大尺度石材雕刻机器人总成及其雕刻石材的方法技术

本发明专利技术公开了一种大尺度石材雕刻机器人总成，包括安装在地面上的雕刻物移动固定系统，设置于雕刻物移动固定系统相对两侧的雕刻机器人本体和一套中央控制器，中央控制器控制雕刻物移动固定系统和雕刻机器人本体；雕刻机器人本体底部的中心点位于以雕刻物移动固定系统基座的中心点为圆点的坐标轴上；雕刻机器人本体包括基座，以及安装于基座上的转动摆臂机构，转动摆臂机构末端与雕刻机连接运动组件连接，雕刻机安装于雕刻机连接运动组件上。本发明专利技术还公开了利用该机器人总成雕刻石材的方法。该机器人总成结构紧凑、易于维护，使用方法简单，可以实现雕刻物的自动定位，自主完成石材的雕刻。

【技术实现步骤摘要】
大尺度石材雕刻机器人总成及其雕刻石材的方法
本专利技术涉及一种机器人技术，尤其适用于一种大尺度石材雕刻机器人总成及其雕刻石材的方法。
技术介绍
石材雕刻尤其是大型石材雕刻对于技术工人的水平具有很高的要求，然而，雕刻过程中产生的粉尘、噪声等污染物，导致尘肺病、听力损伤等职业病多发。石雕产业面临专业技术人才匮乏、用工成本逐年升高等问题，严重制约了该产业的健康长期发展。中国专利文献201510268112.X，公开了一种六自由度混联式水射流雕刻机器人，其结构包括底座、立柱组件、升降装置、两自由度摇臂、三自由度并联刀架和射流雕刻装置。在底座内设有水槽，两自由度摇臂在升降装置的驱动下可沿着立柱升降，三自由度并联刀架套装在两自由度摇臂上并可沿着两自由度摇臂上横移，射流雕刻装置中的喷枪安装在三自由度并联刀架上，且具有空间六个运动自由度。该专利文献提出的雕刻机器人可实现对亚克力制品的下料切割、雕刻、倒角、楼镜和修边等加工作业，该专利申请提出的雕刻机器人在雕刻作业时作用力小，不适用于石材雕刻。中国专利文献201220306802.1公开了一种石材立体工艺制品雕刻机器人，其结构包括末端执行器和机器人本体。末端执行器包含电主轴、连接座、刀柄和金刚石刀具；电主轴、连接座、刀柄和金刚石刀具依次连接；连接座与机器人本体末端相连。雕刻机器人本体包括腕部、小臂、大臂、溜板座以及在关节处的伺服电机和减速机；雕刻机器人腕部、小臂、大臂、溜板座依次连接，在连接的关节处设置有伺服电机和减速机；雕刻机器人溜板座与立柱丝杠副相连。立柱丝杠副包括滚珠丝杠、电机、立柱和配重；滚珠丝杠、电机和配重均设置在立柱上，配重和机器人本体分列于立柱的两侧。该专利文献提出的雕刻机器人不能自动确定机器人与雕刻物之间的相对位置。中国专利申请201710622724.3公开了一种雕刻机器人，其结构包括雕刻杆、距离传感器、雕刻杆连接座、连接杆、第一支臂、活动螺栓、第二支臂、固定座、第三支臂，雕刻杆连接于雕刻杆连接座的下端表面，雕刻杆连接座的内部设有距离传感器，连接杆连接于雕刻杆连接座的右侧，第一支臂的左侧连接有连接杆，第一支臂与第二支臂通过活动螺栓相连接，第二支臂与第三支臂相连接，第三支臂焊接于固定座的左侧。该专利申请设有距离传感器，实现了该雕刻机器人在使用时拥有可以检测设备与雕刻物之间距离的功能，可以精确控制设备的雕刻深度。但是，该专利申请提出的雕刻机器人本体为传统串联机械臂，刚度与并联或者混联机械臂相比略差，并且该专利申请提出的雕刻机器人可以控制雕刻深度但不能自动确定设备与雕刻物之间的相对位置。中国专利申请201710058326.3公开了一种雕刻码垛机器人，其结构包括基座、固设在基座上的动力装置、由动力装置驱动的摆臂组件、设置在摆臂组件前端的执行装置以及保持执行装置平衡的平衡组件，所述执行装置包括钱接在摆臂组件前端的电机安装座、固设在电机安装座上的执行电机以及由执行电机驱动转动的吸盘组件，所述电机安装座上还设有平面雕刻组件。该专利申请的目的在于提供一种用于石板材智能搬运且对石板材进行平面雕刻的雕刻码垛机器人，不能完成三维立体雕刻。中国专利申请201710525733.0公开了一种具有自动上下料功能的智能雕刻系统，其结构包括机器人本体、刀库系统、固定平台、地平铁、物料台、工作台支架、工作台、控制柜、上下料机构、模组支架、丝杠式模组、除尘系统及冷水机。