CN117884818B - 一种具有精准定位功能的焊接机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有精准定位功能的焊接机器人，涉及焊接机器人技术领域，包括机器人本体、机械硬件和智能软件，所述机器人本体内安装有机械硬件和智能软件，所述智能软件通过控制系统控制机械硬件的运动，所述智能软件包括软件控制模块，所述软件控制模块用于提高焊接机器人的定位精度；所述软件控制模块包括：运动规划单元、精准定位算法单元和用户界面单元。本发明通过安装有软件控制模块，实现了对焊接机器人的运动路径规划功能，确保焊接位置和路径的准确性，对焊接参数进行动态调整，提高了焊接质量，适应不同焊接任务和材料，提高生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及焊接机器人技术领域，具体为一种具有精准定位功能的焊接机器人。
背景技术
在现代工业生产中，焊接是一项重要的生产技术，随着技术的不断发展，已经出现了自动化的焊接机器人，自动化焊接机器人代替了人工焊接，提高了生产效率和生产安全性，但在现有技术中，焊接机器人缺少焊接位置和焊接的路径规划功能，无法根据不同焊接点位的要求进行路径规划，导致在焊接过程中出现焊接过程复杂，能源消耗大，且焊接精度低，生产成本高的问题。
因此，本申请提出一种具有精准定位功能的焊接机器人来解决焊接机器人缺少焊接位置和焊接的路径规划功能的问题是十分必要的。
1、专利文件CN112059477B公开了一种具有精准定位功能机器人焊接设备及其使用方法，上述专利实现了对焊接机器人精准稳定的定位，从而避免了振动导致的焊接机器人焊接精度差的现象，但上述专利不能实现对焊接机器人的运动路径规划功能。
2、专利文件CN114789307B公开了一种基于数字孪生的板件焊接质量实时监控方法，上述专利实现了直观、全面地反映焊接过程全生命周期状态实现高效焊接质量监控，大大减少残次品，提高产线生产效率，但上述专利不能实现对焊接动作的精准定位控制功能。
3、专利文件CN113843560B公开了一种管板焊接机器人，上述专利实现了较之现有技术中采用激光扫描仪或工业相机视觉拍照定位的方式，操作更方便，成本更低，但上述专利不能实现将电子信号转化为机械运动的功能。
4、专利文件CN112809274B公开了一种基于大数据的焊接机器人控制系统，上述专利实现了提高整个自动焊接流程的效率，减少不合格产品的流出和人力资源的投入，但上述专利不能实现对焊接参数的动态调整功能。
综上所述，上述专利不能实现对焊接机器人的运动路径规划功能、对焊接动作的精准定位控制功能、将电子信号转化为机械运动的功能和对焊接参数的动态调整功能，导致焊接精度低、焊接效果差、生产效率低和无法适应复杂变化的焊接环境的问题；
为此，本申请提出了一种能实现对焊接机器人的运动路径规划功能、对焊接动作的精准定位控制功能、将电子信号转化为机械运动的功能和对焊接参数的动态调整功能的具有精准定位功能的焊接机器人。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有精准定位功能的焊接机器人，以解决上述背景技术中提出的不能实现对焊接机器人的运动路径规划功能、对焊接动作的精准定位控制功能、将电子信号转化为机械运动的功能和对焊接参数的动态调整功能，导致焊接精度低、焊接效果差、生产效率低和无法适应复杂变化的焊接环境技术问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具有精准定位功能的焊接机器人，包括机器人本体、机械硬件和智能软件，所述机器人本体内安装有机械硬件和智能软件，所述智能软件通过控制系统控制机械硬件的运动，所述智能软件包括软件控制模块，所述软件控制模块用于提高焊接机器人的定位精度；
