3. 多机器人系统建模

多机器人节拍平衡的第一步，不是急着跑仿真，而是把“物理产线”在ROBOGUIDE里搭成一个可信的数字模型。单台机器人建模只关心本体、工具和工件坐标系；多机器人系统则多出四类关键信息：机器人数量与布局、外部轴归属、机器人组与协作关系、共享工作空间。这四类信息决定了后续节拍统计时，每台机器人是否被正确计时、是否会发生干涉、协作动作是否被识别为同一任务链。

一、添加多台机器人：从“单机”到“站位”

在ROBOGUIDE中新建Workcell后，通过 Robot 菜单的 Add Robot 逐台添加机器人。每台机器人需要指定型号、软件版本、控制柜类型和安装方式（落地、倒挂、壁挂、导轨）。多机器人建模时，建议按“站位”命名，而不是默认的 Robot1/Robot2，例如 R1_Weld_L、R2_Weld_R、R3_Handling，这样在后续节拍报表和干涉检查中能直接对应工位。

添加时有两个容易忽略的参数：机器人基座标（Base Frame）和初始关节角。基座标决定机器人在世界坐标系中的位置，必须与现场布局图一致；初始关节角影响仿真起始姿态，若设置不当，第一段运动会出现“绕远路”的假节拍。示例：某双机焊接工作站，R1基座标设为 X=0, Y=0, Z=0, Rx=0, Ry=0, Rz=0，R2设为 X=2500, Y=0, Z=0, Rz=180°，表示两台机器人面对面布置，间距2.5米。这是示例参数，实际应以布局图为准。

二、分配外部轴：让机器人“长在”导轨或变位机上

外部轴（External Axis）在多机器人系统中通常指行走轴、变位机、旋转台等。ROBOGUIDE中通过 Add External Axis 添加，再在机器人属性里把外部轴“挂”到对应机器人上。关键点是归属关系：一台机器人可以带多个外部轴，但一个外部轴在同一时刻只能属于一个运动组。若两台机器人共用一条行走导轨，应把导轨定义为独立外部轴，再通过机器人组或协调运动实现共享，而不是简单复制两份。

外部轴配置需要设置行程范围、速度上限、减速比和耦合方式。示例：行走轴行程 0～4000 mm，最大速度 1500 mm/s，减速比 1:50。若机器人安装在行走轴上，机器人的基座标会随外部轴位置变化，此时应使用“外部轴+机器人”的耦合运动组，否则仿真中机器人会“脱离”导轨。分配完成后，建议手动点动外部轴，观察机器人是否跟随移动，这是验证归属关系是否正确的最直接方法。

三、定义机器人组与协作关系

机器人组（Robot Group）是把若干机器人、外部轴组合成一个逻辑运动单元。ROBOGUIDE中可在 Robot Group 对话框里勾选成员，并设置组内运动优先级。协作关系则进一步描述组内机器人如何配合，常见有三类：同步协作（两台机器人同时焊接同一工件两侧）、互锁协作（一台进入共享区时另一台必须退出）、主从协作（从动机器人跟随主动机器人轨迹）。

定义协作关系时，必须明确进入/退出共享区的判断条件。示例：设定R1和R2的共享区为一个长方体区域，当R1的TCP进入该区域时，R2的使能信号被置为“等待”，直到R1退出。这个逻辑在ROBOGUIDE中可通过 Interference Check 配合 I/O 信号实现。若只画了共享区但没有绑定互锁信号，仿真中两台机器人会“穿模”，节拍结果也不可信。

四、设置共享工作空间与干涉检查

共享工作空间是多个机器人可能同时到达的空间交集。设置方法：在 Interference Check 中新建一个 Zone，用长方体或圆柱体圈定范围，再把需要监测的机器人TCP或本体加入该Zone。ROBOGUIDE会在仿真中实时检测，一旦两个对象同时进入，就触发报警或停止。建议把共享区边界留出50～100 mm安全余量，因为仿真中的TCP位置与实际机器人存在微小偏差。

共享工作空间设置完成后，应做一次“空跑验证”：让所有机器人按各自程序运行，观察是否出现误报警。若误报警频繁，说明共享区划得过大或互锁条件过严；若完全不报警，则要检查是否漏加了机器人本体。验证通过后，再进入节拍统计，否则多机器人节拍会因干涉停机而虚高。

五、一个可复用的建模配置示例

以下为双机焊接+搬运工作站的建模配置片段，可作为同类项目的起点。参数为示例值，实际需按现场布局和机器人型号调整。

Workcell: Line_A_Cell
Robot1: R1_Weld_L  | Model: R-2000iC/165F | Base: X=0, Y=0, Z=0, Rz=0
Robot2: R2_Weld_R  | Model: R-2000iC/165F | Base: X=2500, Y=0, Z=0, Rz=180
Robot3: R3_Handling| Model: M-710iC/50   | Base: X=1250, Y=-800, Z=0, Rz=90

ExternalAxis E1: TravelTrack | Stroke: 0~4000 mm | Speed: 1500 mm/s | Owner: Group_Weld
ExternalAxis E2: Positioner  | Range: -180~180 deg | Speed: 90 deg/s | Owner: Group_Weld

RobotGroup Group_Weld: Members = R1_Weld_L, R2_Weld_R, E1
Coordination:
  R1 <-> R2 : Interlock (SharedZone_Weld)
  R3 -> Group_Weld : Handshake (PartReady)

SharedZone SharedZone_Weld:
  Type: Box
  X: 1000~1800 mm
  Y: -300~300 mm
  Z: 200~900 mm
  Margin: 80 mm
  Monitor: R1.TCP, R2.TCP, R1.Body, R2.Body
  Action: Stop + Alarm

把上述配置逐项填入ROBOGUIDE后，先单独运行R1、R2、R3的程序，确认各自轨迹无误；再运行机器人组，观察互锁信号是否按预期触发；最后开启共享区监测，做一次完整节拍仿真。若三台机器人在共享区附近出现等待，说明互锁生效；若等待时间过长，则需要调整共享区边界或重新分配任务，这正是后续节拍平衡要处理的核心问题。