一般的三坐標(biāo)測量機只能測得空間實物的三維坐標(biāo)，如果物體具有鏤空，底端有內(nèi)凹表面時將顯得無能為力。在藝術(shù)雕刻中，雕刻件通常具有復(fù)雜的型面，這時一般的三坐標(biāo)數(shù)控雕銑機床在雕刻時就存在死區(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)達到空間任意一點。要達到這一點，雕刻刀至少應(yīng)具有五自由度，即除去空間三個直角坐標(biāo)外，另外再加上兩個旋轉(zhuǎn)角度。基于這一點，一帆數(shù)控雕刻機械有限公司借鑒關(guān)節(jié)式機器人的結(jié)構(gòu)和運動學(xué)特點，設(shè)計了一種五自由度關(guān)節(jié)式數(shù)控雕刻機。它的結(jié)構(gòu)類似于PUMA560，但沒有PUMA560手部旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，之所以沒有這一關(guān)節(jié)是因為雕刻時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)達到空間任意一點，雕刻刀至少應(yīng)具有5個自由度，同時還應(yīng)操作靈活，制造方便，計算簡單。開始有兩種選擇：串聯(lián)式機器人和并聯(lián)式機器人。考慮到并聯(lián)式機器人雖然機構(gòu)精度較高，但制造較難，同時正解計算量較大，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)控雕刻機械有限公司選用了自由度為5的串聯(lián)關(guān)節(jié)式機械手。又考慮到雕刻刀操作方便的同時又必須具有一定的強度，所以在結(jié)構(gòu)材料上對于活動部分選取硬鋁合金為基本材料，固定不動的底座部分和軸采用鋼，這樣既減輕了重量又能滿足強度要求。機械臂的長度依照雕刻刀的有效活動空間而定。經(jīng)過設(shè)計后的本數(shù)控雕銑機床的雕刻機器人的結(jié)構(gòu)簡圖如圖所示。

數(shù)控雕銑機床雕刻機器人的機械結(jié)構(gòu)簡圖