所述软件控制模块包括：运动规划单元、精准定位算法单元和用户界面单元；
所述运动规划单元采用逆运动学算法生成机器人运动轨迹，定位指定焊接点，所述运动规划单元内集成有实时路径规划算法和碰撞检测，根据环境变化调整机器人轨迹；
所述精准定位算法单元利用传感器数据进行实时的焊点定位，融合激光测距仪和视觉传感器的数据，使用SLAM算法将机器人在三维空间中的位置和环境地图结合起来；
所述用户界面单元集成实时可视化，显示机器人当前位置和焊接进度，使用远程操控软件，支持远程故障诊断和调整，直观的用户界面允许操作员设置焊接任务和监控机器人状态。
优选的，所述软件控制模块通过ROS平台通信连接有电子控制模块，电子控制模块用于控制调整机器人的位置姿态；
电子控制模块包括：控制系统、传感器集成单元和通信单元；
控制系统基于ROS的控制平台，集成闭环反馈系统，使用PID控制算法调整机器人姿态，采用高速处理器和实时操作系统RTOS确保快速响应；
传感器集成单元集成激光传感器和摄像头，实时感知环境数据，使用IMU测量机器人的加速度和角速度，使用高精度光学编码器，测量机器人关节的实际位置；
通信单元集成Profinet工业级通信协议，通信单元内实施数据加密和身份验证使用无线通信模块对机器人实时远程监控和操作。
优选的，所述电子控制模块通过高精度编码器和关节传感器通过数据线连接有机械结构模块，机械结构模块用于控制机器人本体进行运动；
机械结构模块包括：六轴机械臂、末端执行器和定位设备；
六轴机械臂选择碳纤维和铝合金的轻量高强度材料，集成高精度的关节和齿轮系统，使用先进的机械设计软件进行模拟和优化；
末端执行器内配置有自动切换焊枪和多功能传感器，集成力传感器监测焊接力度，采用高精度制动系统控制焊点定位稳定性；
定位设备集成激光测距仪和视觉传感器，提供高精度的实时环境感知，使用高分辨率编码器测量六轴机械臂的每个关节的角度位置。
优选的，所述机器人本体内安装有安全系统模块，安全系统模块与电子控制模块通过电信号线连接，安全系统模块用于对焊接工作进行安全监测；
安全系统模块包括：碰撞紧急停止单元、环境监测单元和备用能源系统；
碰撞紧急停止单元使用激光和超声波传感器进行周围障碍物检测，检测碰撞预警，实施软件和硬件安全机制，及时响应紧急停止按钮和传感器即刻停止机器人运动；
环境监测单元集成烟雾和气体传感器，监测焊接位置的异常烟雾气体，使用温度传感器监测焊接区域的温度，实时监测电气系统，防止过热和电路故障出现；
备用能源系统配置备用电源和UPS系统，实施智能电源管理，降低能耗延长系统寿命。
优选的，所述机械结构模块外安装有硬件安全性模块，硬件安全性模块用于对机器人本体进行安全性防护；
硬件安全性模块包括：防护设备、防护材料和硬件冗余自检系统；
防护设备包括：防护罩、光栅和激光扫描仪，机器人本体外设计有防护罩，防止工作人员误入工作区域，光栅和激光扫描仪用于对工作区域内的异物进行检测；
在防护罩上使用透明材料覆盖，允许操作员监视焊接过程，在机器人本体上采用防护性材料和涂层覆盖，定期维护和检查防护材料；
硬件冗余自检系统集成自检系统，在关键部件上实施硬件冗余，定期检查硬件和传感器的状态，实施故障诊系统，提供详细的错误报告和建议修复步骤。
优选的，所述机器人本体内设计有智能化系统模块，智能化系统模块与软件控制模块通过数据信号线连接，智能化系统模块用于优化焊接参数；
智能化系统模块包括：优化算法单元、自主决策系统和数据分析单元；
优化算法单元内集成自适应控制算法，使用机器学习算法优化焊接参数，实时调整机器人的运动参数，使用神经网络进行实时环境感知和障碍物识别；