机器人本体安装在地平铁上表面中部，固定平台固定在工作台支架上，工作台支架固定在地平铁上表面，物料台固定在地面上，工作台通过工作台支架固定在地平铁上表面，所述的控制柜设置在地面上，控制柜通过电源线和信号线分别与机器人本体的电源输入端及信号输入端相连。丝杠式模组中的丝杠水平设置，丝杠与伺服电机传动连接，丝杠式模组与伺服电机整体通过模组支架与模组支撑架连接，丝杠式模组的固定端通过加强筋固定在工作台上，铝型材通过连接板固定在丝杠式模组的活动端上，铝型材通过连接板一与气缸的缸体连接，气缸的活塞杆下端通过连接板二与海绵吸盘连接，四爪定心夹具固定在工作台上，刀库系统通过刀库支撑板固定在刀库支撑架上，除尘系统通过吸尘气管与机器人本体的末端执行器连通，冷水机通过水管与机器人本体的末端执行器连通。该专利申请提出的雕刻机器人适用于木雕加工，不能完成大型石材的雕刻任务。上述雕刻机器人均不能实现雕刻物自主定位的大型石材雕刻。此外，激光雕刻机采用激光作为加工工具进行雕刻加工，对加工材料有一定的限制，它无法加工石材等材料。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种大尺度石材雕刻机器人总成及其雕刻石材的方法，该机器人总成结构紧凑、易于维护，使用方法简单，可以实现雕刻物的自动定位，自主完成石材的雕刻。为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案：一种大尺度石材雕刻机器人总成，包括安装在设有排水沟的地面上的雕刻物移动固定系统，以及设置于雕刻物移动固定系统相对两侧且固定于地面上的雕刻机器人本体和一套中央控制器，中央控制器控制雕刻物移动固定系统和雕刻机器人本体；雕刻机器人本体底部的中心点位于以雕刻物移动固定系统基座的中心点为圆点的坐标轴上；所述雕刻机器人本体包括基座，以及安装于基座上的转动摆臂机构，转动摆臂机构末端与雕刻机连接运动组件连接，雕刻机安装于雕刻机连接运动组件上。所述雕刻物移动固定系统包括底座，底座上沿长度方向设置有多组平行的凸台，每两组平台之间的底座上均设置有多个与地面排水沟相对应的泄水孔组；底座长度方向上还平行设置有多组横向移动固定单元，在最外侧两组横向移动固定单元上平行设置有两组纵向移动固定单元。所述转动摆臂机构包括安装在底座上的第一驱动电机，第一驱动电机的输出轴与第一摆臂固联形成第一转动副；第二驱动电机固定在第一摆臂上，其输出轴与第二摆臂固联形成第二转动副；第三驱动电机固定在第二摆臂上，其输出轴与第三摆臂固联形成第三转动副；第四驱动电机固定在第三摆臂上，其输出轴与第五摆臂固联形成第四转动副；第五摆臂与雕刻机连接运动组件固联。所述雕刻机连接运动组件包括与第五摆臂固联的底盘，底盘上沿圆周方向均匀分布固定连接三个运动支撑组件一端，三个运动支撑组件的另一端分别与支撑环以及位于支撑环中部的顶盘相连；运动支撑组件与顶盘连接形成球面副。雕刻机固定在顶盘的上表面。每个运动支撑组件均包括一个L型底板，L型底板的水平部分末端上竖直安装有第一丝杠支撑组件，L型底板水平部分沿其长度方向的两侧分别设置有第一直线导轨，其中一块L型底板的竖直部分固定于所述底盘上表面上，底盘下表面上安装有运动支撑组件驱动电机，运动支撑组件驱动电机与穿过L型底板的竖直部分的第一丝杠的一端连接，第一丝杠的另一端第一丝杠支撑组件上；第一丝杠上通过螺纹安装支撑块，支撑块下部安装有两个第一滑块组，两个第一滑块组分别对应安装在两个第一直线导轨上构成两个直线导轨副；支撑块上通过销轴与驱动连杆一端相连构成第五转动副，驱动连杆另一端设有球形件，该球形件与所述顶盘连接形成球面副。与运动支撑组件驱动电机相邻的竖板侧面上安装有一个放置支撑块撞击的挡块。所述横向移动固定单元共有四组，其中，对称安装于底座两侧的两组为结构相同的第二横向移动固定单元，中间两组为结构相同的第一横向移动固定单元；所述第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大尺度石材雕刻机器人总成，其特征是，包括安装在设有排水沟的地面上的雕刻物移动固定系统，以及设置于雕刻物移动固定系统相对两侧且固定于地面上的雕刻机器人本体和一套中央控制器，中央控制器控制雕刻物移动固定系统和雕刻机器人本体；雕刻机器人本体底部的中心点位于以雕刻物移动固定系统基座的中心点为圆点的坐标轴上；所述雕刻机器人本体包括基座，以及安装于基座上的转动摆臂机构，转动摆臂机构末端与雕刻机连接运动组件连接，雕刻机安装于雕刻机连接运动组件上；所述雕刻物移动固定系统包括底座，底座上沿长度方向设置有多组平行的凸台，每两组平台之间的底座上均设置有多个与地面排水沟相对应的泄水孔组；底座长度方向上还平行设置有多组横向移动固定单元，在最外侧两组横向移动固定单元上平行设置有两组纵向移动固定单元。

