1.1 激光加工機(jī)器人的組成
激光加工機(jī)器人是將激光技術(shù)和機(jī)器人技術(shù)進(jìn)行有效的融合，充分利用設(shè)備的工作原理，進(jìn)而更好地滿足生產(chǎn)和建設(shè)的需求，兩種技術(shù)融合后的所組成的新的機(jī)器人主要分為光纖耦合和傳輸洗系統(tǒng)、高功率可光纖傳輸激光器、激光加工頭、六自由度機(jī)器人本體等多個(gè)部分。多個(gè)部件進(jìn)行有效的組合之后，按照自身的性能和工作原理來從事不同的工作內(nèi)容，進(jìn)而保證機(jī)械設(shè)備的安全、有效、高速運(yùn)轉(zhuǎn)，結(jié)構(gòu)如圖1。例如電源模塊為系統(tǒng)提供電源、C P U對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制、傳感器收集并傳輸數(shù)據(jù)信息等。
1.2 激光加工機(jī)器人的類型
為了滿足不同的生產(chǎn)需求，機(jī)器人的系統(tǒng)有著較大的差別，所以機(jī)器人的類型也不同。在研究的過程中將機(jī)器人按照結(jié)構(gòu)的不同而進(jìn)行劃分，一是框架式機(jī)器人，框架式機(jī)器人最大的優(yōu)點(diǎn)是有三坐標(biāo)高精度龍門框架，并且含有高功率激光機(jī)、傳輸光纖等多個(gè)組成部分，滿足機(jī)械設(shè)備智能化的需求；二是關(guān)節(jié)式機(jī)器人，此種機(jī)器人最大的優(yōu)點(diǎn)是組成部分較多，滿足多種工作的應(yīng)用需求。例如在機(jī)器人設(shè)備中含有六自由度本體系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)，高功率激光器等多個(gè)系統(tǒng)，由于關(guān)節(jié)式機(jī)器人加工能力較強(qiáng)，所以將其主要應(yīng)用到生產(chǎn)線上，替代人工來從事繁復(fù)的工作內(nèi)容。
2.1 機(jī)器人激光焊接
焊接是流水線生產(chǎn)中常見的工序，需要大量的人工。焊接工作不僅對(duì)焊接精度有著較高的要求，而且對(duì)操作人員的身體、眼睛產(chǎn)生較大的傷害。同時(shí)人工操作受到施工環(huán)境和個(gè)人技術(shù)水平的限制，經(jīng)常出現(xiàn)焊接點(diǎn)不牢靠、不美觀等現(xiàn)象。汽車領(lǐng)域應(yīng)用焊接技術(shù)最為普遍，是最早將機(jī)器人焊接技術(shù)引進(jìn)流水線生產(chǎn)體系中工業(yè)生產(chǎn)單位，雖然較人工操作有較大的進(jìn)步，但其效果較機(jī)器人激光焊接技術(shù)較低。機(jī)器人激光焊接的優(yōu)越性主要表現(xiàn)為：一是提高了焊接的速度和精度，進(jìn)而提高車身的剛度；二是為車身的性能和安全性提供了保證，提高車輛的安全系數(shù)；三是機(jī)關(guān)焊接無需與車身直接接觸，保證了車身線條的流暢性；四是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，機(jī)器人可以自行調(diào)節(jié)，同時(shí)從事多個(gè)工作內(nèi)容，避免一個(gè)機(jī)器人只從事一項(xiàng)工作內(nèi)容所造成的場(chǎng)地、資源、時(shí)間等方面的浪費(fèi)。
2.2 機(jī)器人激光切割