自主决策系统实施决策树和规则引擎，通过反馈循环不断优化自主决策系统，根据环境变化调整焊接策略，确保机器人在复杂环境中做出正确的决策；
数据分析单元集成数据分析工具，对焊接过程进行实时监测和分析，使用云服务进行远程数据存储和监控，数据分析单元配备远程监控摄像头，操作员实时观察机器人的工作状态。
优选的，所述备用能源系统连接有能源管理模块，能源管理模块通过电信号线与电子控制模块连接，能源管理模块用于降低系统能耗；
能源管理模块包括：能源回收单元、持续供电单元和效率优化单元；
能源回收单元集成能源回收系统，将制动能量转化为电能，能源回收单元内包括高效电机和驱动系统，电机通过信号线连接有变频器，变频器与能源回收单元通过信号线连接；
持续供电单元内配置有发电机，实施自动切换系统，在主电源故障时将驱动系统无缝切换到发电机上；
效率优化单元集成能源监控系统，使用智能电源管理系统，根据工作负载实时调整电力供应，实施周期性的能源效率评估和优化措施。
优选的，所述智能软件内设计有维护服务模块，维护服务模块与软件控制模块通过数据线连接，维护服务模块用于对机器人进行远程故障诊断和排除；
维护服务模块包括：远程诊断单元、维护保养单元和人机界面培训单元；
远程诊断单元集成传感器和远程监控系统，使用远程服务工具，允许技术支持人员对机器人进行远程维护，实施自动报警系统，及时通知操作员和技术支持人员出现的问题；
维护保养单元制定定期维护计划，包括机械、电子和软件系统的检查，使用自检系统记录机器人运行状态和性能，建立维护数据库记录维护历史和建议的改进；
人机界面培训单元优化用户界面，提供详细操作说明和故障排除指南，集成可视化教程和帮助工具，简化用户操作和维护流程。
优选的，所述使用方法包括以下步骤：
S1、任务设置和路径规划：按下启动按钮，启动机器人系统，系统进行自检，检查电子控制、传感器、机械结构各个模块的状态，将焊接工件安置在工作区域内，确保工作区域的环境符合安全标准，没有障碍物，在控制界面上输入焊接任务的相关参数，包括焊接点坐标、焊接速度，系统使用逆运动学算法生成机器人的运动轨迹，并进行实时路径规划，考虑工作区域的变化；
S2、焊接和实施监控调整：确认所有参数设置无误后，启动焊接过程，机器人按照预定路径精确移动至焊接点，执行焊接任务，使用视觉传感器和激光测距仪实时监控焊接过程，检测焊点的质量和位置，操作员可随时在控制界面上调整焊接参数，实现实时控制；
S3、紧急停止和故障处理：在紧急情况下，按下紧急停止按钮，立即停止机器人的运动，系统自动记录故障信息，操作员根据提示进行故障诊断和处理；
S4、系统维护和用户培训：完成焊接任务后，关闭机器人系统，进行定期的维护工作，包括机械结构的润滑、电子元件的检查和软件系统的更新，为操作人员提供系统操作培训，使其熟悉控制界面和紧急处理程序，提供详细的用户手册和维护文档，作为日常操作和故障处理的参考。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明通过安装有软件控制模块，实现了对焊接机器人的运动路径规划功能，确保焊接位置和路径的准确性，对焊接参数进行动态调整，提高了焊接质量，适应不同焊接任务和材料，提高生产效率；
2.本发明通过安装有电子控制模块，实现了对焊接动作的精准定位控制功能，确保了焊接点的可靠焊接，提高了焊接质量，减少焊接缺陷的发生；
3.本发明通过安装有机械结构模块，实现了将电子信号转化为机械运动的功能，提供灵活的机械臂运动完成焊接动作，降低焊接过程的时间成本；
4.本发明通过安装有智能化系统模块，实现了对焊接参数的动态调整功能，提高了系统对焊接环境变化的适应性，保证焊接过程的稳定性。
附图说明
