CN108973478B - 大尺度石材雕刻机器人总成及其雕刻石材的方法 - Google Patents

Abstract

本发明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***，设置于雕刻物移动固定***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***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***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。

Description

大尺度石材雕刻机器人总成及其雕刻石材的方法

技术领域

本发明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。

背景技术

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***，其结构包括机器人本体、刀库***、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***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***通过刀库支撑板固定在刀库支撑架上，除尘***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。

发明内容

本发明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，本发明采用下述技术方案：

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***，以及设置于雕刻物移动固定***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***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***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***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。

两组第一横向移动固定单元的在底座上反向设置，即两组的第一横向移动固定单元驱动电机分别设置于底板上凸台的两端。

所述第二横向移动固定单元包括通过电机基座安装在底座上的第二横向移动固定单元驱动电机，第二横向移动固定单元驱动电机的输出轴穿过第四丝杠支撑组件经离合器与第三丝杠联结，第三丝杠另一端安装于第五丝杠支撑组件上；第四、第五丝杠支撑组件均固定于底座上，第二横向移动固定单元驱动电机的外侧底座上设置有与第三丝杠平行的第三直线导轨，第三直线导轨上安装有两个第三滑块组成直线导轨副，每个第三滑块组上均安装有一个横向移动支撑平台，同时横向移动平台还通过其上设置的螺纹安装在第三丝杠上构成丝杠螺母副。

两组第二横向移动固定单元的在底座上反向设置，即两组的第二横向移动固定单元驱动电机分别设置于底板的两端。

所述纵向移动固定单元包括固定在横向移动支撑平台上的纵向移动固定单元底座，底座上表面上设置有第四直线导轨和纵向移动固定单元驱动装置，所述纵向移动固定单元驱动装置包括安装在纵向移动固定单元底座上一端的纵向移动驱动电机，纵向移动驱动电机的输出轴穿过第六丝杠支撑组件与第四丝杠一端相连，第四丝杠另一端安装在第七丝杠支撑组件上；第四丝杠上通过螺纹安装有两个纵向移动机械手构成丝杠螺母副，第四直线导轨上安装有两个第四滑块组成直线导轨副，两个纵向移动机械手还分别固定在对应的第四滑块组上。

第六、第七丝杠支撑组件分别与第四直线导轨的两端平齐。

两组纵向移动固定单元反向设置，即两组的纵向移动驱动电机分别位于底板的两侧。

所述泄水孔组包括上表面泄水槽、下表面泄水槽和泄水孔，上表面泄水槽设置在底座上表面的相邻两凸台之间；下表面泄水槽设置在底座下表面与上表面泄水槽相对应；泄水孔设置在上表面泄水槽和下表面泄水槽之间，并连通上下表面泄水槽。

一种利用大尺度石材雕刻机器人总成雕刻石材的方法，包括以下步骤：

第一步，将雕刻物放置在雕刻物移动固定***底座的凸台上；

第二步，两个纵向移动固定单元中的两个纵向移动驱动电机同时正向旋转，使得四个纵向移动机械手两两相向运动，将雕刻物移动到雕刻物移动固定***底座的凸台的中心位置并夹紧；

第三步，第二横向移动固定单元中的两个离合器将第二横向移动固定单元驱动电机和第三丝杠断开；

第四步，两个第一横向移动固定单元中的两个第一横向移动固定单元驱动电机同时正向旋转，对应的四个横向移动机械手两两相向运动，将雕刻物移动到雕刻物移动固定***底座凸台上中心位置并夹紧；

此时，雕刻物的底面中心和雕刻物移动固定***底座上表面中心重合，由于雕刻机器人基座上表面中心与雕刻物移动固定***底座上表面中心相对于地面三维坐标系中一个坐标轴方向重合，三维坐标系中两外坐标轴上的距离已知，雕刻物与雕刻机器人基座上表面中心相对位置已知，自动定位作业完成；

