隨著最新新興技術能力的提升和制造業創新的發展，機器人技術的發展前景正發生著迅速的變化，新的發展趨勢和應用領域也隨之涌現。激光加工作為一種嶄新的加工方法應用極其廣泛，在眾多加工領域中都得到了成功的應用。近十年來，激光加工的發展日新月異。先進制造領域在智能化、自動化和信息化技術等方面的進步促進了機器人技術與激光技術的融合。因此機器人和激光兩種智能制造、先進制造工具已經成為制造業中的標配，兩種先進技術的結合將會使兩種技術發揮到極致，徹底實現工業實踐的現代化。

在激光切割、激光焊接、激光硬釬焊、激光熔敷、激光硬化以及激光復合焊接等先進加工技術中，機器人起著無可比擬的作用。

激光切割機器人系統

隨著高功率光釬激光器的問世，以及工業機器人定位精度的不斷提高，利用工業機器人進行激光切割，是當今機器人應用領域和激光切割領域的一大熱點。機器人激光切割系統是一個固定的激光發生器和一個機器人運動序列的創新結合，通過將激光束引導裝置完全集成在機器人手臂中，這就需要機器人手臂的靈活性和高精度。

典型代表有Kuka機器人的3D laser nonmetal cutting三維激光非金屬切割，激光束以ROBOTRV6L-CO2二氧化碳激光機器人為中心，在精確機械手的操控下，激光束在工件上移動。當Kuka機器人跟蹤工件的輪廓時，激光束工作，達到切削的效果。ROBOTRV6L-CO2機器人如圖1所示，它是高精度高柔性的五軸聯動機器人，路徑重復精度很高，而且在規定的有效負荷下，其所占用的空間很小。此套LASER ROBOT RV6L-CO2二氧化碳激光機器人系統可以實現在車輛內外飾件、車門和車廂內飾，A、B、C柱內飾，儀表盤、頂棚、扶手等非金屬材料的切割和打孔。

國內運用機器人進行激光切割的企業很多，并且已經使用工業機器人作為激光運動控制的對象，在機器人市場一路走紅的背景下，作為機器人制造工藝中不可或缺的激光切割市場定是前景大好。

Kuka公司內導光ROBOT RV6L-CO2二氧化碳激光機器人

激光焊接機器人系統激光熔焊

目前在國內外汽車產業中，激光焊接機器人已成為最先進的制造技術，獲得了廣泛應用。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線上，已大量采用激光焊接機器人代替傳統的電阻點焊設備，不僅提高了產品質量和檔次，而且減輕了汽車車身重量，節約了大量材料，使企業獲得很高的經濟效益，提高了企業市場競爭能力。

由于常見的焊接機器人大多采用“示教再現”的操作模式而存在加工誤差和焊接熱變形，從而造成焊接質量下降和焊接缺陷,具備焊縫實時跟蹤功能的焊接機器人是解決該問題的主要手段。采用焊縫實時跟蹤可以有效的提高產品成品率，具有此功能的激光焊接機器人的典型代表有Kuka機器人的激光熔焊系統。

Kuka公司內導光ROBOT RV6L-CO2二氧化碳激光機器人

機器人激光硬釬焊

激光硬釬焊是利用激光作為熱源，是一種高精度、高自動化、高柔性的焊接工藝，可實現不同材料間的連接，具有更好的間隙適應性、更低的熱輸入量、更快的加工速度和可獲得非常好的表面質量，連接可靠、全連通率高、熱影響小。在國內外汽車產業中應用范圍較廣，可實現汽車后尾蓋和汽車車門的焊接，激光焊接汽車蓋板和車門特點：

■零件連接無需裝飾板；

■焊縫直接成型無需打磨；

■自動化程度提高節省人工；

■快節拍可滿足產量需求。

Kuka激光機器人應用于汽車車門激光釬焊

機器人激光熔覆

激光熔覆的工藝參數主要有激光功率、激光光斑直徑、光斑離焦量、粉末送粉速度、掃描速度、預熱溫度等。這些參數對熔覆層的稀釋率、表面粗糙度、裂紋以及熔覆零件的致密性等有很大影響。

