幾乎在激光誕生的同時(shí), 1962年美國(guó)Unimation公司推出首臺(tái)工業(yè)機(jī)器人。此后, 機(jī)器人技術(shù)經(jīng)歷了一系列不斷的發(fā)展過(guò)程。直到20 世紀(jì)90 年代全球信息化浪潮風(fēng)起云涌, 計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和先進(jìn)制造技術(shù)等快速進(jìn)步,工業(yè)機(jī)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)模化批量生產(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(dòng), 而且提高了生產(chǎn)質(zhì)量。它可以流動(dòng)作業(yè),適應(yīng)個(gè)性化生產(chǎn)需求。目前工業(yè)機(jī)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(guó)內(nèi)外形成了一批著名的工業(yè)機(jī)器人公司。

    近年來(lái)激光技術(shù)飛速發(fā)展, 涌現(xiàn)出可與機(jī)器人柔性耦合的光纖傳輸?shù)母吖β使I(yè)型激光器。先進(jìn)制造領(lǐng)域在智能化、自動(dòng)化和信息化技術(shù)方面的不斷進(jìn)步促進(jìn)了機(jī)器人技術(shù)與激光技術(shù)的結(jié)合, 特別是汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求, 帶動(dòng)了激光加工機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的形成與發(fā)展。從20 世紀(jì)90 年代開(kāi)始, 德國(guó)、美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家投入大量人力物力進(jìn)行研發(fā)激光加工機(jī)器人。進(jìn)入2000 年, 德國(guó)KUKA, 瑞士的ABB, 日本FA NUC 等機(jī)器人公司均研制激光焊接機(jī)器人和激光切割機(jī)器人的系列產(chǎn)品。目前在國(guó)內(nèi)外汽車(chē)產(chǎn)業(yè)中, 激光焊接機(jī)器人和激光切割機(jī)器人已成為最先進(jìn)的制造技術(shù), 獲得了廣泛應(yīng)用。德國(guó)大眾汽車(chē)、美國(guó)通用汽車(chē)、日本豐田汽車(chē)等汽車(chē)裝配生產(chǎn)線上, 已大量采用激光焊接機(jī)器人代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電阻點(diǎn)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(chē)車(chē)身重量, 節(jié)約了大量材料, 使企業(yè)獲得很高的經(jīng)濟(jì)效益, 提高了企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。在中國(guó),一汽大眾、上海大眾汽車(chē)公司也引進(jìn)了激光機(jī)器人焊接生產(chǎn)線。目前有沈陽(yáng)新松機(jī)器人公司涉足激光切割和焊接機(jī)器人制造領(lǐng)域。

    機(jī)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?。智能化激光加工機(jī)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(jī)器人本體; 5) 機(jī)器人數(shù)字控制系統(tǒng)( 控制器、示教盒) ; 6) 計(jì)算機(jī)離線編程系統(tǒng)( 計(jì)算機(jī)、軟件) ;7) 機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng); 8) 激光加工頭; 9) 材料進(jìn)給系統(tǒng)( 高壓氣體、送絲機(jī)、送粉器) ; 10) 激光加工工作臺(tái)。圖1為激光熔覆機(jī)器人示意圖。
 

                            圖1   激光熔覆機(jī)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(guò)整形聚焦后進(jìn)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(jìn)給系統(tǒng)( 高壓氣體、送絲機(jī)、送粉器) 。激光加工頭裝于六自由度機(jī)器人本體手臂末端, 如圖2所示。激光加工頭的運(yùn)動(dòng)軌跡和激光加工參數(shù)是由機(jī)器人數(shù)字控制系統(tǒng)提供指令進(jìn)行的。先由激光加工操作人員在機(jī)器人示教盒上進(jìn)行示教編程或在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行離線編程。材料進(jìn)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(jìn)給材料同步作用完成加工任務(wù)。機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)加工區(qū)檢測(cè), 檢測(cè)信號(hào)反饋至機(jī)器人控制系統(tǒng), 從而實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程的適時(shí)控制。

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