第五步，根据雕刻物的尺寸、造型设计，中央控制器发出控制信号，驱动雕刻机器人本体动作，完成雕刻作业；

第六步，雕刻作业完成后，首先，两个第一横向移动固定单元中的两个第一横向移动固定单元驱动电机同时反向旋转，对应的四个横向移动机械手两两向相反方向运动，

其次，第二横向移动固定单元中的两个离合器将第二横向移动固定单元驱动电机和第三丝杠接通；

然后，纵向移动固定单元中的两个纵向移动驱动电机同时反向旋转，对应的四个纵向移动机械手两两相反方向运动；

最后，两个第二横向移动固定单元中的第二横向移动固定单元驱动电机同时反向旋转，使得两个横向移动支撑平台向相反的方向运动，雕雕刻物被释放。

本发明与现有技术相比具有以下特点：

(1) 本发明提出的大尺度石材雕刻机器人总成，采用混联结构，机器人承载能力较大，机械刚性较高。

(2) 本发明提出的大尺度石材雕刻机器人总成，可以实现雕刻物的自动定位。

(3) 本发明提出的大尺度石材雕刻机器人总成，可以完成不同尺寸的石材雕刻。

(4) 本发明提出的大尺度石材雕刻机器人总成，自动化程度高，大大降低了人工成本。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的雕刻机器人本体结构示意图；

图3是本发明的雕刻机运动支撑***结构示意图；

图4是本发明的雕刻物移动固定***结构示意图；

图5a是本发明的雕刻物移动固定***的基座结构示意图；

图5b是图5a中A-A向剖面图；

图5c是图5b中B部分放大图；

图6a是本发明的雕刻物方向第一移动固定***结构示意图；

图6b、图6c分别是图6a俯视图和左视图；

图7a是本发明的雕刻物方向第二移动固定***结构示意图；

图7b、图7c分别是图7a俯视图和左视图；

图8是本发明的雕刻物方向移动固定***结构示意图。

其中，1. 雕刻机器人本体，2. 雕刻物移动固定***，3. 中央控制器；

11. 雕刻机器人基座，12. 雕刻机器人第一转动副，13. 雕刻机器人第一摆臂，14. 雕刻机器人第二转动副，15. 雕刻机器人第二摆臂，16. 雕刻机器人第三转动副，17.雕刻机器人第三摆臂，18. 雕刻机器人第四转到副，19. 雕刻机器人第五摆臂，110. 雕刻机连接组件底盘，111. 雕刻机运动支撑***，112. 雕刻机连接组件支撑环，113. 雕刻机，114. 雕刻机连接组件顶盘，115.球面副，116.雕刻机器人第四驱动电机，117.雕刻机器人第三驱动电机，118.雕刻机器人第二驱动电机，119.雕刻机器人第一驱动电机；

1111. 雕刻机运动支撑***驱动电机，1112. 雕刻机运动支撑***支撑基座，1113. 防撞击挡块，1114. 雕刻机运动支撑***支撑块，1115. 雕刻机运动支撑***驱动连杆，1116. 第一丝杠，1117. 第一丝杠支撑组件，1118.第一联接端，1119. 第一直线导轨，11110. 第一滑块组，11111. 第五转动副。

21. 雕刻物移动固定***基座，22. 雕刻物方向第一移动固定***，23. 雕刻物方向第二移动固定***，24. 雕刻物方向移动固定***；

211. 第一电机安装基座，212. 第一导轨安装基座，213. 底座，214. 第二电机安装基座，215. 第三导轨安装基座，216. 上泄水槽，217. 下泄水槽，218. 泄水孔，219. 第三电机安装基座，2110. 第二导轨安装基座，2111. 第四电机安装基座，2112. 第四导轨安装基座，2113. 凸台；

221. 第一雕刻物方向移动固定机械手，222. 第二雕刻物方向移动固定机械手，223. 雕刻物方向移动固定机械手驱动电机，224. 第二丝杠支撑组件，225. 第二滑块，226. 第二直线导轨，227. 第二丝杠，228. 第三滑块，229. 第三丝杠支撑组件；

231. 雕刻物方向移动支撑平台，232. 雕刻物方向移动支撑平台驱动电机，233.离合器，234. 第四丝杠支撑组件，235. 第四滑块组，236. 第五滑块组，237. 第三丝杠，238. 第三直线导轨，239. 第五丝杠支撑组件；

