一种具有精准定位功能的焊接机器人的制作方法

本发明涉及焊接机器人，具体为一种具有精准定位功能的焊接机器人。

背景技术：

1、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。

2、因此，本技术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。

3、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。

4、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。

5、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。

6、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。

7、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；

8、为此，本技术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。

技术实现思路

1、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。

2、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?？?，所述软件控制?？橛糜谔岣吆附踊魅说亩ㄎ痪?；

3、所述软件控制?？榘ǎ涸硕婊ピ?、精准定位算法单元和用户界面单元；

4、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；

5、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；

6、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。

7、优选的，所述软件控制?？橥ü齬os平台通信连接有电子控制?？?，电子控制?？橛糜诳刂频髡魅说奈恢米颂?；

8、电子控制?？榘ǎ嚎刂葡低?、传感器集成单元和通信单元；

9、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?？焖傧煊?；

10、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；

11、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?？槎曰魅耸凳痹冻碳嗫睾筒僮?。

12、优选的，所述电子控制?？橥ü呔缺嗦肫骱凸亟诖衅魍ü菹吡佑谢到峁鼓？?，机械结构?？橛糜诳刂苹魅吮咎褰性硕?；

13、机械结构?？榘ǎ毫峄当?、末端执行器和定位设备；

14、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；

15、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；

16、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。

17、优选的，所述机器人本体内安装有安全系统?？?，安全系统?？橛氲缱涌刂颇？橥ü缧藕畔吡?，安全系统?？橛糜诙院附庸ぷ鹘邪踩嗖?；

18、安全系统?？榘ǎ号鲎步艏蓖Ｖ沟ピ?、环境监测单元和备用能源系统；

19、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；

20、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；

21、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。

22、优选的，所述机械结构?？橥獍沧坝杏布踩阅？?，硬件安全性?？橛糜诙曰魅吮咎褰邪踩苑阑?；

23、硬件安全性?？榘ǎ悍阑ど璞?、防护材料和硬件冗余自检系统；

24、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；

25、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；

26、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。

27、优选的，所述机器人本体内设计有智能化系统?？?，智能化系统?？橛肴砑刂颇？橥ü菪藕畔吡?，智能化系统?？橛糜谟呕附硬问?；

28、智能化系统?？榘ǎ河呕惴ǖピ?、自主决策系统和数据分析单元；

29、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；

30、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?；魅嗽诟丛踊肪持凶龀稣返木霾?；

31、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。

32、优选的，所述备用能源系统连接有能源管理?？?，能源管理?？橥ü缧藕畔哂氲缱涌刂颇？榱?，能源管理?？橛糜诮档拖低衬芎?；

33、能源管理?？榘ǎ耗茉椿厥盏ピ?、持续供电单元和效率优化单元；

34、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；

35、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；

36、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。

37、优选的，所述智能软件内设计有维护服务?？?，维护服务?？橛肴砑刂颇？橥ü菹吡?，维护服务?？橛糜诙曰魅私性冻坦收险锒虾团懦?；

38、维护服务?？榘ǎ涸冻陶锒系ピ?、维护保养单元和人机界面培训单元；

39、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；

40、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；

41、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。

42、优选的，所述使用方法包括以下步骤：

43、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?？榈淖刺?，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；

44、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；

45、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；

46、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。

47、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

48、1.本发明通过安装有软件控制?？?，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；

49、2.本发明通过安装有电子控制?？?，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；

50、3.本发明通过安装有机械结构?？?，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；

51、4.本发明通过安装有智能化系统?？?，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。