Bin Picking Studio 1.4.0：无需CAD文件即可构建机器人环境

环境构建器

是否曾遇到需要调整机器人环境却无CAD工程师协助的情况？现在您可独自在Bin Picking Studio中轻松绘制简单碰撞对象！

如何操作？

我们为您准备了详尽易懂的指南，请阅读下文。

Bin Picking Studio 1.4.0新增用户友好工具“环境构建器”。它允许您构建工作单元3D模型，定义机器人工作空间并测试运动能力。该工具还支持通过将虚拟环境与校准扫描仪的点云对比来验证环境模型。

“环境构建器”包含3D可视化器和控制面板，控制面板分为3个功能标签页：

• 场景：构建机器人环境3D模型
• 机器人：测试机器人运动
• 视觉：连接校准视觉系统，对比虚拟环境与现实世界

场景

快速轻松地用虚拟箱体包围机器人，防止其超出工作空间！机器人在环境配置中显示，新增的缩放与调整大小功能让操作更轻松。

为实现无碰撞箱式拾取，需管理精准的真实机器人单元3D模型。Bin Picking Studio中创建的虚拟环境至少需在机器人触达范围内与现实匹配。虽然轨迹会进行碰撞检查，但扫描仪无法看到场景中所有物体，因此您必须定义与现实匹配的静态碰撞对象。

对象列表

“场景”标签页包含“对象列表”，支持层级结构。每个对象可关联子对象，便于批量操作。使用父对象旁的+/-按钮展开/折叠子对象列表。

调整已定义对象层级：在“对象列表”中拖拽对象到目标位置（注意移至另一对象上方出现的+图标，可使其成为子对象）。

示例：

考虑一个托盘及其上多个物体。将各物体定义为父对象的子对象，只需改变父对象位置属性即可一次性移动、旋转所有物体。

“对象列表”中每个对象提供3个选项（从左至右）：

• 同步图标：指示对象是否已保存（同步）
• 可见性切换：显示/隐藏对象
• 移除按钮：删除对象（注意：删除父对象将同时删除其所有子对象）

“场景”标签页，高亮显示“对象列表”与“+ 添加对象”按钮

点击3D可视化器左下角“+ 添加对象”按钮可新增对象。您可使用基础图元（盒/球/圆柱）定义碰撞对象，或上传STL文件。

选择图元形状时，可在“编辑表单”与“3D对象工具面板”中设置属性。

选择STL文件时，弹窗要求输入新对象名称、选择文件、选择对象类型。共有3种类型：

• 料箱：代表料箱的CAD模型（蓝色渲染）
• 环境：对应机器人周围真实物体的其他碰撞对象（灰色渲染）
• 虚拟碰撞对象：用于现实中不一定存在的对象——主要用于限制箱式拾取时机器人工作空间，也可定义单元墙壁以允许透视检查虚拟机器人内部（红色半透明渲染，仅此类型）

这些对象类型均代表“碰撞对象”，即被拾取物体不会与之碰撞。

从“对象列表”选择对象后，列表中蓝色高亮，可视化器中红色高亮。同时出现“编辑表单”与“3D对象工具”面板。也可直接在3D可视化器点击选择对象。取消选择：在“对象列表”再次点击或从“3D对象工具”面板选“关闭”。

编辑表单 & 3D对象工具

从“场景”标签页或3D可视化器选择对象后，“编辑表单”与“3D对象工具”面板出现。

“场景”标签页，高亮显示“编辑表单”、“3D对象工具”面板与“保存场景”按钮

“编辑表单”允许输入以下对象属性：

• 名称（对象名称）
• 类型（上述对象类型）
• CAD文件(网格)：可下载STL对象
• 缩放：可缩放STL对象
• 尺寸：可调整尺寸（仅图元）：盒子宽/高/深，球半径，圆柱半径/高
• 位置：可相对父对象原点改变对象原点位置
• 旋转：可绕自身原点旋转对象

