具有轻量化高承载特性的索驱动混联码垛机器人

1.本发明涉及并联机器人技术领域，尤其是涉及一种具有轻量化高承载特性的索驱动混联码垛机器人。


背景技术：

2.在工业生产过程中，码垛主要是指把一些形状、大小基本相似的产品按照特定路径放置于特定位置，有效提升空间利用率，便于货物运输以及存储，提高货物的安全性。对于一些外形尺寸较大的产品，可以通过托盘操作机或者机械臂实现码垛功能，但此种传统码垛方式，已经无法适应快节奏的生产方式。为了进一步提高码垛效率，降低工人的工作强度，码垛机器人应运而生。
3.现有工业码垛机器人按结构类型的不同可分为以下五种：桁架码垛机器人、柱面坐标码垛机器人、球面坐标码垛机器人、并联码垛机器人和多关节码垛机器人。桁架码垛机器人结构搭配灵活，负载、行程等调整方便，无需复杂算法控制，但存在占地面积大、运行速度慢、安装周期长，维修保养困难等缺点；柱面坐标码垛机器人的作业空间呈圆柱体，其占据空间较小、结构紧凑、工作范围大、运动直观性强，但一般不能抓取距离地面高度较小的物料；球面坐标码垛机器人的工作空间形成球面的一部分，可以完成从地面提取工件的任务，但缺点是运动直观性差，结构较为复杂，位置误差会随着臂长的增加而增大；并联码垛机器人以并联方式进行驱动，结构简单、刚度大、运动能力强，但是工作空间有限，机械手发生碰撞的概率很大，驱动控制也较为复杂；多关节码垛机器人由多个摆动或回转机构组成，基本结构一般包括底座、大臂和小臂等，它占据空间最小，工作范围最大，此外还可以绕过障碍物提取和运送工件，是目前最常见的码垛机器人类型，但由于其各个关节都需要安装电机及驱动机构，因此存在整体质量大、负载小、动态性能差、能耗高的缺点。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种具有轻量化高承载特性的索驱动混联码垛机器人，具有轻量化、运动效率高、承载能力强、结构简单、运动范围大、成本低的优点，可实现高速抓取和拣选。
5.根据本发明实施例的具有轻量化高承载特性的索驱动混联码垛机器人，包括：
6.基座，所述基座上安装有旋转驱动组件，所述旋转驱动组件驱动所述基座水平旋转；
7.上连杆，所述上连杆的上端通过肩关节与所述基座可摆动地相连；
8.下连杆，所述下连杆的上端通过肘关节与所述上连杆的下端可摆动地相连；
9.连接板，所述连接板通过腕关节与所述下连杆的下端可摆动地相连；
10.肩关节索驱动支链，所述肩关节索驱动支链驱动所述上连杆绕所述肩关节进行摆动；
11.肘关节索驱动支链，所述肘关节索驱动支链驱动所述下连杆绕所述肘关节进行摆
动；
12.腕关节索驱动支链，所述腕关节索驱动支链驱动所述连接板绕所述腕关节进行摆动；
13.机械抓取装置，所述机械抓取装置通过转动平台与所述连接板的下表面相连，所述转动平台驱动所述机械抓取装置转动，所述机械抓取装置的转动轴线垂直于所述连接板。
14.根据本发明实施例的具有轻量化高承载特性的索驱动混联码垛机器人，具有如下优点，第一，本发明利用轻量化柔性绳索代替现有技术中关节上的电机和驱动机构进行驱动，并将用于驱动绳索的驱动组件设置在基座上，大大地降低了本发明堆垛机械人参与运动的部件的质量，具有轻量化的特点；第二、由于本发明的堆垛机器人具有轻量化的特点，参与运动的部件质量更轻，因此机器人参与运动的部件运动时所需要能耗更少，运行成本更低，因此本发明的堆垛机器人具有低能耗的特点；第三，由于本发明的堆垛机器人的参与运动的部件质量较轻，更轻的质量可以减小运动惯量从而有利于实现高动态的运动，即机械抓取装置的运动速度和加速度均可以大大增加，从而提升物体码垛效率；第四、本发明通过采用索驱动的方式，使机械抓取装置可达到的范围广，工作空间大，可以实现大面积、大空间的堆垛工作，使用效果好，加工制造成本较低，有利于进行规模化生产；第五、本发明具有模块化特征，可根据性能需求采用不同组合，形成多样化码垛机器人族群。
15.根据本发明的一些实施例，所述基座上设有第一通孔；所述肩关节包括第一旋转轴和弹性挡圈，所述第一旋转轴的两端分别支撑在所述第一通孔相对的两侧壁上，所述上连杆可转动地设置在所述第一旋转轴上并穿过所述第一通孔，所述弹性挡圈固定在所述第一旋转轴上以限制所述上连杆沿所述第一旋转轴的轴向移动。
