一般的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)只能測(cè)得空間實(shí)物的三維坐標(biāo)，如果物體具有鏤空，底端有內(nèi)凹表面時(shí)將顯得無(wú)能為力。在藝術(shù)雕刻中，雕刻件通常具有復(fù)雜的型面，這時(shí)一般的三坐標(biāo)數(shù)控雕銑機(jī)床在雕刻時(shí)就存在死區(qū)，于是要求尋求一種更好的雕刻裝置，使其在一定的空間范圍內(nèi)能夠以任意姿態(tài)達(dá)到空間任意一點(diǎn)。要達(dá)到這一點(diǎn)，雕刻刀至少應(yīng)具有五自由度，即除去空間三個(gè)直角坐標(biāo)外，另外再加上兩個(gè)旋轉(zhuǎn)角度。基于這一點(diǎn)，一帆數(shù)控雕刻機(jī)械有限公司借鑒關(guān)節(jié)式機(jī)器人的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)學(xué)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種五自由度關(guān)節(jié)式數(shù)控雕刻機(jī)。它的結(jié)構(gòu)類似于PUMA560，但沒(méi)有PUMA560手部旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，之所以沒(méi)有這一關(guān)節(jié)是因?yàn)榈窨虝r(shí)雕刻刀很少或不繞自身的軸線旋轉(zhuǎn)。

　　為了使雕刻刀在一定的空間范圍內(nèi)能夠以任意姿態(tài)達(dá)到空間任意一點(diǎn)，雕刻刀至少應(yīng)具有5個(gè)自由度，同時(shí)還應(yīng)操作靈活，制造方便，計(jì)算簡(jiǎn)單。開(kāi)始有兩種選擇：串聯(lián)式機(jī)器人和并聯(lián)式機(jī)器人。考慮到并聯(lián)式機(jī)器人雖然機(jī)構(gòu)精度較高，但制造較難，同時(shí)正解計(jì)算量較大，結(jié)果多選，且在同樣的尺寸下有效工作區(qū)間較小。所以綜合各種性能指標(biāo)，在滿足基本要求的情況下一帆數(shù)控雕刻機(jī)械有限公司選用了自由度為5的串聯(lián)關(guān)節(jié)式機(jī)械手。又考慮到雕刻刀操作方便的同時(shí)又必須具有一定的強(qiáng)度，所以在結(jié)構(gòu)材料上對(duì)于活動(dòng)部分選取硬鋁合金為基本材料，固定不動(dòng)的底座部分和軸采用鋼，這樣既減輕了重量又能滿足強(qiáng)度要求。機(jī)械臂的長(zhǎng)度依照雕刻刀的有效活動(dòng)空間而定。經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)后的本數(shù)控雕銑機(jī)床的雕刻機(jī)器人的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖所示。

數(shù)控雕銑機(jī)床雕刻機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