图1为本发明的软件控制模块示意图；
图2为本发明的电子控制模块示意图；
图3为本发明的机械结构模块示意图；
图4为本发明的智能化系统模块示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
请参阅图1和图2，本发明提供的一种实施例：一种具有精准定位功能的焊接机器人，包括机器人本体、机械硬件和智能软件，所述机器人本体内安装有机械硬件和智能软件，所述智能软件通过控制系统控制机械硬件的运动，所述智能软件包括软件控制模块，所述软件控制模块用于提高焊接机器人的定位精度；
所述软件控制模块包括：运动规划单元、精准定位算法单元和用户界面单元；
所述运动规划单元采用逆运动学算法生成机器人运动轨迹，定位指定焊接点，所述运动规划单元内集成有实时路径规划算法和碰撞检测，根据环境变化调整机器人轨迹；
所述精准定位算法单元利用传感器数据进行实时的焊点定位，融合激光测距仪和视觉传感器的数据，使用SLAM算法将机器人在三维空间中的位置和环境地图结合起来；
所述用户界面单元集成实时可视化，显示机器人当前位置和焊接进度，使用远程操控软件，支持远程故障诊断和调整，直观的用户界面允许操作员设置焊接任务和监控机器人状态；
进一步，实施逆运动学算法，根据焊接点的位置计算机械臂各关节的运动轨迹，实现实时路径规划算法，考虑环境变化，调整机械臂的轨迹以避免碰撞和优化运动路径，集成碰撞检测，通过实时感知环境中的障碍物，确保机械臂在运动过程中不发生碰撞，利用激光测距仪和视觉传感器的数据，实时定位焊点的三维坐标，使用SLAM算法，将机器人在三维空间中的位置和环境地图结合起来，提高定位的准确性，融合激光测距仪、视觉传感器和编码器的数据，以提高焊点的定位精度，操作员在用户界面实时观测机器人当前位置和焊接进度。
实施例2
请参阅图1和图2，本发明提供的一种实施例：一种具有精准定位功能的焊接机器人，所述软件控制模块通过ROS平台通信连接有电子控制模块，电子控制模块用于控制调整机器人的位置姿态；
电子控制模块包括：控制系统、传感器集成单元和通信单元；
控制系统基于ROS的控制平台，集成闭环反馈系统，使用PID控制算法调整机器人姿态，采用高速处理器和实时操作系统RTOS确保快速响应；
传感器集成单元集成激光传感器和摄像头，实时感知环境数据，使用IMU测量机器人的加速度和角速度，使用高精度光学编码器，测量机器人关节的实际位置；
通信单元集成Profinet工业级通信协议，通信单元内实施数据加密和身份验证使用无线通信模块对机器人实时远程监控和操作；
进一步，选择适用于焊接机器人的实时控制系统，基于ROS的平台确保对机器人运动的快速响应，集成闭环反馈系统，使用PID控制算法，实现机器人运动的平滑调整，减小位置误差，配置高性能的处理器和实时操作系统(RTOS)，确保对机器人运动的实时控制，配置惯性测量单元(IMU)，测量机器人的加速度和角速度，提高机器人运动的稳定性，配置激光传感器和摄像头，用于实时环境感知，以便调整运动轨迹和定位，使用高精度光学编码器，实时测量机器人关节的实际位置，提供闭环反馈，选择适用于工业级通信的Ethernet/IP和Profinet协议，以确保可靠的数据传输，配置无线通信模块，支持远程监控和操作，使机器人具有灵活性和可远程控制的能力，实施数据加密和身份验证，确保通信的安全性，防止未经授权的访问和干扰。
实施例3
请参阅图1、图2和图3，本发明提供的一种实施例：一种具有精准定位功能的焊接机器人，所述电子控制模块通过高精度编码器和关节传感器通过数据线连接有机械结构模块，机械结构模块用于控制机器人本体进行运动；
机械结构模块包括：六轴机械臂、末端执行器和定位设备；
