2. RobotStudio工作环境与项目准备
在开始碰撞检测与节拍验证之前，必须先建立一个“干净、可复现”的仿真工作站。RobotStudio 的工作站（Station）本质上是一个容器：它保存机器人本体、工具、工件、外部轴、控制器配置以及所有仿真逻辑。本节的目标不是立刻做碰撞检测，而是把后续所有验证工作所需的“舞台”搭好——界面熟悉、工作站创建、机器人导入、工具安装、系统选项配置，每一步都直接影响后续碰撞检测的准确性和节拍统计的可信度。
2.1 界面布局：先认清四个核心区域
RobotStudio 的界面可以按功能划分为四个高频使用区域，理解它们的分工能显著减少后续操作中的“找不到按钮”问题。
- 功能区（Ribbon）：顶部标签页集合，包含“建模”“仿真”“控制器”“离线编程”等。创建工作站、导入模型、同步到 RAPID 等命令都在这里。
- 图形视图（Graphics View）：中央 3D 视口，用于观察机器人姿态、工具与工件的相对位置。碰撞检测的红色高亮、节拍仿真的运动轨迹都在此呈现。
- 布局浏览器（Layout Browser）：左侧树状结构，列出工作站中所有对象及其层级关系，如 Robot、Tool、Workobject、SmartComponent。它是“对象管理”的主入口。
- 输出窗口与状态栏：底部区域，显示事件日志、错误提示、RAPID 消息。碰撞检测触发时，这里会给出具体对象名称和碰撞类型。
建议在首次使用时通过“文件 → 选项 → 图形”调整视口背景为浅色，并开启“显示机器人工作范围”，便于后续观察工具与工件的空间关系。
2.2 创建新工作站：空站还是模板站
RobotStudio 提供两种起点：空工作站和模板工作站。对于碰撞检测与节拍验证课程，推荐从空工作站开始，理由是模板站可能预置了不需要的 SmartComponent 或外部轴，反而干扰对碰撞对象的精确控制。
创建步骤：点击“文件 → 新建 → 空工作站”，随后立即执行“另存为”，命名建议包含项目标识与日期，例如 Cell01_CollisionCheck_202504。保存后，工作站目录下会自动生成 .rsstn 文件及配套的 Library 文件夹。注意：所有后续导入的机器人、工具、工件模型都应通过“导入几何体”或“导入库文件”放入该工作站，而不是直接复制外部文件到目录，否则布局浏览器中的路径引用会断裂。
2.3 导入机器人模型：从库中选择与参数确认
RobotStudio 自带机器人库，覆盖 ABB 主流型号。导入路径为“控制器 → 从库中导入机器人”。以 IRB 2600-12/1.65 为例，选择该型号后，系统会要求确认以下关键参数：
- 到达距离：1.65 m，决定工作范围。
- 有效载荷：12 kg，影响后续工具质量配置。
- 安装方式：地面、倒挂、壁挂。碰撞检测中，安装方式决定机器人基座坐标系方向，必须与实际一致。
- 控制器版本：如 IRC5 或 OmniCore。不同版本对 RAPID 指令和碰撞检测信号的支持略有差异。
导入后，机器人会出现在布局浏览器中，名称为 IRB2600_12_165__01。此时应双击机器人，在“姿态”选项卡中确认当前各轴角度为 0°，作为后续碰撞检测的基准姿态。
2.4 导入工具模型：安装点与 TCP 定义
工具是碰撞检测中最容易出问题的对象，因为工具几何体往往比机器人本体更复杂。导入工具通常有两种方式：从 RobotStudio 库中导入标准焊枪、吸盘等，或导入外部 STEP/IGES 模型。
以导入一个自定义焊枪为例，操作要点如下：
- 右键布局浏览器中的机器人 → “导入几何体”，选择焊枪模型文件。
- 将焊枪拖拽到机器人法兰盘（flange）上，RobotStudio 会自动识别安装点。
- 若自动识别失败，手动设置工具坐标系：在“建模 → 工具”中创建新工具，指定法兰盘为父对象，并输入 TCP 偏移值。例如焊枪 TCP 相对法兰盘偏移为
(0, 0, 250)mm，方向为 Z 轴指向焊接方向。 - 保存工具数据为
tWeldGun，并同步到虚拟控制器。
工具导入后，务必在图形视图中放大检查工具与法兰盘的连接处是否存在“悬空”或“穿透”。悬空会导致碰撞检测漏报，穿透则会导致误报。
2.5 配置基本系统选项：碰撞检测与节拍验证的前置条件
在“控制器 → 虚拟控制器 → 系统选项”中，需要确认以下配置，它们直接决定后续碰撞检测和节拍验证能否正常执行：
| 选项 | 推荐值 | 作用 |
|---|---|---|
| 碰撞检测 | 启用 | 允许在仿真中检测机器人、工具、工件之间的碰撞 |
| 碰撞检测灵敏度 | 中 | 过高会误报，过低会漏报；中等级适合大多数焊接/搬运场景 |
| 节拍统计 | 启用 | 记录仿真时间，用于后续节拍验证 |
| RAPID 执行模式 | 连续 | 避免单步模式导致节拍统计失真 |
| 信号刷新周期 | 4 ms | 与真实控制器一致，保证节拍精度 |
配置完成后，点击“应用”并“同步到控制器”。此时布局浏览器中的机器人图标会变为绿色，表示虚拟控制器已就绪。
2.6 保存与验证：工作站就绪的判断依据
完成上述步骤后，不要急于进入碰撞检测。先做一次“空运行”验证：在“仿真 → 仿真设定”中，将仿真时间设为 5 秒，点击“播放”。观察以下三点：
- 机器人是否按预期运动，工具是否跟随法兰盘同步移动。
- 输出窗口是否出现“碰撞检测已启用”的提示，且无红色错误。
- 节拍统计窗口是否开始累计时间，数值是否随时间递增。
若三点均正常，说明工作站已具备碰撞检测与节拍验证的基础条件。此时建议将工作站另存为一个“基准版本”，例如 Cell01_Base_Ready.rsstn，后续所有碰撞检测实验都从这个基准版本复制，避免因误操作破坏初始配置。