16.根据本发明的一些实施例，所述基座上设有第二通孔；所述肩关节包括第二旋转轴、第一轴套、第一滚珠轴承、隔离套、第二滚珠轴承和第二轴套，所述第二旋转轴的两端分别支撑在所述第二通孔相对的两侧壁上，所述第一轴套、所述第一滚珠轴承、所述隔离套、所述第二滚珠轴承和所述第二轴套依次抵接地套设在第二旋转轴上，所述第一滚珠轴承、所述隔离套和所述第二滚珠轴承均位于所述上连杆内，所述上连杆通过所述第一滚珠轴承和所述第二滚珠轴承可转动地安装在第二旋转轴上并穿过所述第二通孔。
17.根据本发明的一些实施例，所述肘关节包括第一铰接轴，所述上连杆的下端通过所述第一铰接轴与所述下连杆的上端相连。
18.根据本发明的一些实施例，所述肘关节为齿轮结构，且包括第一齿轮、第二齿轮、第一齿轮轴、第二齿轮轴、第一齿轮连接板和第二齿轮连接板，所述第一齿轮的周向一侧固定在所述上连杆的下端上，所述第二齿轮的周向一侧固定在所述下连杆的上端上，所述第一齿轮和所述第二齿轮相互啮合，所述第一齿轮可转动地设置在所述第一齿轮轴上，所述第二齿轮可转动地设置在所述第二齿轮轴上，所述第一齿轮连接板和所述第二齿轮连接板分别设置在所述第一齿轮和所述第二齿轮的两侧，所述第一齿轮连接板和所述第二齿轮连接板均固定套设在所述第一齿轮轴和所述第二齿轮轴上并压紧在第一齿轮和第二齿轮上。
19.根据本发明的一些实施例，所述齿轮结构为单齿轮结构或多齿轮结构。
20.根据本发明的一些实施例，所述腕关节包括第二铰接轴，所述下连杆的下端通过所述第二铰接轴与所述连接板相连。
21.根据本发明的一些实施例，所述肩关节索驱动支链包括第一绳索驱动组件、第二绳索驱动组件、第一绳索和第二绳索，所述第一绳索驱动组件和所述第二绳索驱动组件相对间隔开地固定安装在所述基座上且所述肩关节位于所述第一绳索驱动组件和所述第二绳索驱动组件之间，所述第一绳索从所述第一绳索驱动组件上引出后连接至所述上连杆，所述第二绳索从所述第二绳索驱动组件上引出后连接至所述上连杆，所述第一绳索驱动组件和所述第二绳索驱动组件分别通过控制所述第一绳索和所述第二绳索的收放来驱动所述上连杆组件摆动。
22.根据本发明的一些实施例，所述肘关节索驱动支链包括第三绳索驱动组件、第一导向滑轮组、第一增力组件和第三绳索，所述第三绳索驱动组件固定安装在所述基座上，所述第一导向滑轮组安装在所述上连杆上，所述第一增力组件位于所述第一导向滑轮组的下方且安装在所述上连杆的下端和所述下连杆的上端处，所述第三绳索缠绕于所述第三绳索驱动组件上，从所述第三绳索驱动组件引出经过所述第一导向滑轮组连接至所述第一增力组件上，所述第三绳索驱动组件通过控制所述第三绳索的收放来驱动所述下连杆摆动。
23.根据本发明的一些实施例，所述第三绳索、所述第一导向滑轮组和所述第一增力组件各为两个，且分别并排设置。
24.根据本发明的一些实施例，所述第一增力组件包括：
25.第一上增力滑轮组，所述第一上增力滑轮组包括第一滑轮座、第一转动轴和n+1个第一并列滑轮，所述第一滑轮座固定安装在所述上连杆上，所述第一转动轴安装在所述第一滑轮座上，n+1个所述第一并列滑轮并列间隔开地可转动地安装在所述第一转动轴上；
26.第一下增力滑轮组，所述第一增力下滑轮组包括第二滑轮座、第二转动轴和n个第二并列滑轮，所述第二滑轮座固定安装在所述下连杆上，所述第二转动轴安装在所述第二滑轮座上，n个所述第二并列滑轮并列间隔开地可转动地安装在所述第二转动轴上，所述第一转动轴的轴线方向和所述第二转动轴的轴线方向均与所述肘关节的轴线方向平行，n个所述第一并列滑轮的中心平面和n个所述第二并列滑轮的中心平面一一对应地共面，所述第一导向滑轮组的中心平面与第一个所述第一并列滑轮的中心平面共面；
27.所述第三绳索经过第一个所述第一并列滑轮、第一个所述第二并列滑轮、第二个所述第一并列滑轮、第二个所述第二并列滑轮，依次类推，直至经过第n个所述第一并列滑轮、第n个所述第二并列滑轮后连接至第n+1个所述第一并列滑轮上。
28.根据本发明的一些实施例，所述第一增力组件包括：
29.第一入线滑轮组，所述第一入线滑轮组包括第一入线滑轮座和第一入线滑轮，所述第一入线滑轮座固定安装在所述上连杆上，所述第一入线滑轮可转动地支撑在所述第一入线滑轮座上；
