一般的三坐標測量機只能測得空間實物的三維坐標，如果物體具有鏤空，底端有內凹表面時將顯得無能為力。在藝術雕刻中，雕刻件通常具有復雜的型面，這時一般的三坐標數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，雕刻刀至少應具有五自由度，即除去空間三個直角坐標外，另外再加上兩個旋轉角度?；谶@一點，一帆數控雕刻機械有限公司借鑒關節(jié)式機器人的結構和運動學特點，設計了一種五自由度關節(jié)式數控雕刻機。它的結構類似于puma560，但沒有puma560手部旋轉關節(jié)，之所以沒有這一關節(jié)是因為雕刻時雕刻刀很少或不繞自身的軸線旋轉。
為了使雕刻刀在一定的空間范圍內能夠以任意姿態(tài)達到空間任意一點，雕刻刀至少應具有5個自由度，同時還應操作靈活，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)式機器人雖然機構精度較高，但制造較難，同時正解計算量較大，結果多選，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，在滿足基本要求的情況下一帆數控雕刻機械有限公司選用了自由度為5的串聯(lián)關節(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，所以在結構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。經過設計后的本數控雕銑機床的雕刻機器人的結構簡圖如圖所示。
數控雕銑機床雕刻機器人的機械結構簡圖