各參數之間也相互影響，相互匹配，是一個非常復雜的過程，須采用合理的控制方法將這些參數控制在激光熔覆工藝允許的范圍內。同時激光熔覆修復與強化工作是一個非標準化的動作，不同于生產線上的批量產品。工件損壞的位置大多為隨機和復雜的，即使是經常磨損的也只是極少數產品之間的相同部位，而且很多部位表面不一定是直線或有規律的曲面，這就要求加工頭在一套加工動作中需要根據要求以很多不同的姿態進行工作，傳統的多軸機床很難實現。

通常是使用操作人員手工操作加工頭進行人工作業，同時如前所述，還要及時根據情況調整工藝參數，這對于操作人員的技術手法、熟練程度以及專注度等要求將非常高。而且這種激光熔覆方法會產生被加工區的高溫、激光反射或照射的危害、加工產生的電弧光以及粉末飛濺產生的空氣粉塵污染等問題，都會對一線操作人員的身體健康造成危害。而使用的激光機器人系統則不可同日而語，其機械手臂在很多動作上可以模擬人的手臂進行動作，同時其強大的電氣控制功能可以將熔覆工藝要求的參數預置在系統中進行及時的調用和搭配，機器人可以在運行的命令中加入各種外部控制指令，從而使得這項工作可以在預先編程設定之后進行無人化工作，避免對操作人員造成危害的同時也防止大工件長時間工作產生的疲勞。而且機器人在參數的控制上比人工方式要準確很多。

目前市場上機器人激光熔覆很多，以kuka機器人激光熔覆系統為例，圖4為kuka機器人進行激光金屬沉積熔覆的過程。使用這種工業機器人，在激光修復工作中既可以替代人工手動操作避免人為的手動誤差，又可以準確的設定加工參數實現即時有效的控制，還可以避免工作中環境因素對人體的傷害。兩種先進技術的有效融合使得零件修補和強化這種傳統工作變得更加具有發展前景。

Kuka機器人激光沉積熔覆系統在工作中

機器人激光硬化處理

硬化是施加在鋼件上的一種表面熱處理，能大大增強鋼件的硬度。這對于需要高耐磨性的鋼件如鋼板沖壓模具來說至關重要。首先進行一個高800-1000℃的加熱過程，然后進行快速的冷卻。這會使得鋼的結構發生變化。如果硬化使用激光來進行，因為它是一個高度局域化的熱源，它會使得只有表面會被硬化，而將零件的核心保留在它們的原始狀態；“從而使得零件不那么脆，而且由于作用在上面的熱比較少，零件的扭曲也會小得多。再加上機器人的靈活性，機器人激光這種柔性系統的引進，使得激光硬化可以高效進行操作，從較復雜的小型原件到大型重量級原件都可以處理。

kuka機器人激光硬化處理系統及其正在工作的圖片

機器人激光-電焊復合焊接

激光-電弧焊復合焊接相對于單獨采用激光焊或者單獨使用電焊來說主要技術優勢在于：1、焊接熔深的加大；2、對接間隙的加大；3、焊接速度增大，可達到激光焊接速度的兩倍。

因此機器人激光氣弧焊系統的使用使得加工范圍更廣；高的自動化焊接速度與完美的焊縫質量的結合使得生產率顯著提高；機器人高精度自動化的激光焊接工件與氣弧焊的結合也大大降低了焊接工件的變形，因此也大大節約了時間成本。

機器人激光-電弧復合焊接原理

同樣以kuka機器人laser-MIG hybrid process為例，見圖7為機器人激光-電弧復合焊鋁合金部件，實現了機器人技術和激光-電弧復合弧焊技術的完美結合，可見機器人激光兩種現代化的智能工具代表了最先進的前沿技術。

Kuka機器人激光-電弧復合焊接系統及其焊接大型鋁合金部件

國內致力于激光加工的企業很多，一些企業現在已經使用工業機器人本體作為運動控制的對象。激光加工機器人既具有機器人運動靈活，柔性高的特點，又具有激光加工速度快、質量好等優點，很好地滿足了現代制造業發展的要求。

在機器人市場一路走紅的背景下，作為機器人制造工藝中不可或缺的激光加工市場定是前景大好，并且又加入激光機器人這一創新結合，國內激光加工定會一路攀升，機器人激光的系統將不止局限于機器人激光切割、打孔、焊接以及熔覆產業。