30.第一摆动滑轮组，所述第一摆动滑轮组包括第一支撑座、第一支撑架、m个第三转动轴和m个第三并列滑轮，所述第一支撑座固定安装在所述上连杆上且位于所述第一入线滑轮座的下方，所述第一支撑架可转动地安装在所述第一支撑座上，m个所述第三并列滑轮一一对应地通过m个所述第三转动轴并列可转动地安装在所述第一支撑架内且m个所述第三并列滑轮的中心平面位于同一平面内；
31.第二摆动滑轮组，所述第二摆动滑轮组包括第二支撑座、第二支撑架、m个第四转动轴和m个第四并列滑轮，所述第二支撑座固定安装在所述下连杆上，所述第二支撑架可转
动地安装在所述第二支撑座上，m个所述第四并列滑轮一一对应地通过m个所述第四转动轴并列可转动地安装在所述第一支撑架内且m个所述第四并列滑轮的中心平面位于同一平面内，所述第一支撑架的转动轴和所述第二支撑架的转动轴与所述肘关节的轴线方向平行，所述第三转动轴和所述第四转动轴的轴线方向与所述肘关节的轴线方向垂直；
32.所述第三绳索经过所述第一入线滑轮后，经过第一个所述第三并列滑轮、第一个所述第四并列滑轮、第二个所述第三并列滑轮、第二个所述第四并列滑轮，依次类推，直至经过第m个所述第三并列滑轮后连接在第m个所述第四并列滑轮上。
33.根据本发明的一些实施例，所述第一增力组件包括：
34.第一引导滑轮组和第二引导滑轮组，所述第一引导滑轮组包括第一引导滑轮座和第一引导滑轮，所述第一引导滑轮座安装在所述上连杆上侧，所述第一引导滑轮可转动地支撑在所述第一引导滑轮座上，所述第二引导滑轮组包括第二引导滑轮座和第二引导滑轮，所述第二引导滑轮座安装在所述上连杆下侧，所述第二引导滑轮可转动地支撑在所述第二引导滑轮座上；
35.第一横向滑轮、第二横向滑轮和第三横向滑轮，所述第一横向滑轮设置有两个，两个所述第一横向滑轮分别可转动地安装在所述上连杆的上下两侧，所述第二横向滑轮设置有两个，两个所述第二横向滑轮可转动地安装在所述下连杆的上下两侧，所述第三横向滑轮设置有两个，两个所述第三横向滑轮可转动地安装在所述下连杆的上下两侧；
36.第一大滑轮组，所述第一大滑轮组设置在所述上连杆下端的两个第一耳板和所述下连杆上端两个第二耳板之间，所述上连杆和所述下连杆分别通过所述第一耳板和所述第二耳板可转动地安装在所述第一铰接轴上，所述第一大滑轮组包括第一大滑轮、第二大滑轮、第三大滑轮和第四大滑轮，所述第一大滑轮、所述第二大滑轮、所述第三大滑轮和所述第四大滑轮并列间隔开地可转动地安装在所述第一铰接轴上；
37.所述第一引导滑轮的中心平面和所述第二引导滑轮的中心平面均与所述第一大滑轮的中心平面共面，所述第一横向滑轮的前后两侧切线分别位于所述第二大滑轮的中心平面和所述第三大滑轮的中心平面内，所述第二横向滑轮的前后两侧切线分别位于所述第一大滑轮和所述第二大滑轮的中心平面内，所述第三横向滑轮的前后两侧切线分别位于所述第三大滑轮和所述第四大滑轮的中心平面内；
38.两根所述第三绳索中的其中一根所述第三绳索依次经过所述第一引导滑轮、所述第一大滑轮、位于所述下连杆上侧的所述第二横向滑轮、所述第二大滑轮、位于所述上连杆上侧的所述第一横向滑轮、所述第三大滑轮、位于所述下连杆上侧的所述第三横向滑轮、所述第四大滑轮，最终连接在所述上连杆上，两根所述第三绳索中的另一根所述第三绳索依次经过所述第二引导滑轮、所述第一大滑轮、位于所述下连杆下侧的所述第二横向滑轮、所述第二大滑轮、位于所述上连杆下侧的所述第一横向滑轮、所述第三大滑轮、位于所述下连杆下侧的所述第三横向滑轮、所述第四大滑轮，最终连接在所述上连杆上；两根所述第三绳索运动速度相同但运动方向相反。
39.根据本发明的一些实施例，所述腕关节索驱动支链包括第四绳索驱动组件、第二导向滑轮组、第二增力组件和第四绳索，所述第四绳索驱动组件固定安装在所述基座上，所述第二导向滑轮组有多个，多个所述第二导向滑轮组自上而下分散设置在所述上连杆和所述下连杆上且多个所述第二导向滑轮组的中心平面共面，第二增力组件位于第二导向滑轮
组的下方且安装在下连杆的下端和连接板处，所述第四绳索缠绕于所述第四绳索驱动组件上，从所述第四绳索驱动组件上引出经过多个所述第二导向滑轮组连接至所述第二增力组件，所述第四绳索驱动组件通过控制所述第四绳索的收放来驱动所述下连杆摆动。
40.根据本发明的一些实施例，所述第四绳索、所述第二导向滑轮组和所述第二增力组件各为两个，且分别并排设置。