241. 第一雕刻物方向移动固定机械手，242. 第六滑块，243. 第四直线导轨，244. 第二雕刻物方向移动固定机械手，245. 第七滑块，246. 雕刻物方向移动固定***底座，247. 雕刻物方向移动固定机械手驱动电机，248. 第六丝杠支撑组件，249. 第四丝杠，2410. 第七丝杠支撑组件。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1所示，本发明的一种大尺度石材雕刻机器人总成包括一个雕刻机器人本体1，一个雕刻物移动固定***2，和一套中央控制器3。所述雕刻机器人基座11上表面中心与雕刻物移动固定***基座21上表面中心相对于地面坐标系沿方向重合，沿方向和方向距离已知；所述中央控制器安装在地面上。

雕刻机器人本体1结构如图2所示，包括一个雕刻机器人基座11，一个雕刻机器人第一转动副12，一个雕刻机器人第一摆臂13，一个雕刻机器人第二转动副14，一个雕刻机器人第二摆臂15，一个雕刻机器人第三转动副16，雕刻机器人第三摆臂17，一个雕刻机器人第四转到副18，一个雕刻机器人第五摆臂19，一个雕刻机连接组件底盘110，三个雕刻机运动支撑***111，一个雕刻机连接组件支撑环112，一个雕刻机113，一个雕刻机连接组件顶盘114，三个球面副115，一个雕刻机器人第四驱动电机116，一个雕刻机器人第三驱动电机117，一个雕刻机器人第二驱动电机118，一个雕刻机器人第一驱动电机119。

所述雕刻机器人基座11安装在水平地面上；雕刻机器人第一驱动电机119机体固定在雕刻机器人基座11上，其输出轴与雕刻机器人第一摆臂13固联形成雕刻机器人第一转动副12；雕刻机器人第二驱动电机118机体固定在雕刻机器人第一摆臂13上，其输出轴与雕刻机器人第二摆臂15固联形成雕刻机器人第二转动副14；雕刻机器人第三驱动电机117机体固定在雕刻机器人第二摆臂15上，其输出轴与雕刻机器人第三摆臂17固联形成雕刻机器人第三转动副16；雕刻机器人第四驱动电机116机体固定在雕刻机器人第三摆臂17上，其输出轴与雕刻机器人第五摆臂19固联形成雕刻机器人第四转到副18；雕刻机器人第五摆臂19与雕刻机连接组件底盘110固联；三个雕刻机运动支撑***111圆轴对称，并联安装在雕刻机连接组件底盘110和雕刻机连接组件支撑环112之间；三个雕刻机运动支撑***111中对应的三个雕刻机运动支撑***驱动连杆1115分别与雕刻机连接组件顶盘114形成三个球面副115；雕刻机113固定在雕刻机连接组件顶盘114的上表面。

雕刻机运动支撑***111结构如图3所示，包括一个雕刻机运动支撑***驱动电机1111，一个雕刻机运动支撑***支撑基座1112，一个防撞击挡块1113，一个雕刻机运动支撑***支撑块1114，一个雕刻机运动支撑***驱动连杆1115，一个第一丝杠1116，一个第一丝杠支撑组件1117，一个第一联接端1118，两根第一直线导轨1119，两个第一滑块组11110，一个第五转动副11111。

雕刻机运动支撑***驱动电机1111机体固定在雕刻机连接组件底盘110的下表面；雕刻机运动支撑***支撑基座1112呈L型，其竖直部分固定在雕刻机连接组件底盘110的上表面；雕刻机运动支撑***支撑基座1112的第一联接端（即水平部分末端）1118固定在雕刻机连接组件支撑环112下表面；防撞击挡块1113固定在雕刻机运动支撑***支撑基座1112的竖直部分内壁上，第一丝杠支撑组件1117固定在雕刻机运动支撑***支撑基座1112水平部分末端上，；第一丝杠1116的一端穿过防撞击挡块1113和雕刻机运动支撑***支撑基座1112竖直部分后与雕刻机运动支撑***驱动电机输出轴1111固连，另一端固定在第一丝杠支撑组件1117上；两根第一直线导轨1119安装在雕刻机运动支撑***支撑基座1112水平部分长度方向的上表面的两侧，两个第一滑块组11110分别安装在两个第一直线导轨1119上构成两个直线导轨副；雕刻机运动支撑***支撑块1114固定在两个第一滑块组11110上；雕刻机运动支撑***驱动连杆1115与雕刻机运动支撑***支撑块1114固联构成第五转动副11111。

雕刻物移动固定***2结构如图4所示，包括一个雕刻物移动固定***基座21，两个雕刻物方向第一移动固定***22，两个雕刻物方向第二移动固定***23，两个雕刻物方向移动固定***24；