六轴机械臂选择碳纤维和铝合金的轻量高强度材料，集成高精度的关节和齿轮系统，使用先进的机械设计软件进行模拟和优化；
末端执行器内配置有自动切换焊枪和多功能传感器，集成力传感器监测焊接力度，采用高精度制动系统控制焊点定位稳定性；
定位设备集成激光测距仪和视觉传感器，提供高精度的实时环境感知，使用高分辨率编码器测量六轴机械臂的每个关节的角度位置；
进一步，考虑应用需求和机器人的负载要求，选择轻量高强度的碳纤维和铝合金材料，利用UG软件设计包含六个关节的机械臂，确保每个关节具有足够的运动范围，使用MATLAB仿真软件，模拟机械臂在各个方向的运动，通过优化确保刚性和稳定性，选择适用于焊接任务的末端执行器焊枪，确保其可靠性和灵活性，在末端执行器中集成力传感器，用于实时监测焊接过程中的力度，以实现焊点质量的控制，设计高精度的制动系统，确保焊点的定位稳定性，防止末端执行器在定位阶段发生误差，配置激光测距仪和视觉传感器，实现对工作环境的实时三维感知，安装高精度编码器在机械臂的关节上，用于实时测量每个关节的角度位置，通过融合激光测距仪、视觉传感器和编码器的数据，优化定位算法以提高机器人在三维空间中的定位精度。
实施例4
请参阅图1、图2和图4，本发明提供的一种实施例：一种具有精准定位功能的焊接机器人，所述机器人本体内设计有智能化系统模块，智能化系统模块与软件控制模块通过数据信号线连接，智能化系统模块用于优化焊接参数；
智能化系统模块包括：优化算法单元、自主决策系统和数据分析单元；
优化算法单元内集成自适应控制算法，使用机器学习算法优化焊接参数，实时调整机器人的运动参数，使用神经网络进行实时环境感知和障碍物识别；
自主决策系统实施决策树和规则引擎，通过反馈循环不断优化自主决策系统，根据环境变化调整焊接策略，确保机器人在复杂环境中做出正确的决策；
数据分析单元集成数据分析工具，对焊接过程进行实时监测和分析，使用云服务进行远程数据存储和监控，数据分析单元配备远程监控摄像头，操作员实时观察机器人的工作状态；
进一步，收集焊接过程中的传感器数据，包括电流、电压、力传感器数据，使用自适应控制算法，根据传感器数据实时调整焊接参数，包括电流和速度，系统根据自适应算法的调整，实时响应焊接任务的需求，调整机器人的动作，监测系统运行状态，检测异常情况并触发报警，自动诊断故障原因，并记录详细信息，根据故障诊断结果，利用自主决策系统和数据分析单元调整系统参数，优化算法并对监控数据进行存储。
工作原理，首先焊接机器人的设计以机械结构为基础，包括六轴机械臂、末端执行器和定位设备，机械臂负责将焊接工具准确定位到焊接点，末端执行器负责实际焊接任务，在硬件安全性模块中，紧急停止和碰撞检测确保机器人在紧急情况下能够立即停止运动，而环境监测则集成了烟雾和气体传感器以及温度传感器，确保焊接环境的安全性，备用能源和电源管理模块提供了电源的备份和自动切换系统，保证机器人在主电源故障时仍能持续工作；
然后，焊接机器人的智能化系统采用机器学习和优化算法，通过数据收集、特征提取、算法训练和实时参数优化，实现对焊接过程的智能优化。视觉系统通过图像采集和处理、焊点定位和轨迹规划、实时质量检测，实现焊点的准确定位、路径规划和质量监测。机器人视觉系统还配备自适应控制算法，通过实时传感器数据采集、控制参数调整和实时系统响应，使机器人能够适应焊接过程中的变化，提高焊接的稳定性和一致性；
最后，焊接机器人的安全系统通过紧急停止和碰撞检测，以及环境监测，确保在出现紧急情况或危险环境时及时停止机器人的运动，硬件冗余和自检系统通过在关键部件实施硬件冗余和集成自检系统，提高系统的可靠性和可维护性，系统调整模块包括故障诊断和系统调整，通过故障检测、诊断和系统参数调整，确保机器人的稳定运行和高效工作。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (6)