41.根据本发明的一些实施例，所述第二增力组件包括：
42.第二上增力滑轮组，所述第二上增力滑轮组包括第三滑轮座、第五转动轴和n+1个第五并列滑轮，所述第三滑轮座固定安装在所述下连杆上，所述第五转动轴安装在所述第三滑轮座上，n+1个所述第五并列滑轮并列间隔开地可转动地安装在所述第五转动轴上；
43.第二下增力滑轮组，所述第二下增力滑轮组包括第四滑轮座、第六转动轴和n个第六并列滑轮，所述第四滑轮座固定安装在所述连接板上，所述第六转动轴安装在所述第四滑轮座上，n个所述第六并列滑轮并列间隔开地可转动地安装在所述第六转动轴上，所述第五转动轴的轴线方向和第六转动轴的轴线方向均与腕关节的轴线方向平行，n个所述第五并列滑轮的中心平面和n个所述第六并列滑轮的中心平面一一对应地共面，所述第二导向滑轮组的中心平面与第一个所述第五并列滑轮的中心平面共面；
44.所述第四绳索经过第一个所述第五并列滑轮、第一个所述第六并列滑轮、第二个所述第五并列滑轮、第二个所述第六并列滑轮，依次类推，直至经过第n个所述第五并列滑轮、第n个所述第六并列滑轮后连接至第n+1个所述第五并列滑轮上。
45.根据本发明的一些实施例，所述第二增力组件包括：
46.第二入线滑轮组，所述第二入线滑轮组包括第二入线滑轮座和第二入线滑轮，所述第二入线滑轮座固定安装在所述下连杆上，所述第二入线滑轮可转动地支撑在所述第二入线滑轮座上；
47.第三摆动滑轮组，所述第三摆动滑轮组包括第三支撑座、第三支撑架、m个第七转动轴和m个第七并列滑轮，所述第三支撑座固定安装在所述下连杆上且位于所述第二入线滑轮组的下方，所述第三支撑架可转动地安装在所述第三支撑座上，m个所述第七并列滑轮一一对应地通过m个所述第七转动轴并列可转动地安装在所述第三支撑架上且m个所述第七并列滑轮的中心平面位于同一平面内；
48.第四摆动滑轮组，所述第四摆动滑轮组包括第四支撑座、第四支撑架、m个第八转动轴和m个第八并列滑轮，所述第四支撑座固定安装在所述连接板上，所述第四支撑架可转动地安装在所述第四支撑座上，m个所述第八并列滑轮一一对应地通过m个所述第八转动轴并列可转动地安装在所述第四支撑架上且m个所述第八并列滑轮的中心平面位于同一平面内，所述第三支撑架的转动轴和所述第四支撑架的转动轴与所述腕关节的轴线方向平行，所述第七转动轴和所述第八转动轴的轴线方向与所述腕关节的轴线方向垂直；
49.所述第四绳索经过所述第二入线滑轮后，又经过第一个所述第七并列滑轮、第一个所述第八并列滑轮、第二个所述第七并列滑轮、第二个所述第八并列滑轮，依次类推，直至经过第m个所述第七并列滑轮后连接在第m个所述第八并列滑轮上。
50.根据本发明的一些实施例，所述第二增力组件包括：
51.第三引导滑轮组和第四引导滑轮组，所述第三引导滑轮组包括第三引导滑轮座和第三引导滑轮，所述第三引导滑轮座固定安装在所述下连杆上侧，所述第三引导滑轮可转
动地安装在所述第三引导滑轮座上，所述第四引导滑轮组包括第四引导滑轮座和第四引导滑轮，所述第四引导滑轮座固定安装在所述下连杆的下侧，所述第四引导滑轮可转动地安装在所述第四引导滑轮座上；
52.第四横向滑轮、第五横向滑轮和第六横向滑轮，所述第四横向滑轮设置有两个，两个所述第四横向滑轮分别可转动地安装在所述下连杆的上下两侧，所述第五横向滑轮设置有两个，两个所述第五横向滑轮可转动地安装在所述连接板的上下两侧，所述第六横向滑轮设置有两个，两个所述第六横向滑轮可转动地安装在所述连接板的上下两侧；
53.第二大滑轮组，所述第二大滑轮组设置在所述下连杆下端的两个第三耳板和所述连接板的两个第四耳板之间，所述下连杆和所述连接板通过所述第三耳板和所述第四耳板可转动地安装在所述第二铰接轴上，所述第二大滑轮组包括第五大滑轮、第六大滑轮、第七大滑轮和第八大滑轮，所述第五大滑轮、所述第六大滑轮、所述第七大滑轮和所述第八大滑轮并列间隔开地转动安装在所述第二铰接轴上；
54.所述第三引导滑轮的中心平面和所述第四引导滑轮的中心平面均与所述第五大滑轮的中心平面共面，所述第四横向滑轮的前后两侧切线分别位于所述第六大滑轮的中心平面和所述第七大滑轮的中心平面内，所述第五横向滑轮的前后两侧切线分别位于所述第五大滑轮和所述第六大滑轮的中心平面内，所述第六横向滑轮的前后两侧切线分别位于所述第七大滑轮和所述第八大滑轮的中心平面内；