所述雕刻物移动固定***基座21的底座213安装在设有排水沟的地面上；两个雕刻物方向第一移动固定***22和两个雕刻物方向第二移动固定***23均安装在雕刻物移动固定***基座21上；两个雕刻物方向移动固定***24平行，其中两个雕刻物方向移动固定***底座246沿方向横跨固定在两个雕刻物方向第二移动固定***23对应的四个雕刻物方向移动支撑平台231上。

雕刻物移动固定***基座21结构如图5a、图5b、图5c所示，包括一个第一电机安装基座211，一个第一导轨安装基座212，一个底座213，一个第二电机安装基座214，一个第三导轨安装基座215，若干个上表面泄水槽216，若干个下表面泄水槽217，若干个泄水孔218，一个第三电机安装基座219，一个第二导轨安装基座2110， 一个第四电机安装基座2111，一个第四导轨安装基座2112，若干凸台2113；

所述第一电机安装基座211与第三电机安装基座219关于底座213上表面中心对称，两者均固定在底座213上；第二电机安装基座214与第四电机安装基座2111关于底座213上表面中心对称，两者均固定在底座213上；第一导轨安装基座212固定在底座213上的第四电机安装基座2111对应的两凸台2113之间；第二导轨安装基座2110固定在底座213上的第二电机安装基座214对应的两凸台2113之间；第三导轨安装基座215安装在底座213上第三电机安装基座219的外侧；第四导轨安装基座2112安装在底座213上第一电机安装基座211的外侧；所述凸台2113固定在底座213上，用于放置雕刻物；上表面泄水槽216设置在底座213上表面的相邻两凸台2113之间；下表面泄水槽217设置在底座213下表面与上表面泄水槽216相对应；泄水孔218设置在上表面泄水槽216和下表面泄水槽217之间，并连通上下表面泄水槽。

雕刻物方向第一移动固定***22结构如图6a、图6b、图6c所示，包括一个第一雕刻物方向移动固定机械手221，一个第二雕刻物方向移动固定机械手222，一个雕刻物方向移动固定机械手驱动电机223，一个第二丝杠支撑组件224，一个第二滑块225，一根第二直线导轨226，一个第二丝杠227，一个第三滑块228，一个第三丝杠支撑组件229；

所述两个雕刻物方向第一移动固定***22中对应的两个雕刻物方向移动固定机械手驱动电机223分别安装在第二电机安装基座214和第四电机安装基座2111上；对应的第二直线导轨226分别安装在第二导轨安装基座2110和第一导轨安装基座212上；第二滑块225和第三滑块228安装在第二直线导轨226上构成两个直线导轨副；第二丝杠支撑组件224和第三丝杠支撑组件229均固定在底座213上，分别位于第二直线导轨226的两端；第二丝杠227的一端穿过第二丝杠支撑组件224与雕刻物方向移动固定机械手驱动电机223的输出轴固联，另一端安装在第三丝杠支撑组件229上；第一雕刻物方向移动固定机械手221和第二雕刻物方向移动固定机械手222分别固定在第三滑块228和第二滑块225上，然后反向安装在第二丝杠227上构成两个丝杠螺母副。

雕刻物方向第二移动固定***23结构如图7a、图7b、图7c所示，包括两个雕刻物方向移动支撑平台231，一个雕刻物方向移动支撑平台驱动电机232，一个离合器233，一个第四丝杠支撑组件234，一个第四滑块组235，一个第五滑块组236，一个第三丝杠237，一个第三直线导轨238，一个第五丝杠支撑组件239；

所述两个雕刻物方向第二移动固定***23中的雕刻物方向移动支撑平台驱动电机232分别固定在第一电机安装基座211和第三电机安装基座219上；对应的第三直线导轨238固定在第三导轨安装基座215和第四导轨安装基座2112上；第四滑块组235和第五滑块组236安装在第三直线导轨238上构成两个直线导轨副；第四丝杠支撑组件234和第五丝杠支撑组件239均固定在底座213上，且与雕刻物方向移动支撑平台驱动电机232输出轴同心；第三丝杠237的一端穿过第四丝杠支撑组件234，通过离合器233与雕刻物方向移动支撑平台驱动电机232固联，另一端固定在第五丝杠支撑组件239上；两个雕刻物方向移动支撑平台231分别固定在第四滑块组235和第五滑块组236上，然后反向安装在第三丝杠237上，构成两个丝杠螺母副。

