3. 多机器人工作站建模基础

多机器人协调仿真的第一步，不是写程序，而是把“物理现场”在 RobotStudio 里搭出来。工作站建模的质量直接决定后续轨迹规划、碰撞检测和节拍分析是否可信。本节围绕四件事展开：把机器人模型导入工作站、给机器人装上工具与工件、建立统一的工件坐标系、按工艺需求摆放多台机器人的相对位置。这四步之间存在明确的依赖顺序——工具和工件依附于机器人，工件坐标系依附于工件，而多机相对位置又决定了各机器人能否共享同一个工件坐标系。

一、导入机器人模型：从库到工作站

RobotStudio 提供两种导入途径。第一种是使用“ABB 模型库”（RobotStudio 自带离线库），通过 Home → ABB Model 选择机器人型号，例如 IRB 2600-12/1.65、IRB 4600-40/2.55、IRB 6700-235/2.65 等，库中已包含机器人本体、控制柜和标准法兰几何。第二种是导入外部模型，通过 Import Geometry 或 Import Library 加载 .sat、.step、.stl 等格式，用于导入非 ABB 设备或自制夹具。

导入时需注意三点。其一，机器人模型必须带运动学结构（即各轴可动），否则后续无法做姿态仿真；从库中导入的机器人默认已具备运动学，而外部几何导入后只是静态实体，需要手动绑定到机器人机构。其二，导入后应检查机器人法兰坐标系（tool0）的位置与朝向，它是后续安装工具的基准。其三，多机器人工作站中，每台机器人应使用独立名称，例如 IRB2600_01、IRB2600_02，避免后续在 RAPID 中引用时混淆。

二、配置工具与工件：让机器人“拿得住、带得动”

工具（Tool）是安装在机器人法兰上的末端执行器，工件（Work Object）是机器人操作的对象。在 RobotStudio 中，工具通过 Create Tool 定义，核心是给出工具坐标系（TCP）相对于法兰坐标系 tool0 的位姿。以一把焊枪为例，若 TCP 位于焊枪末端，相对法兰沿 Z 轴偏移 250 mm，则工具定义可写为：

Tool 名称: Torch
TCP 相对 tool0: (x=0, y=0, z=250, rx=0, ry=0, rz=0)
质量: 8 kg
重心: (0, 0, 120)

质量与重心参数会影响机器人负载校核，若忽略，仿真中机器人可能“看起来能动”，但实际已超出负载曲线。工件则通过 Create Work Object 定义，它描述工件相对于机器人基坐标系或世界坐标系的位置。工具与工件的关系是：工具决定“机器人末端在哪里”，工件决定“被操作对象在哪里”，两者共同决定机器人能否到达目标点。

三、创建工件坐标系：统一多机参照

多机器人协作时，最忌讳每台机器人各自为政地定义目标点。正确做法是建立一个公共的工件坐标系（Work Object），所有机器人共享它。工件坐标系通常定义在工件上的一个特征点，例如夹具定位销中心或工件角点，其 Z 轴垂直于工件表面，X 轴沿工件长边。

创建方式有两种：一是通过 Work Object 对话框输入相对于世界坐标系的位姿；二是使用三点法（原点、X 方向点、Y 方向点）在现场标定。三点法更贴近实际，因为工件摆放后其实际位置可能与理论模型有偏差。例如，某焊接工作站中，工件坐标系原点设在夹具中心，X 轴指向焊缝起点方向，Z 轴垂直向上。定义后，所有机器人编程时都引用同一个 wobj0 或自定义 wobj_weld，这样当工件位置微调时，只需更新工件坐标系，所有机器人轨迹自动跟随，无需逐台修改。

四、布局多机器人相对位置：从“各自为战”到“协同作业”

多机器人布局的核心约束是：各机器人工作空间必须覆盖工件的作业区域，且机器人之间、机器人与夹具之间不能发生碰撞。布局时通常先确定工件位置，再以工件为中心反推各机器人的基座位置。

以双机焊接为例，假设工件长 1200 mm、宽 600 mm，焊缝位于工件上表面两侧。若两台 IRB 2600（臂展 1.65 m）分别负责左右两侧焊缝，则机器人基座可布置在工件两侧，距工件边缘约 800 mm，基座高度与工件台面平齐或略低。此时需检查：机器人以最大臂展到达焊缝最远点时，是否仍有余量；两台机器人在工件上方同时作业时，工具与工具之间是否保持安全距离（通常建议不小于 100 mm）。

RobotStudio 中可通过 Layout 工具或直接拖拽机器人基座来调整位置，并利用 Collision Detection 设置碰撞对（如 Robot1_Torch 与 Robot2_Torch、Robot1 与 Fixture），实时观察是否干涉。若发生干涉，可调整基座位置、改变机器人姿态或重新分配作业区域。布局完成后，建议保存为 .rslib 或 .rmod 模块，便于后续复用。

完成以上四步，工作站就具备了“可编程、可仿真、可验证”的基础。后续的协调轨迹规划、节拍优化和碰撞规避，都建立在这一套坐标系与布局关系之上。建模阶段多花十分钟检查坐标系和碰撞对，往往能避免后续数小时的调试返工。