55.两根所述第四绳索中的其中一根所述第四绳索依次经过所述第三引导滑轮、所述第五大滑轮、位于所述连接板上侧的所述第五横向滑轮、所述第六大滑轮、位于所述连接板上侧的所述第四横向滑轮、所述第七大滑轮、位于所述连接板上侧的所述第六横向滑轮、所述第八大滑轮，最终连接在所述下连杆上，两根所述第四绳索中的另一根所述第四绳索依次经过所述第四引导滑轮、所述第五大滑轮、位于所述连接板下侧的所述第五横向滑轮、所述第六大滑轮、位于所述连接板下侧的所述第四横向滑轮、所述第七大滑轮、位于所述连接板下侧的所述第六横向滑轮、所述第八大滑轮，最终连接在所述下连杆上；两根所述第四绳索运动速度相同但运动方向相反。
56.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
57.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
58.图1为本发明实施例的具有轻量化高承载特性的索驱动混联码垛机器人的整体结构示意图。
59.图2为本发明实施例中肘关节索驱动支链的结构示意图。
60.图3为本发明实施例中腕关节索驱动支链的结构示意图。
61.图4为本发明实施例中一种肩关节的结构示意图。
62.图5为图4中的肩关节的爆炸结构示意图。
63.图6为本发明实施例中另一种肩关节的结构示意图。
64.图7为图6中的肩关节的爆炸结构示意图。
65.图8为本发明实施例的一种肘关节的结构示意图。
66.图9为本发明实施例的另一种肘关节的结构示意图。
67.图10为本发明实施例的再一种肘关节的结构示意图。。
68.图11为本发明实施例的一种第一增力组件的结构示意图。
69.图12为本发明实施例的另一种第一增力组件的结构示意图。
70.图13为图12中的第一摆动滑轮组的结构示意图。
71.图14为图13中的第一摆动滑轮组的爆炸结构示意图。
72.图15为本发明实施例的再一种第一增力组件的俯视结构示意图。
73.图16为图15中的第一增力组件的仰视结构示意图。
74.图17为图15中的第一增力组件的爆炸结构示意图。
75.图18为本发明实施例的第一绳索驱动组件的结构示意图。
76.附图标记：
77.具有轻量化高承载特性的索驱动混联码垛机器人1000
78.基座1
79.旋转驱动组件101 肩关节102 第一通孔103 第一旋转轴1021
80.弹性挡圈1022 第二通孔106 第二旋转轴1023 第一轴套1024
81.第一滚珠轴承1025 隔离套1026 第二滚珠轴承1027 第二轴套1028上连杆2
82.肘关节201 第一铰接轴2011 第一齿轮2012 第二齿轮2013
83.第一齿轮轴2014 第二齿轮轴2015 第一齿轮连接板2016
84.第二齿轮连接板2017
85.下连杆3
86.腕关节301第二铰接轴3011
87.连接板4
88.肩关节索驱动支链5
89.第一绳索驱动组件501 第二绳索驱动组件502 第一绳索503
90.第二绳索504
91.肘关节索驱动支链6
92.第三绳索驱动组件61 第一导向滑轮组62 第一增力组件63
93.第一上增力滑轮组6301 第一滑轮座63011
94.第一并列滑轮63012 第一下增力滑轮组6302 第二滑轮座63021
95.第二并列滑轮63022 第一入线滑轮组6303
96.第一入线滑轮座63031 第一入线滑轮63032 第一摆动滑轮组6304
97.第一支撑座63041 第一支撑架63042 第三并列滑轮63043
98.第二摆动滑轮组6305 第一引导滑轮组6306 第二引导滑轮组6307
99.第一横向滑轮6308 第二横向滑轮6309 第三横向滑轮6310
100.第一大滑轮组6311 第一大滑轮63111 第二大滑轮63112
101.第三大滑轮63113 第四大滑轮63114 第三绳索64
102.腕关节索驱动支链7
103.第四绳索驱动组件71 第二导向滑轮组72 第二增力组件73
104.第四绳索74
105.机械抓取装置8
106.转动平台801
具体实施方式
107.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