1.一种具有精准定位功能的焊接机器人，其特征在于：包括机器人本体、机械硬件和智能软件，所述机器人本体内安装有机械硬件和智能软件，所述智能软件通过控制系统控制机械硬件的运动，所述智能软件包括软件控制模块，所述软件控制模块用于提高焊接机器人的定位精度；
所述软件控制模块包括：运动规划单元、精准定位算法单元和用户界面单元；
所述运动规划单元采用逆运动学算法生成机器人运动轨迹，定位指定焊接点，所述运动规划单元内集成有实时路径规划算法和碰撞检测，根据环境变化调整机器人轨迹；
所述精准定位算法单元利用传感器数据进行实时的焊点定位，融合激光测距仪和视觉传感器的数据，使用SLAM算法将机器人在三维空间中的位置和环境地图结合起来；
所述用户界面单元集成实时可视化，显示机器人当前位置和焊接进度，使用远程操控软件，支持远程故障诊断和调整，直观的用户界面允许操作员设置焊接任务和监控机器人状态；
所述软件控制模块通过ROS平台通信连接有电子控制模块，电子控制模块用于控制调整机器人的位置姿态；
电子控制模块包括：控制系统、传感器集成单元和通信单元；
控制系统基于ROS的控制平台，集成闭环反馈系统，使用PID控制算法调整机器人姿态，采用高速处理器和实时操作系统确保快速响应；
传感器集成单元集成激光传感器和摄像头，实时感知环境数据，使用IMU测量机器人的加速度和角速度，使用高精度光学编码器，测量机器人关节的实际位置；
通信单元集成Profinet工业级通信协议，通信单元内实施数据加密和身份验证使用无线通信模块对机器人实时远程监控和操作；
所述电子控制模块通过高精度编码器和关节传感器通过数据线连接有机械结构模块，机械结构模块用于控制机器人本体进行运动；
机械结构模块包括：六轴机械臂、末端执行器和定位设备；
六轴机械臂选择碳纤维和铝合金的轻量高强度材料，集成高精度的关节和齿轮系统，使用MATLAB仿真软件进行模拟和优化；
末端执行器内配置有自动切换焊枪和多功能传感器，集成力传感器监测焊接力度，采用高精度制动系统控制焊点定位稳定性；
定位设备集成激光测距仪和视觉传感器，提供高精度的实时环境感知，使用高分辨率编码器测量六轴机械臂的每个关节的角度位置；
所述机器人本体内设计有智能化系统模块，智能化系统模块与软件控制模块通过数据信号线连接，智能化系统模块用于优化焊接参数；
智能化系统模块包括：优化算法单元、自主决策系统和数据分析单元；
优化算法单元内集成自适应控制算法，使用机器学习算法优化焊接参数，实时调整机器人的运动参数，使用神经网络进行实时环境感知和障碍物识别；
自主决策系统实施决策树和规则引擎，通过反馈循环不断优化自主决策系统，根据环境变化调整焊接策略，确保机器人在复杂环境中做出正确的决策；
数据分析单元集成数据分析工具，对焊接过程进行实时监测和分析，使用云服务进行远程数据存储和监控，数据分析单元配备远程监控摄像头，操作员实时观察机器人的工作状态。
2.根据权利要求1所述的一种具有精准定位功能的焊接机器人，其特征在于：所述机器人本体内安装有安全系统模块，安全系统模块与电子控制模块通过电信号线连接，安全系统模块用于对焊接工作进行安全监测；
安全系统模块包括：碰撞紧急停止单元、环境监测单元和备用能源系统；
碰撞紧急停止单元使用激光和超声波传感器进行周围障碍物检测，检测碰撞预警，实施软件和硬件安全机制，及时响应紧急停止按钮和传感器即刻停止机器人运动；
环境监测单元集成烟雾和气体传感器，监测焊接位置的异常烟雾气体，使用温度传感器监测焊接区域的温度，实时监测电气系统，防止过热和电路故障出现；
备用能源系统配置备用电源和UPS系统，实施智能电源管理，降低能耗延长系统寿命。
