器人、虚拟控制器、示教器、工件坐标系与通信链路在同一个仿真时钟下协调运行。本节围绕创建多机器人工作站、导入机器人模型、配置系统参数、设置示教器与虚拟控制器，以及完成基础通信连接这条主线展开，重点说明每一步的实际操作对象、关键参数和判断依据。
一、创建多机器人工作站的基本结构
在 RobotStudio 中，工作站（Station）是承载所有机器人、工具、工件、坐标系和逻辑信号的容器。创建多机器人工作站时，建议先规划好“一个工作站对应一个协同单元”的原则：如果两台机器人共享同一工件、同一节拍或同一安全区域，就应放在同一工作站内；如果彼此独立，则拆分为不同工作站更利于管理。
新建工作站后，需要先建立三个基础对象：
- 工作站坐标系：通常以地面或公共基座为原点，作为所有机器人基坐标系的参考。
- 工件坐标系（Workobject）：定义协同作业的公共工件位置，多台机器人对同一工件的定位都基于它。
- 系统库：用于存放机器人型号、工具、外部轴等可复用资源。
创建时可通过“新建工作站 → 从布局创建 → 选择机器人型号”完成。若使用已有布局，可直接“从布局创建”并勾选需要的机器人。此时工作站中会出现机器人本体、控制柜和默认工具，但还没有形成协同关系。
二、导入机器人模型与工具
导入机器人模型有两种常用方式：一是从 RobotStudio 自带的机器人库中选择型号，例如 IRB 2600、IRB 4600、IRB 6700 等；二是通过“导入几何体”加载外部 STEP 或 SAT 模型，再手动绑定到机器人本体。对于协同系统，建议优先使用官方库模型，因为其运动学参数、DH 参数和关节限位已经过验证。
导入后需要检查三个关键点：
- 机器人基座位置：确认 base 坐标系与工作站坐标系的关系，避免后续协同路径出现整体偏移。
- 工具坐标系（TCP）：为每台机器人定义工具，例如焊枪、吸盘或夹爪，TCP 的 x、y、z 和姿态必须与实际工具一致。
- 关节限位与奇异点：在“机器人配置”中查看各轴软限位，协同轨迹规划时要避开奇异位形。
例如，两台 IRB 2600 分别安装在工件两侧，工具为点焊枪，TCP 定义为焊枪末端。此时应分别建立 tool0 和 tool1，并在示教器中确认 TCP 数值，而不是直接使用默认值。
三、配置系统参数与虚拟控制器
多机器人协同的核心在于“每个机器人对应一个虚拟控制器（Virtual Controller）”。在 RobotStudio 中，虚拟控制器由 RobotWare 版本、系统参数和 I/O 配置组成。创建虚拟控制器时，需要为每台机器人选择与实机一致的 RobotWare 版本，例如 6.08 或 7.x，并配置以下参数：
- 系统名称：建议按“单元名_机器人编号”命名，如 Cell1_R1、Cell1_R2。
- 网络地址：为每个虚拟控制器分配独立的 IP，例如 192.168.1.10 和 192.168.1.11。
- I/O 信号：定义协同所需的数字信号，如 di_Start、do_Busy、di_PartReady。
- 运动参数：设置速度、加速度和转弯区数据，协同轨迹中通常使用 fine 或 z10 等转弯区。
配置完成后，每个虚拟控制器会独立启动，并在“控制器”面板中显示状态。此时如果两台机器人同时运行，需要确认它们是否共享同一仿真时钟，否则会出现“各自运行、互不等待”的假协同现象。
四、设置示教器与基础通信连接
示教器（FlexPendant）在 RobotStudio 中以虚拟示教器形式存在，用于手动示教、查看状态和调试程序。多机器人环境下，每台机器人都有独立的示教器窗口，切换时要注意当前激活的是哪一台控制器，避免误操作。
基础通信连接通常通过两种方式实现：
- I/O 信号互联：在“信号和连接”中把 R1 的 do_Busy 连接到 R2 的 di_PartReady，实现简单的握手。
- RAPID 通信指令：使用 WaitDI、SetDO、WaitTime 等指令编写协同逻辑，例如 R1 完成取件后置位 do_PartReady，R2 等待该信号后再开始焊接。
一个典型的协同握手程序片段如下：
! R1 取件完成，通知 R2
SetDO do_PartReady, 1;
WaitDI di_R2Ready, 1;
! R2 等待 R1 信号后开始焊接
WaitDI di_PartReady, 1;
SetDO do_R2Ready, 1;
MoveL pWeldStart, v500, fine, tool1;
通信建立后，可通过“仿真 → 播放”观察两台机器人是否按预期顺序动作。判断依据是：R2 在收到 di_PartReady 之前不应运动；R1 在 R2 未就绪时不应继续下一步。若出现某一台机器人提前动作，应检查信号连接方向、初始值和 WaitDI 的超时设置。
五、搭建完成后的检查要点
环境搭建完成后，建议按以下顺序做一次快速检查，而不是直接进入复杂轨迹调试：
| 检查项 | 预期结果 | 异常处理 |
|---|---|---|
| 机器人基座位置 | 与布局图一致，无整体偏移 | 重新定义 base 或调整工作站坐标系 |
| TCP 数值 | 与实际工具一致 | 重新标定或修改 tool 数据 |
| 虚拟控制器状态 | 全部为“已启动” | 检查 RobotWare 版本和授权 |
| I/O 信号连接 | 方向正确、初始值为 0 | 检查信号连接表和初始值设置 |
| 协同动作顺序 | R2 等待 R1 信号后再动作 | 检查 WaitDI 超时和信号置位时机 |
完成以上步骤后，工作站已经具备多机器人协同的基本条件：机器人模型、虚拟控制器、示教器、公共工件坐标系和基础通信链路都已就位。后续的协同轨迹规划、节拍优化和碰撞检测，都将在这一环境基础上展开。