108.下面结合图1至图18来描述本发明实施例的具有轻量化高承载特性的索驱动混联码垛机器人1000。
109.如图1所示，根据本发明实施例的具有轻量化高承载特性的索驱动混联码垛机器人1000，包括基座1、上连杆2、下连杆3、连接板4、肩关节索驱动支链5、肘关节索驱动支链6、腕关节索驱动支链7和机械抓取装置8。其中，基座1上安装有旋转驱动组件101，旋转驱动组件101驱动基座1水平旋转；上连杆2的上端通过肩关节102与基座1可摆动地相连；下连杆3的上端通过肘关节201与上连杆2的下端可摆动地相连；连接板4通过腕关节301与下连杆3的下端可摆动地相连；肩关节索驱动支链5驱动上连杆2绕肩关节102进行摆动；肘关节索驱动支链6驱动下连杆3绕肘关节201进行摆动；腕关节索驱动支链7驱动连接板4绕腕关节301进行摆动；需要说明的是，肩关节索驱动支链5、肘关节索驱动支链6和腕关节索驱动支链7中的用于驱动绳索的驱动组件均安装在基座1上,这样可以将用于驱动绳索的驱动组件的质量都集中在基座1上，从而减少本发明堆垛机器人在进行堆垛时参与运动的部件的运动质量，有利于本发明的堆垛机器人实现高的运动速度和加速度，使本发明的堆垛机器人具有高动态的特性。机械抓取装置8通过转动平台801与连接板4的下表面相连，转动平台801驱动机械抓取装置8转动，机械抓取装置8的转动轴线垂直于连接板4。
110.具体地，如图1所示，基座1上安装有旋转驱动组件101，这里的旋转驱动组件101可以为盘式电机，盘式电机安装在基座1的底部，通过盘式电机带动基座1水平旋转，旋转驱动组件101还可以为传动机构和电机的组合，电机通过传动机构带动基座1旋转，传动机构可以为齿轮组或者蜗轮蜗杆或者皮带轮，实际中可以根据需要进行选择。旋转驱动组件101驱动基座1水平旋转，由于上连杆2与基座1是相连的，安装有机械抓取装置8的连接板4通过下连杆3和上连杆2相连，因此基座1水平旋转可以使连接板4跟随旋转，从而使连接板4具有沿图1前后方向上的平动自由度，增大了机械抓取装置8的工作空间。
111.如图1所示，肩关节102的轴线、肘关节201的轴线和腕关节301的轴线平行，上连杆2的上端通过肩关节102与基座1可摆动地相连，例如沿着图1中的左右方向进行摆动，即绕着肩关节102的轴线转动，具体地，上连杆2可以通过贯穿基座1的方式与基座1可摆动地相连(如图1所示)，也可以直接与基座1的底部可摆动地相连；下连杆3的下端通过肘关节201与上连杆2的下端可摆动地相连，即下连杆3可以绕着肘关节201的轴线摆动；连接板4通过腕关节301与下连杆3的下端可摆动地相连，即连接板4可以绕着腕关节301的轴线摆动；肩关节索驱动支链5驱动上连杆2绕肩关节102进行摆动，即可以通过控制肩关节索驱动支链5来控制上连杆2绕肩关节102的摆动；肘关节索驱动支链6驱动下连杆3绕肘关节201进行摆动，即可以通过控制肘关节索驱动支链6来控制下连杆3绕肘关节201的摆动；腕关节索驱动
支链7驱动连接板4绕腕关节301进行摆动，即可以通过控制腕关节索驱动支链7来控制连接板4绕腕关节301的摆动；上述设置使本发明的机械抓取装置8具有空间上的另外两个平动自由度，即图1中的左右方向上的平动自由度和上下方向上的平动自由度，再结合旋转驱动组件101使机械抓取装置8获得的一个平动自由度，因此机械抓取装置8具有三维空间中的三个平动自由度；本发明的堆垛机器人采用绳索驱动的方式，使机械抓取装置8可达到的范围广，工作空间大，可以实现大面积、大空间的堆垛工作，使用效果好。机械抓取装置8通过转动平台801与连接板4的下表面相连，转动平台801驱动机械抓取装置8转动，机械抓取装置8的转动轴线垂直于连接板4，从而使机械抓取装置8具有一个绕竖直轴线的转动自由度，因此可以通过驱动机械抓取装置8转动实现对抓取物体的转动角度的调整，使物体可以按照设定的角度码垛。具体的，机械抓取装置8可以为机械夹爪等可以对物体进行抓取的功能部件，转动平台801上的机械抓取装置8可以更换成不同类型的末端执行器，以实现各类码垛任务。