在工業(yè)生產(chǎn)中需要對(duì)零部件進(jìn)行切割，進(jìn)而制作出滿足應(yīng)用需求的零部件。機(jī)器人切割的速度不僅較快，同時(shí)精度更高，已經(jīng)普偏低應(yīng)用到汽車制造領(lǐng)域?，F(xiàn)階段在通用汽車公司、大眾汽車公司的汽車生產(chǎn)線上，已經(jīng)大批量地引進(jìn)并應(yīng)用機(jī)器人激光切割技術(shù)。采用機(jī)器人激光切割的方式來切割車身，車身的線條更加流暢、自然，滿足客戶的需求。
2.3 機(jī)器人激光再制造
機(jī)器人激光再制造技術(shù)的應(yīng)用是由于現(xiàn)有的制作產(chǎn)品出現(xiàn)破損，對(duì)其進(jìn)行修復(fù)，其應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)為受熱范圍小，在高能量的作用下，有效地保護(hù)基體材料。由于機(jī)器人激光再制造技術(shù)所具有的優(yōu)點(diǎn)，將其廣泛地應(yīng)用到汽車模具修復(fù)和冶金工業(yè)中。汽車模具是汽車生產(chǎn)的重要依據(jù)，模具不僅制作工藝復(fù)雜而且價(jià)格較高，為了減少模具對(duì)汽車生產(chǎn)的影響，所以要對(duì)其進(jìn)行修復(fù)。采用常規(guī)的修復(fù)技術(shù)需要注入大量的熱量，并且受到熱量和修復(fù)技術(shù)的影響，模具在修復(fù)的過程中經(jīng)常存在變形的現(xiàn)象。將機(jī)器人激光再制造技術(shù)應(yīng)用之后，修復(fù)模具的工作不僅簡(jiǎn)單容易，而且修復(fù)質(zhì)量更高。在冶金工業(yè)中，軋輥受到工作環(huán)境的影響，經(jīng)常出現(xiàn)損傷，使用周期較短，并且軋輥的價(jià)格較高，增加了生產(chǎn)成本，利用機(jī)器人激光再制造技術(shù)對(duì)其進(jìn)行修復(fù)，降低生產(chǎn)成本。
2.4 機(jī)器人激光直接制造
激光機(jī)器人自身所具有的特點(diǎn)和優(yōu)越性能，能夠滿足生產(chǎn)和制造等多個(gè)領(lǐng)域的需求，機(jī)器人激光技術(shù)不僅可以應(yīng)用到再制造領(lǐng)域中，對(duì)模具和機(jī)械設(shè)備進(jìn)行修復(fù)，保證生產(chǎn)的順利進(jìn)行，同時(shí)也可以應(yīng)用到直接制造的過程中。在直接制造領(lǐng)域，激光加工機(jī)器人比傳統(tǒng)的機(jī)器人自由度更高，能夠較好地調(diào)整生產(chǎn)空間的曲面，并且處理曲面上復(fù)雜的程序和部分。在生產(chǎn)的過程中直接應(yīng)用激光加工機(jī)器人，不僅生產(chǎn)效率提升，而且其產(chǎn)品的質(zhì)量較高，為社會(huì)提供更多高質(zhì)量、高品質(zhì)的產(chǎn)品。
隨著科學(xué)的發(fā)展與進(jìn)步，人們認(rèn)識(shí)到機(jī)器人替代人工生產(chǎn)和操作所具有的優(yōu)越性。在工業(yè)生產(chǎn)的同時(shí)不斷提高其生產(chǎn)工藝，促使機(jī)器人技術(shù)廣泛地應(yīng)用到生產(chǎn)和制造領(lǐng)域。技術(shù)隨著生產(chǎn)需求的變化而變化，傳統(tǒng)的機(jī)器人技術(shù)無法滿足現(xiàn)階段的生產(chǎn)需求之后，將其與激光技術(shù)進(jìn)行融合，推動(dòng)激光加工機(jī)器人的發(fā)展與應(yīng)用。在現(xiàn)階段的汽車制造、冶金工業(yè)中應(yīng)用激光切割、制造、焊接等多項(xiàng)技術(shù)，極大地提高了生產(chǎn)力。