幾乎在激光誕生的同時, 1962年美國Unimation公司推出首台工業(ye) 機器人。此後, 機器人技術經曆了一係列不斷的發展過程。直到20 世紀90 年代全球信息化浪潮風起雲(yun) 湧, 計算機技術、微電子技術、網絡技術和先進製造技術等快速進步,工業(ye) 機器人技術也得到了飛速發展。它具有重複性精確生產(chan) 特征, 適應製造業(ye) 中規模化批量生產(chan) 要求,裝配在生產(chan) 線上代替人工作業(ye) , 不僅(jin) 解除了工人的繁複勞動, 而且提高了生產(chan) 質量。它可以流動作業(ye) ,適應個(ge) 性化生產(chan) 需求。目前工業(ye) 機器人技術日趨成熟, 已經成為(wei) 一種標準設備而廣泛應用於(yu) 工業(ye) 界, 國內(nei) 外形成了一批著名的工業(ye) 機器人公司。

    近年來激光技術飛速發展, 湧現出可與(yu) 機器人柔性耦合的光纖傳(chuan) 輸的高功率工業(ye) 型激光器。先進製造領域在智能化、自動化和信息化技術方麵的不斷進步促進了機器人技術與(yu) 激光技術的結合, 特別是汽車產(chan) 業(ye) 的發展需求, 帶動了激光加工機器人產(chan) 業(ye) 的形成與(yu) 發展。從(cong) 20 世紀90 年代開始, 德國、美國、日本等發達國家投入大量人力物力進行研發激光加工機器人。進入2000 年, 德國KUKA, 瑞士的ABB, 日本FA NUC 等機器人公司均研製激光焊接機器人和激光切割機器人的係列產(chan) 品。目前在國內(nei) 外汽車產(chan) 業(ye) 中, 激光焊接機器人和激光切割機器人已成為(wei) 最先進的製造技術, 獲得了廣泛應用。德國大眾(zhong) 汽車、美國通用汽車、日本豐(feng) 田汽車等汽車裝配生產(chan) 線上, 已大量采用激光焊接機器人代替傳(chuan) 統的電阻點焊設備, 不僅(jin) 提高了產(chan) 品質量和檔次, 而且減
輕了汽車車身重量, 節約了大量材料, 使企業(ye) 獲得很高的經濟效益, 提高了企業(ye) 市場競爭(zheng) 能力。在中國,一汽大眾(zhong) 、上海大眾(zhong) 汽車公司也引進了激光機器人焊接生產(chan) 線。目前有沈陽新鬆機器人公司涉足激光切割和焊接機器人製造領域。

    機器人是高度柔性加工係統, 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(chuan) 輸的激光器。智能化激光加工機器人主要由以下幾大部分組成: 1) 高功率可光纖傳(chuan) 輸激光器; 2) 光纖耦合和傳(chuan) 輸係統; 3) 激光光束變換光學係統; 4) 六自由度機器人本體(ti) ; 5) 機器人數字控製係統( 控製器、示教盒) ; 6) 計算機離線編程係統( 計算機、軟件) ;7) 機器視覺係統; 8) 激光加工頭; 9) 材料進給係統( 高壓氣體(ti) 、送絲(si) 機、送粉器) ; 10) 激光加工工作台。圖1為(wei) 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(cong) 高功率激光器發出的激光, 經光纖耦合傳(chuan) 輸到激光光束變換光學係統, 光束經過整形聚焦後進入激光加工頭。根據用途不同( 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係統( 高壓氣體(ti) 、送絲(si) 機、送粉器) 。激光加工頭裝於(yu) 六自由度機器人本體(ti) 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是由機器人數字控製係統提供指令進行的。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。材料進給係統將材料( 高壓氣體(ti) 、金屬絲(si) 、金屬粉末) 與(yu) 激光同步輸入到激光加工頭, 高功率激光與(yu) 進給材料同步作用完成加工任務。機器視覺係統對加工區檢測, 檢測信號反饋至機器人控製係統, 從(cong) 而實現加工過程的適時控製。

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