112.根据本发明实施例的具有轻量化高承载特性的索驱动混联码垛机器人1000，具有如下优点，第一，本发明利用轻量化柔性绳索代替现有技术中关节上的电机和驱动机构进行驱动，并将用于驱动绳索的驱动组件设置在基座1上，大大地降低了本发明堆垛机械人参与运动的部件的质量，具有轻量化的特点；第二、由于本发明的堆垛机器人具有轻量化的特点，参与运动的部件质量更轻，因此机器人参与运动的部件运动时所需要能耗更少，运行成本更低，因此本发明的堆垛机器人具有低能耗的特点；第三，由于本发明的堆垛机器人的参与运动的部件质量较轻，更轻的质量可以减小运动惯量从而有利于实现高动态的运动，即机械抓取装置8的运动速度和加速度均可以大大增加，从而提升物体码垛效率；第四、本发明通过采用索驱动的方式，使机械抓取装置8可达到的范围广，工作空间大，可以实现大面积、大空间的堆垛工作，使用效果好，加工制造成本较低，有利于进行规模化生产；第五、本发明具有模块化特征，可根据性能需求采用不同组合，形成多样化码垛机器人族群。
113.根据本发明的一些实施例，如图4和图5所示，基座1上设有第一通孔103；肩关节102包括第一旋转轴1021和弹性挡圈1022，第一旋转轴1021的两端分别支撑在第一通孔103相对的两侧壁上，例如，第一旋转轴1021的两端可以通过螺栓压紧在基座1上，这样方便拆卸和安装。上连杆2可转动地设置在第一旋转轴1021上并穿过第一通孔103，也就是说，上连杆2可以绕着第一旋转轴1021的轴线转动，弹性挡圈1022固定在第一旋转轴1021上以限制上连杆2沿第一旋转轴1021的轴向移动，避免上连杆2发生不可控的运动。
114.根据本发明的一些实施例，如图6和图7所示，基座1上设有第二通孔106；肩关节102包括第二旋转轴1023、第一轴套1024、第一滚珠轴承1025、隔离套1026、第二滚珠轴承1027和第二轴套1028，第二旋转轴1023的两端分别支撑在第二通孔106相对的两侧壁上，例如，第二旋转轴1023的两端可以通过螺栓压紧在基座1上，这样方便拆卸和安装。第一轴套1024、第一滚珠轴承1025、隔离套1026、第二滚珠轴承1027和第二轴套1028依次抵接地套设在第二旋转轴1023上，第一滚珠轴承1025、隔离套1026和第二滚珠轴承1027均位于上连杆2内，上连杆2通过第一滚珠轴承1025和第二滚珠轴承1027可转动地安装在第二旋转轴1023上并穿过第二通孔106。可以理解的是，第一轴套1024、第二轴套1028和隔离套1026均用于对第一滚珠轴承1025和第二滚珠轴承1027的位置进行限位，上连杆2是固定在第一滚珠轴承1025和第二滚珠轴承1027上的，这样可以限制上连杆2沿第二旋转轴1023的轴向移动，避
免上连杆2发生不可控的运动。另外这种肩关节结构便于进行安装拆卸更换，磨损时可以方便地进行更换。
115.根据本发明的一些实施例，肘关节201包括第一铰接轴2011，上连杆2的下端通过第一铰接轴2011与下连杆3的上端相连。例如如图8所示，第一铰接轴2011贯穿上连杆2和下连杆3且与上连杆2和下连杆3转动连接，且第一铰接轴2011的两端开设有螺纹孔，第一铰接轴2011通过与螺纹孔螺纹连接的螺栓压紧在下连杆3上，使下连杆3可以相对于上连杆2发生摆动。
116.根据本发明的一些实施例，如图9所示，肘关节201为齿轮结构，且包括第一齿轮2012、第二齿轮2013、第一齿轮轴2014、第二齿轮轴2015、第一齿轮连接板2016和第二齿轮连接板2017，第一齿轮2012的周向一侧固定在上连杆2的下端上，第二齿轮2013的周向一侧固定在下连杆3的上端上，第一齿轮2012和第二齿轮2013相互啮合，第一齿轮2012可转动地设置在第一齿轮轴2014上，第二齿轮2013可转动地设置在第二齿轮轴2015上，第一齿轮连接板2016和第二齿轮连接板2017分别设置在第一齿轮2012和第二齿轮2013的两侧，第一齿轮连接板2016和第二齿轮连接板2017均固定套设在第一齿轮轴2014和第二齿轮轴2015上并压紧在第一齿轮2012和第二齿轮2013上，例如第一齿轮连接板2016和第二齿轮连接板2017可以通过螺栓和螺母的配合压紧在第一齿轮2012和第二齿轮2013上。当下连杆3相对于上连杆2转动时，第一齿轮2012和第二齿轮2013相互啮合，因此可以通过改变第一齿轮2012和/或第二齿轮2013的直径大小，来达到对下连杆3转动速度进行调控的目的。