雕刻物方向移动固定***24如图8所示，包括一个第一雕刻物方向移动固定机械手241，一个第六滑块242，一个第四直线导轨243，一个第二雕刻物方向移动固定机械手244，一个第七滑块245，一个雕刻物方向移动固定***底座246，一个雕刻物方向移动固定机械手驱动电机247，一个第六丝杠支撑组件248，一个第四丝杠249，一个第七丝杠支撑组件2410。

所述两个雕刻物方向移动固定***底座246平行，沿方向横跨固定在两个雕刻物方向第二移动固定***23对应的雕刻物方向移动支撑平台231上；两个雕刻物方向移动固定机械手驱动电机247相向安装在两个雕刻物方向移动固定***底座246上；对应的第四直线导轨243紧邻雕刻物方向移动固定机械手驱动电机247，固定在雕刻物方向移动固定***底座246上；第六滑块242和第七滑块245安装在第四直线导轨243上构成两个直线导轨副；第六丝杠支撑组件248和第七丝杠支撑组件2410与第四直线导轨243的两端平齐，且与雕刻物方向移动固定机械手驱动电机247输出轴同心，固定在雕刻物方向移动固定***底座246上；第四丝杠249的一端穿过第六丝杠支撑组件248与雕刻物方向移动固定机械手驱动电机247的输出轴固联，另一端固定在第七丝杠支撑组件2410上；第一雕刻物方向移动固定机械手241，和第二雕刻物方向移动固定机械手244分别固定在第六滑块242和第七滑块245上，然后反向安装在第四丝杠249上构成两个丝杠螺母副。

所述本发明的一种大尺度石材雕刻机器人总成雕刻物的自动定位、雕刻工作过程主要包括下面五个步骤：

第一步，将雕刻物放置在雕刻物移动固定***基座21的凸台2113上；

第二步，两个雕刻物方向移动固定***24中的两个方向移动固定机械手驱动电机247同时正向旋转，使得两个第一雕刻物方向移动固定机械手241和两个第二雕刻物方向移动固定机械手244同时沿方向相向运动，将雕刻物移动到雕刻物移动固定***基座21凸台2113方向的中心位置并夹紧；

第三步，两个雕刻物方向第二移动固定***23中的两个离合器233将雕刻物方向移动固定机械手驱动电机232和第三丝杠237断开；

第四步，两个雕刻物方向第一移动固定***22中的两个雕刻物方向移动固定机械手驱动电机223同时正向旋转时，对应的两个第一雕刻物方向移动固定机械手221和两个第二雕刻物方向移动固定机械手222推动雕刻物及两个雕刻物方向移动固定***24沿方向相向运动，将雕刻物移动到雕刻物移动固定***基座21凸台2113方向的中心位置并夹紧；

此时，雕刻物的底面中心和雕刻物移动固定***基座21上表面中心重合。由于所述雕刻机器人基座11上表面中心与雕刻物移动固定***基座21上表面中心相对于地面坐标系沿方向重合，沿方向和方向距离已知，雕刻物与雕刻机器人基座11上表面中心相对位置已知，自动定位作业完成。

第五步，根据雕刻物的尺寸、造型设计，中央控制器3发出控制信号，驱动雕刻机器人本体1动作，完成雕刻作业。

雕刻作业完成后，首先，两个雕刻物方向第一移动固定***22中的两个雕刻物方向移动固定机械手驱动电机223反向旋转，对应的两个第一雕刻物方向移动固定机械手221和两个第二雕刻物方向移动固定机械手222向相反的方向运动；其次，两个雕刻物方向第二移动固定***23中的两个离合器233将雕刻物方向移动固定机械手驱动电机223和第二丝杠227接通；然后，两个雕刻物方向移动固定***24中的两个方向移动固定机械手驱动电机247同时反向旋转，使得两个第一雕刻物方向移动固定机械手241和两个第二雕刻物方向移动固定机械手244同时向相反的方向运动；最后，两个雕刻物方向第二移动固定***23中的雕刻物方向移动支撑平台驱动电机232同时反向旋转，使得两个雕刻物方向移动支撑平台231向相反的方向运动，雕雕刻物被释放。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (8)