3.根据权利要求2所述的一种具有精准定位功能的焊接机器人，其特征在于：所述机械结构模块外安装有硬件安全性模块，硬件安全性模块用于对机器人本体进行安全性防护；
硬件安全性模块包括：防护设备、防护材料和硬件冗余自检系统；
防护设备包括：防护罩、光栅和激光扫描仪，机器人本体外设计有防护罩，防止工作人员误入工作区域，光栅和激光扫描仪用于对工作区域内的异物进行检测；
在防护罩上使用透明材料覆盖，允许操作员监视焊接过程，在机器人本体上采用防护性材料和涂层覆盖，定期维护和检查防护材料；
硬件冗余自检系统集成自检系统，在关键部件上实施硬件冗余，定期检查硬件和传感器的状态，实施故障诊系统，提供详细的错误报告和建议修复步骤。
4.根据权利要求3所述的一种具有精准定位功能的焊接机器人，其特征在于：所述备用能源系统连接有能源管理模块，能源管理模块通过电信号线与电子控制模块连接，能源管理模块用于降低系统能耗；
能源管理模块包括：能源回收单元、持续供电单元和效率优化单元；
能源回收单元集成能源回收系统，将制动能量转化为电能，能源回收单元内包括高效电机和驱动系统，电机通过信号线连接有变频器，变频器与能源回收单元通过信号线连接；
持续供电单元内配置有发电机，实施自动切换系统，在主电源故障时将驱动系统无缝切换到发电机上；
效率优化单元集成能源监控系统，使用智能电源管理系统，根据工作负载实时调整电力供应，实施周期性的能源效率评估和优化措施。
5.根据权利要求4所述的一种具有精准定位功能的焊接机器人，其特征在于：所述智能软件内设计有维护服务模块，维护服务模块与软件控制模块通过数据线连接，维护服务模块用于对机器人进行远程故障诊断和排除；
维护服务模块包括：远程诊断单元、维护保养单元和人机界面培训单元；
远程诊断单元集成传感器和远程监控系统，使用远程服务工具，允许技术支持人员对机器人进行远程维护，实施自动报警系统，及时通知操作员和技术支持人员出现的问题；
维护保养单元制定定期维护计划，包括机械、电子和软件系统的检查，使用自检系统记录机器人运行状态和性能，建立维护数据库记录维护历史和建议的改进；
人机界面培训单元优化用户界面，提供详细操作说明和故障排除指南，集成可视化教程和帮助工具，简化用户操作和维护流程。
6.一种具有精准定位功能的焊接机器人的使用方法，适用于权利要求5所述的一种具有精准定位功能的焊接机器人，其特征在于：所述使用方法包括以下步骤：
S1、任务设置和路径规划：按下启动按钮，启动机器人系统，系统进行自检，检查电子控制模块、传感器、机械结构模块各个模块的状态，将焊接工件安置在工作区域内，确保工作区域的环境符合安全标准，没有障碍物，在用户界面上输入焊接任务的相关参数，包括焊接点坐标、焊接速度，系统使用逆运动学算法生成机器人的运动轨迹，并进行实时路径规划，考虑工作区域的变化；
S2、焊接和实施监控调整：确认所有参数设置无误后，启动焊接过程，机器人按照预定路径精确移动至焊接点，执行焊接任务，使用视觉传感器和激光测距仪实时监控焊接过程，检测焊点的质量和位置，操作员可随时在用户界面上调整焊接参数，实现实时控制；
S3、紧急停止和故障处理：在紧急情况下，按下紧急停止按钮，立即停止机器人的运动，系统自动记录故障信息，操作员根据提示进行故障诊断和处理；
S4、系统维护和用户培训：完成焊接任务后，关闭机器人系统，进行定期的维护工作，包括机械结构的润滑、电子元件的检查和软件系统的更新，为操作人员提供系统操作培训，使其熟悉用户界面和紧急处理程序，提供详细的用户手册和维护文档，作为日常操作和故障处理的参考。
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