1. 课程导入与协同控制全景

在汽车焊装、冲压搬运、机床上下料等典型产线中，单台 MOTOMAN 机器人往往只能覆盖一个工位；当工件需要在多台机器人之间传递、同步加工或共同夹持时，就进入了多机器人协同控制的范畴。本课程围绕 MOTOMAN 系列机器人（如 GP、MH、PL 系列）与 YRC1000/YRC1000micro 控制柜构成的系统，讲解如何让多台机器人像一支配合默契的班组一样工作。

一、MOTOMAN 多机器人系统的典型组成

一套可运行的多机器人协同系统，通常由以下层次构成：

• 执行层：多台 MOTOMAN 机器人本体，各自带伺服电机、编码器和抱闸；末端可装焊枪、吸盘、夹爪等工具。
• 控制层：每台机器人配一台 YRC1000 控制柜，负责轨迹插补、伺服控制和 I/O 逻辑；柜内可加装同步板或通过高速总线实现柜间通信。
• 协调层：由 PLC、上位工控机或其中一台控制柜作为主站，下发协同指令、管理工件交接与互锁信号。
• 感知与安全层：安全 PLC、安全光栅、区域扫描仪、急停回路，以及机器人本体上的碰撞检测与力矩限制功能。

需要特别说明的是：MOTOMAN 的协同并不等于“把两台机器人接在同一根电缆上”。真正决定协同质量的是坐标系、时序和互锁三件事——它们贯穿本课程全部章节。

二、协同控制工程的定义与边界

协同控制工程，是指为多台机器人设计并实现共享任务、共享空间、共享时序的控制方案，使它们在同一工件或同一节拍下完成单台机器人无法独立完成的工作。它包含三个层次：

1. 空间协同：多台机器人共用工作空间时，通过干涉区（Interference Zone）划分与进入许可，避免碰撞。
2. 时序协同：通过同步信号、等待指令（WAIT）或主从触发，保证动作先后关系正确。
3. 任务协同：把一个大任务拆成子任务分配给不同机器人，例如一台定位、一台焊接、一台搬运。

三、学习路径

本课程按“先单机、再多机、后系统”的顺序推进，建议按以下路径学习：

• 基础层：MOTOMAN 坐标系（关节、直角、工具、用户坐标）、示教与再现、程序结构。
• 通信层：YRC1000 的 I/O 分配、以太网通信、现场总线（如 EtherNet/IP、PROFINET）配置。
• 协同层：同步指令、干涉区、主从控制、工件交接与握手信号。
• 工程层：节拍分析、安全规范、故障排查与复盘。

四、安全规范要点

多机器人系统的安全风险高于单机，因为一台机器人的动作可能进入另一台的作业区。必须遵守：

• 每台机器人保留独立的急停回路，且急停应联动停止协同伙伴。
• 协同区域设置安全围栏与光栅，人员进入时触发安全停止而非仅暂停。
• 示教模式下使用三位使能开关，且只允许一人操作、一人监护。
• 调试协同程序时，先低速单步验证互锁逻辑，再逐步提升速度。

五、本节知识结构总览

下图把本节涉及的典型组成、协同层次与学习路径整合为一张结构关系图，便于建立整体认知：