也可用“3D对象工具”动态操作对象：

• 移动：显示标记箭头，拖拽改变对象在所需轴上的位置
• 旋转：显示标记圆环，拖拽改变对象在所需轴上的旋转
• 缩放：显示标记箭头，可缩放对象
• 调整尺寸：显示标记箭头，拖拽改变对象在所需轴上的尺寸（仅盒子与圆柱）
• 自身/父级切换：旋转时更改旋转原点；选“自身”绕自身原点旋转；选“父级”绕父级原点旋转

标记也允许为各轴位置/旋转值添加增量。点击特定轴的箭头/圆环，输入所需值，点击“确认”按钮应用。

“+ 添加子对象”按钮可为当前选中对象创建子对象。用“x 关闭”按钮取消选择（结束编辑）。

点击“保存场景”按钮完成操作。虚拟环境将与机器人同步。仅此之后方可使用“机器人”标签页的机器人控制。

机器人

访问“机器人”标签页前，需先从数据库选择机器人与夹爪并定义工具点。随后可虚拟拖动机器人并定义其工作空间。

机器人控制

可选三种运动模式：

• 关节
  可通过两种方式虚拟拖动单个机器人关节：
  • 移动对应关节的滑块
  • 在输入框手动输入关节位置

• 线性（工具坐标系/机器人基座坐标系）
  可在工具坐标系或机器人基座坐标系中移动机器人工具点。三种移动方式：
  • 拖拽工具点标记至目标位置
  • 拖拽箭头在各轴移动或拖拽圆环旋转
  • 在“工具点位置”面板手动输入TCP位置与姿态

点击“Home位姿”按钮，机器人自动移至默认位置。使用“高亮碰撞 开/关”切换按钮启用碰撞检查。

机器人运动时应用关节限制。

关节限制设置示例

关节限制允许定义机器人路径规划工作空间。

机器人通常只需在其关节范围的一小部分移动。强烈建议设置关节限制，使路径规划仅在机器人完整工作空间的该子空间进行。正确设置的关节限制对路径规划计算时间与成功率有积极影响。

若关节限制字段留空，系统将使用机器人默认硬件限制。

注意：过严格的关节限制可能导致路径规划失败。始终预留余量。为验证机器人触达范围是否足够，使用“机器人控制”面板的拖动选项。确保机器人能以各种夹爪姿态触达料箱模型中每个位置。

视觉

您可能也遇到过真实箱式拾取单元与其CAD版本差异带来的困难。新增触发扫描并检查扫描点云是否与建模虚拟空间对应的功能后，此问题不复存在。现在还可检查所用视觉系统的扫描体积，设置视野从未如此简单。

“视觉”标签页允许操作配置的视觉系统以验证碰撞对象放置。

若扫描仪安装在机械臂上，需先为该视觉系统选择机器人型号才会出现在列表中，否则显示警告。

包含3个视觉系统的“视觉系统列表”，第4个因未选机器人无法显示

视觉系统可能状态：

• 可用：扫描仪准备好连接且视觉系统已校准
• 不可用：扫描仪当前未准备好连接；检查电源、连接与网络配置
• 未校准：视觉系统尚未校准——需先成功校准才能在“环境构建器”中使用

点击视觉系统获取详细信息（扫描仪ID、安装位置、型号）。底部字段反映视觉系统校准——扫描仪相机相对于机器人基座（外部校准）或机器人法兰（手眼校准）的平移与方向。

视觉系统概览窗口包含按钮：

• 可见性：开启/关闭各扫描仪模型、扫描体积、扫描仪原点（具体指其相机）可见性
• 连接：扫描仪准备好且视觉系统已校准后点击“连接”
• 断开：连接后可用此按钮断开
• 触发：连接扫描仪时可触发扫描

视觉系统详细信息

注意：同一时间仅能连接一个扫描仪。若同一扫描仪用于多个视觉系统，将在所有系统中连接。

“环境构建器”与PhoXi Interface共享扫描仪控制——在“环境构建器”中连接后，同一扫描仪在PhoXi Interface中也会连接。

验证

连接扫描仪并触发扫描有助于放置碰撞对象（主要是料箱），使模型与现实精准匹配。

为确保精准放置，需有可用的已校准视觉系统。可触发扫描并用其定位CAD模型，使模型与点云重叠。