Page 203 - 机械设计制造与自动化技术研究

第七章 工业机器人

工中，通过高精度工业机器人实现更加柔性的激光加工作业。该类型机器人既可
通过示教盒进行在线操作，也可通过离线方式进行编程。它通过对加工工件的自
动检测，产生加工件的模型，继而生成加工曲线；也可以利用 CAD（Computer

Aidded Design，计算机辅助设计）数据直接加工。激光加工机器人通常用于工件
的激光表面处理、打孔、切割、焊接和模具修复等。
激光加工机器人是高度柔性加工系统，所以要求激光器必须具有高度的柔性，
目前都选择可光纤传输的激光器激光加工机器人主要由以下几大部分组成：高功

率可光纤传输激光器；光纤耦合和传输系统；激光光束变换光学系统；六自由度
机器人本体；机器人数字控制系统（控制器、示教盒）；计算机离线编程系统（计
算机、软件）；机器视觉系统；激光加工头；材料进给系统（高压气体、送丝机、
送粉器）；激光加工工作台。

在激光加工机器人加工作业时，从高功率激光器发出的激光经光纤耦合传
输到激光光束变换光学系统，光束经过整形聚焦后进入激光加工头。根据用途不
同（切割、焊接、熔覆）选择不同的激光加工头，配用不同的材料进给系统（高
压气体、送丝机、送粉器）。激光加工头装于六自由度机器人本体手臂末端。激

光加工头的运动轨迹和激光加工参数是由机器人控制系统提供指令进行编制的。
先由激光加工操作人员在机器人示教盒上进行示教编程或在计算机上进行离线编
程。材料进该系统将材料（高压气体、金属丝、金属粉末）与激光同步输入到激
光加工头，高功率激光与进给材料同步作用完成加工任务。机器视觉系统对加工

区进行检测，检测信号反馈至机器人控制系统，从而实现加工过程的实时控制。
激光加工机器人的关键技术包括：
机器人结构优化设计技术：采用大范围框架式本体结构，在扩大作业范围的
同时，保证机器人的运动精度。

机器人系统误差补偿技术：针对激光加工机器人工作空间大、精度要求高等
特点，并结合其结构特性，采取非模型方法与基于模型方法相结合的混合机器人
补偿方法，完成几何参数误差和非几何参数误差的补偿。
高精度机器人检测技术：将三坐标测量技术和机器人技术结合，实现机器人

高精度在线测量。
激光加工机器人专用语言编程技术：根据激光加工及机器人作业特点，完成
激光加工机器人专用语言的编制。

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