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专利号: 2018111538459
申请人: 山东交通学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 装饰艺术
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

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系统底座的凸台上;

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系统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系统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系统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系统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。