隨著最新新興技術能力的提升和制造業(yè)創(chuàng)新的發(fā)展，機器人技術的發(fā)展前景正發(fā)生著迅速的變化，新的發(fā)展趨勢和應用領域也隨之涌現(xiàn)。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(fā)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(jīng)成為制造業(yè)中的標配，兩種先進技術的結合將會使兩種技術發(fā)揮到較優(yōu)，徹底實現(xiàn)工業(yè)實踐的現(xiàn)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。
激光焊接機器人系統(tǒng)激光熔焊
目前在國內外汽車產(chǎn)業(yè)中，激光焊接機器人已成為先進的制造技術，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(chǎn)線上，已大量采用激光焊接機器人代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電阻點焊設備，不僅提高了產(chǎn)品質量和檔次，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。
由于常見的焊接機器人大多采用“示教再現(xiàn)”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(chǎn)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(tǒng)。
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(xiàn)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(chǎn)業(yè)中應用范圍較廣，可實現(xiàn)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：
1. 零件連接無需裝飾板；
2. 焊縫直接成型無需打磨；
3. 自動化程度提高節(jié)省人工；
4. 快節(jié)拍可滿足產(chǎn)量需求。
機器人激光熔覆
激光熔覆的工藝參數(shù)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(shù)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(shù)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(shù)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(chǎn)線上的批量產(chǎn)品。工件損壞的位置大多為隨機和復雜的，即使是經(jīng)常磨損的也只是極少數(shù)產(chǎn)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(guī)律的曲面，這就要求加工頭在一套加工動作中需要根據(jù)要求以很多不同的姿態(tài)進行工作，傳統(tǒng)的多軸機床很難實現(xiàn)。
通常是使用操作人員手工操作加工頭進行人工作業(yè)，同時如前所述，還要及時根據(jù)情況調整工藝參數(shù)，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(chǎn)生被加工區(qū)的高溫、激光反射或照射的危害、加工產(chǎn)生的電弧光以及粉末飛濺產(chǎn)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(tǒng)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(shù)預置在系統(tǒng)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(chǎn)生的疲勞。而且機器人在參數(shù)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(tǒng)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(yè)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(shù)實現(xiàn)即時有效的控制，還可以避免工作中環(huán)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(tǒng)工作變得更加具有發(fā)展前景。
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(fā)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(tài)；“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(tǒng)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。
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(yōu)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。
因此機器人激光弧焊系統(tǒng)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(chǎn)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(jié)約了時間成本。
國內致力于激光加工的企業(yè)很多，一些企業(yè)現(xiàn)在已經(jīng)使用工業(yè)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(yōu)點，很好地滿足了現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)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(chuàng)新結合，國內激光加工定會一路攀升，機器人激光的系統(tǒng)將不止局限于機器人激光切割、打孔、焊接以及熔覆產(chǎn)業(yè)。