【技术特征摘要】
1.一种大尺度石材雕刻机器人总成，其特征是，包括安装在设有排水沟的地面上的雕刻物移动固定系统，以及设置于雕刻物移动固定系统相对两侧且固定于地面上的雕刻机器人本体和一套中央控制器，中央控制器控制雕刻物移动固定系统和雕刻机器人本体；雕刻机器人本体底部的中心点位于以雕刻物移动固定系统基座的中心点为圆点的坐标轴上；所述雕刻机器人本体包括基座，以及安装于基座上的转动摆臂机构，转动摆臂机构末端与雕刻机连接运动组件连接，雕刻机安装于雕刻机连接运动组件上；所述雕刻物移动固定系统包括底座，底座上沿长度方向设置有多组平行的凸台，每两组平台之间的底座上均设置有多个与地面排水沟相对应的泄水孔组；底座长度方向上还平行设置有多组横向移动固定单元，在最外侧两组横向移动固定单元上平行设置有两组纵向移动固定单元。2.如权利要求1所述的种大尺度石材雕刻机器人总成，其特征是，所述转动摆臂机构包括安装在底座上的第一驱动电机，第一驱动电机的输出轴与第一摆臂固联形成第一转动副；第二驱动电机固定在第一摆臂上，其输出轴与第二摆臂固联形成第二转动副；第三驱动电机固定在第二摆臂上，其输出轴与第三摆臂固联形成第三转动副；第四驱动电机固定在第三摆臂上，其输出轴与第五摆臂固联形成第四转动副；第五摆臂与雕刻机连接运动组件固联。3.如权利要求2所述的种大尺度石材雕刻机器人总成，其特征是，所述雕刻机连接运动组件包括与第五摆臂固联的底盘，底盘上沿圆周方向均匀分布固定连接三个运动支撑组件一端，三个运动支撑组件的另一端分别与支撑环以及位于支撑环中部的顶盘相连；运动支撑组件与顶盘连接形成球面副；雕刻机固定在顶盘的上表面。4.如权利要求3所述的种大尺度石材雕刻机器人总成，其特征是，每个运动支撑组件均包括一个L型底板，L型底板的水平部分末端上竖直安装有第一丝杠支撑组件，L型底板水平部分沿其长度方向的两侧分别设置有第一直线导轨，其中一块L型底板的竖直部分固定于所述底盘上表面上，底盘下表面上安装有运动支撑组件驱动电机，运动支撑组件驱动电机与穿过L型底板的竖直部分的第一丝杠的一端连接，第一丝杠的另一端第一丝杠支撑组件上；第一丝杠上通过螺纹安装支撑块，支撑块下部安装有两个第一滑块组，两个第一滑块组分别对应安装在两个第一直线导轨上构成两个直线导轨副；支撑块上通过销轴与驱动连杆一端相连构成第五转动副，驱动连杆另一端设有球形件，该球形件与所述顶盘连接形成球面副；与运动支撑组件驱动电机相邻的竖板侧面上安装有一个放置支撑块撞击的挡块。5.如权利要求1所述的种大尺度石材雕刻机器人总成，其特征是，所述横向移动固定单元共有四组，其中，对称安装于底座两侧的两组为结构相同的第二横向移动固定单元，中间两组为结构相同的第一横向移动固定单元。6.如权利要求5所述的种大尺度石材雕刻机器人总成，其特征是，所述第一横向移动固定单元包括通过电机基座安装在底座上的第一横向移动固定单元驱动电机，第一横向移动固定单元驱动电机的输出轴穿过第二丝杠支撑组件与第二丝杠联结，第二丝杠另一端安装于第三丝杠支撑组件上；第二、第三丝杠支撑组件均固定于底座上，且分别位于第二直线导轨两端，第二直线导轨位于第二丝杠下方，且通过导轨安装基座安装在两个凸台之间的底座上，第二直线导轨上安装有两个第二滑块组成直线导轨副，每个滑块组上均安装有一个横向移动机械手，同时横向移动机械手还通过其上设置的螺纹安装在第二丝杠上构成丝杠螺母副；所述第一横向移动机械手呈T型；两...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海燕，阮久宏，杨福广，
申请(专利权)人：山东交通学院，
类型：发明
国别省市：山东,37