激光再制造技术是再制造技术的一个分支，近年来在国内外已受到普遍关注，形成激光加工与先进制造技术一个前沿和热点，已在国内外得到重要的工业应用。目前，该项技术尚处于发展之中，许多基础理论问题尚需开展深入研究，在设备、工艺和材料等方面都有着需要改进的地方。激光再制造机器人是一种新型的激光再制造设备，与传统设备相比它具有柔性程度好、智能化程度高、工作空间大、使用灵活方便等优点。　　 激光同轴送粉熔敷的性能直接决定激光制造的质量和精度。熔敷效果取决于激光参数（功率、波长、模式、聚焦性能），粉嘴参数（尺寸、聚焦性能）、激光熔敷工艺参数（功率、送粉量、气流量）以及粉末流物理场分布。机器人工作头主要负责激光和金属粉末的输送和会聚，所以设计性能优良的工作头对于保证激光再制造机器人加工的质量和精度有着重要的意义。　　 本文旨在设计适合激光再制造机器人使用的工作头，为机器人再制造加工提供良好的支持。本文介绍了激光再制造技术以及激光再制造机器人的原理和现状，根据激光熔覆理论，光机系统设计原理，提出了机器人工作头的设计方案。主要有以下工作：　　 1.基于激光熔覆理论及相关物理模型，研究了激光与金属粉末以及基体的相互作用，分析了粉末流从粉嘴喷出后的浓度分布情况，为粉末流浓度的模拟奠定了基础。　　 2.结合两相流体力学的基本理论知识，建立了气体/金属粉末两相流的计算模型，应用计算流体动力学软件FLUENT对不同粉嘴参数出射的粉末流浓度进行了模拟，分析了粉嘴参数对粉末流浓度及会聚情况的影响，为同轴送粉喷嘴的优化提供了依据。　　 3.介绍了高斯光束的特性和传播，扩束和会聚以及光学系统设计的要求，提出了光束耦合、聚焦的设计方案，应用光学设计软件ZEMAX对光路进行了模拟优化，得到了像差较小的透镜参数。　　 4.依据优化结果和相关光学、机械设计原理，对机器人工作头的各部分进行了设计。对FANUC机器人的路径规划进行了初步研究，使用机器人仿真软件ROBOGUIDE对机器人工作头的使用进行了模拟。