幾乎在激光誕生的同時, 1962年美國Unimation公司推出首臺工業(yè)機器人。此后, 機器人技術(shù)經(jīng)歷了一系列不斷的發(fā)展過程。直到20 世紀(jì)90 年代全球信息化浪潮風(fēng)起云涌, 計算機技術(shù)、微電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和先進制造技術(shù)等快速進步,工業(yè)機器人技術(shù)也得到了飛速發(fā)展。它具有重復(fù)性精確生產(chǎn)特征, 適應(yīng)制造業(yè)中規(guī)?；可a(chǎn)要求,裝配在生產(chǎn)線上代替人工作業(yè), 不僅解除了工人的繁復(fù)勞動, 而且提高了生產(chǎn)質(zhì)量。它可以流動作業(yè),適應(yīng)個性化生產(chǎn)需求。目前工業(yè)機器人技術(shù)日趨成熟, 已經(jīng)成為一種標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備而廣泛應(yīng)用于工業(yè)界, 國內(nèi)外形成了一批著名的工業(yè)機器人公司。

    近年來激光技術(shù)飛速發(fā)展, 涌現(xiàn)出可與機器人柔性耦合的光纖傳輸?shù)母吖β使I(yè)型激光器。先進制造領(lǐng)域在智能化、自動化和信息化技術(shù)方面的不斷進步促進了機器人技術(shù)與激光技術(shù)的結(jié)合, 特別是汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求, 帶動了激光加工機器人產(chǎn)業(yè)的形成與發(fā)展。從20 世紀(jì)90 年代開始, 德國、美國、日本等發(fā)達國家投入大量人力物力進行研發(fā)激光加工機器人。進入2000 年, 德國KUKA, 瑞士的ABB, 日本FA NUC 等機器人公司均研制激光焊接機器人和激光切割機器人的系列產(chǎn)品。目前在國內(nèi)外汽車產(chǎn)業(yè)中, 激光焊接機器人和激光切割機器人已成為最先進的制造技術(shù), 獲得了廣泛應(yīng)用。德國大眾汽車、美國通用汽車、日本豐田汽車等汽車裝配生產(chǎn)線上, 已大量采用激光焊接機器人代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電阻點焊設(shè)備, 不僅提高了產(chǎn)品質(zhì)量和檔次, 而且減
輕了汽車車身重量, 節(jié)約了大量材料, 使企業(yè)獲得很高的經(jīng)濟效益, 提高了企業(yè)市場競爭能力。在中國,一汽大眾、上海大眾汽車公司也引進了激光機器人焊接生產(chǎn)線。目前有沈陽新松機器人公司涉足激光切割和焊接機器人制造領(lǐng)域。

    機器人是高度柔性加工系統(tǒng), 所以要求激光器必須具有高度的柔性, 目前都選擇可光纖傳輸?shù)募す馄鳌Ｖ悄芑す饧庸C器人主要由以下幾大部分組成: 1) 高功率可光纖傳輸激光器; 2) 光纖耦合和傳輸系統(tǒng); 3) 激光光束變換光學(xué)系統(tǒng); 4) 六自由度機器人本體; 5) 機器人數(shù)字控制系統(tǒng)( 控制器、示教盒) ; 6) 計算機離線編程系統(tǒng)( 計算機、軟件) ;7) 機器視覺系統(tǒng); 8) 激光加工頭; 9) 材料進給系統(tǒng)( 高壓氣體、送絲機、送粉器) ; 10) 激光加工工作臺。圖1為激光熔覆機器人示意圖。
 

                            圖1   激光熔覆機器人組成示意圖
 

    從高功率激光器發(fā)出的激光, 經(jīng)光纖耦合傳輸?shù)郊す夤馐儞Q光學(xué)系統(tǒng), 光束經(jīng)過整形聚焦后進入激光加工頭。根據(jù)用途不同( 切割、焊接、熔覆) 選擇不同的激光加工頭, 配用不同的材料進給系統(tǒng)( 高壓氣體、送絲機、送粉器) 。激光加工頭裝于六自由度機器人本體手臂末端, 如圖2所示。激光加工頭的運動軌跡和激光加工參數(shù)是由機器人數(shù)字控制系統(tǒng)提供指令進行的。先由激光加工操作人員在機器人示教盒上進行示教編程或在計算機上進行離線編程。材料進給系統(tǒng)將材料( 高壓氣體、金屬絲、金屬粉末) 與激光同步輸入到激光加工頭, 高功率激光與進給材料同步作用完成加工任務(wù)。機器視覺系統(tǒng)對加工區(qū)檢測, 檢測信號反饋至機器人控制系統(tǒng), 從而實現(xiàn)加工過程的適時控制。

                 圖2 激光加工頭與機器人手臂末端連接示意圖