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***，以及设置于雕刻物移动固定***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***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***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***包括底座，底座上沿长度方向设置有多组平行的凸台，每两组凸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。

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。

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，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。

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，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；

所述横向移动机械手呈T型；

两组第一横向移动固定单元的在底座上反向设置，即两组的第一横向移动固定单元驱动电机分别设置于底板上凸台的两端。

5.如权利要求4所述的种大尺度石材雕刻机器人总成，其特征是，所述第二横向移动固定单元包括通过电机基座安装在底座上的第二横向移动固定单元驱动电机，第二横向移动固定单元驱动电机的输出轴穿过第四丝杠支撑组件经离合器与第三丝杠联结，第三丝杠另一端安装于第五丝杠支撑组件上；第四、第五丝杠支撑组件均固定于底座上，第二横向移动固定单元驱动电机的外侧底座上设置有与第三丝杠平行的第三直线导轨，第三直线导轨上安装有两个第三滑块组成直线导轨副，每个第三滑块组上均安装有一个横向移动支撑平台，同时横向移动支撑平台还通过其上设置的螺纹安装在第三丝杠上构成丝杠螺母副；

两组第二横向移动固定单元的在底座上反向设置，即两组的第二横向移动固定单元驱动电机分别设置于底板的两端。

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，所述纵向移动固定单元包括固定在横向移动支撑平台上的纵向移动固定单元底座，底座上表面上设置有第四直线导轨和纵向移动固定单元驱动装置，所述纵向移动固定单元驱动装置包括安装在纵向移动固定单元底座上一端的纵向移动驱动电机，纵向移动驱动电机的输出轴穿过第六丝杠支撑组件与第四丝杠一端相连，第四丝杠另一端安装在第七丝杠支撑组件上；第四丝杠上通过螺纹安装有两个纵向移动机械手构成丝杠螺母副，第四直线导轨上安装有两个第四滑块组成直线导轨副，两个纵向移动机械手还分别固定在对应的第四滑块组上。

7.如权利要求6所述的种大尺度石材雕刻机器人总成，其特征是，第六、第七丝杠支撑组件分别与第四直线导轨的两端平齐；两组纵向移动固定单元反向设置，即两组的纵向移动驱动电机分别位于底板的两侧。

8.一种如权利要求7所述大尺度石材雕刻机器人总成雕刻石材的方法，其特征是，包括以下步骤：

第一步，将雕刻物放置在雕刻物移动固定***底座的凸台上；

第二步，两个纵向移动固定单元中的两个纵向移动驱动电机同时正向旋转，使得四个纵向移动机械手两两相向运动，将雕刻物移动到雕刻物移动固定***底座的凸台的中心位置并夹紧；

第三步，第二横向移动固定单元中的两个离合器将第二横向移动固定单元驱动电机和第三丝杠断开；

第四步，两个第一横向移动固定单元中的两个第一横向移动固定单元驱动电机同时正向旋转，对应的四个横向移动机械手两两相向运动，将雕刻物移动到雕刻物移动固定***底座凸台上中心位置并夹紧；

此时，雕刻物的底面中心和雕刻物移动固定***底座上表面中心重合，由于雕刻机器人基座上表面中心与雕刻物移动固定***底座上表面中心相对于地面三维坐标系中一个坐标轴方向重合，三维坐标系中另外坐标轴上的距离已知，雕刻物与雕刻机器人基座上表面中心相对位置已知，自动定位作业完成；

第五步，根据雕刻物的尺寸、造型设计，中央控制器发出控制信号，驱动雕刻机器人本体动作，完成雕刻作业；

第六步，雕刻作业完成后，首先，两个第一横向移动固定单元中的两个第一横向移动固定单元驱动电机同时反向旋转，对应的四个横向移动机械手两两向相反方向运动，

其次，第二横向移动固定单元中的两个离合器将第二横向移动固定单元驱动电机和第三丝杠接通；

然后，纵向移动固定单元中的两个纵向移动驱动电机同时反向旋转，对应的四个纵向移动机械手两两相反方向运动；

最后，两个第二横向移动固定单元中的第二横向移动固定单元驱动电机同时反向旋转，使得两个横向移动支撑平台向相反的方向运动，雕刻物被释放。