本实用新型涉及一种基于机器人的太赫兹层析成像系统。所述系统，包括：激光发射装置、反射装置和机器人；激光发射装置产生第一飞秒激光和第二飞秒激光；反射装置设置在机器人上；反射装置将第一飞秒激光转换成太赫兹脉冲，并接收第二飞秒激光；机器人带动反射装置在三维空间内移动，使太赫兹脉冲垂直照射到目标样品上；反射装置还接收太赫兹反射脉冲，第二飞秒激光和太赫兹反射脉冲对目标样品进行成像。本实用新型能实现对曲面物体的层析成像。