117.根据本发明的一些实施例，齿轮结构为单齿轮结构或多齿轮结构。可以理解的是，单齿轮结构是指上连杆2和下连杆3上分别均连接有一个齿轮，多齿轮结构是指上连杆2和下连杆3上分别对应连接有多个齿轮，例如如图10所示，上连杆2和下连杆3之间通过两组齿轮结构连接，从而使下连杆3不易相对于上连杆2发生垂直于肘关节201轴线方向上的摆动，上连杆2和下连杆3受力更加均匀，连接更加稳定。
118.根据本发明的一些实施例，腕关节301包括第二铰接轴3011，下连杆3的下端通过第二铰接轴3011与连接板4相连。例如，如图1和图3所示，连接板4上固定有铰接座，第二铰接轴3011安装在铰接座上，下连杆3的下端可转动地安装在第二铰接轴3011上，使连接板4可以相对于下连杆3发生摆动。
119.根据本发明的一些实施例，肩关节索驱动支链5包括第一绳索驱动组件501、第二绳索驱动组件502、第一绳索503和第二绳索504，第一绳索驱动组件501和第二绳索驱动组件502相对间隔开地固定安装在基座1上且肩关节102位于第一绳索驱动组件501和第二绳索驱动组件502之间，例如如图1所示，第一绳索驱动组件501和第二绳索驱动组件502安装在基座1的顶部且分别位于上连杆2的左右两侧，第一绳索503从第一绳索驱动组件501上引出后连接至上连杆2，第二绳索504从第二绳索驱动组件502上引出后连接至上连杆2，第一绳索驱动组件501和第二绳索驱动组件502分别通过控制第一绳索503和第二绳索504的收放来驱动上连杆2组件摆动。可以理解的是，当第一绳索503位于第一绳索驱动组件501和上连杆2之间的长度减小同时第二绳索504位于第二绳索驱动组件502和上连杆2之间的长度增加，上连杆2的下端向第二绳索504所在的一侧摆动；当第一绳索503位于第一绳索驱动组件501和上连杆2之间的长度增加同时第二绳索504位于第二绳索驱动组件502和上连杆2之间的长度减小，上连杆2的下端向第一绳索503所在的一侧摆动，从而实现对上连杆2摆动的
驱动控制。
120.根据本发明的一些实施例，肘关节索驱动支链6包括第三绳索驱动组件61、第一导向滑轮组62、第一增力组件63和第三绳索64，第三绳索驱动组件61固定安装在基座1上，也就是说第三绳索驱动组件61是不会随着上连杆2、下连杆3或者连接板4运动，相比于将电机和驱动机构设置在关节处的设计，可以降低本发明堆垛机器人的参与运动部件的质量。第一导向滑轮组62安装在上连杆2上，可以理解的是，第一导向滑轮组62用于对第三绳索64进行引导换向，例如向下贯穿基座1，也可以使第三绳索64在运动时更加顺畅。第一增力组件63位于第一导向滑轮组62的下方且安装在上连杆2的下端和下连杆3的上端处，第一增力组件63用于增大驱动下连杆3相对于上连杆2摆动的驱动力，从而增加本发明堆垛机器人负载能力。第三绳索64缠绕于第三绳索驱动组件61上，从第三绳索驱动组件61引出经过第一导向滑轮组62连接至第一增力组件63上，第三绳索驱动组件61通过控制第三绳索64的收放来驱动下连杆3摆动。例如，如图1所示，第三绳索驱动组件61通过将第三绳索64回收卷绕在第三绳索驱动组件61上，使下连杆3向上摆动，第三绳索驱动组件61通过将缠绕在第三绳索驱动组件61上的第三绳索64放出，从而下连杆3可以在自身重力和连接板4与机械抓取装置8的重力作用下，向下摆动。
121.根据本发明的一些实施例，第三绳索64、第一导向滑轮组62和第一增力组件63各为两个，且分别并排设置，这样可以保证肘关节201的扭矩分布均匀。
122.根据本发明的一些实施例，如图11所示，第一增力组件63包括第一上增力滑轮组6301和第一下增力滑轮组6302，第一上增力滑轮组6301包括第一滑轮座63011、第一转动轴和n+1个第一并列滑轮63012，第一滑轮座63011固定安装在上连杆2上，第一转动轴安装在第一滑轮座63011上，n+1个第一并列滑轮63012并列间隔开地可转动地安装在第一转动轴上；第一下增力滑轮组6302包括第二滑轮座63021、第二转动轴和n个第二并列滑轮63022，第二滑轮座63021固定安装在下连杆3上，第二转动轴安装在第二滑轮座63021上，n个第二并列滑轮63022并列间隔开地可转动地安装在第二转动轴上，第一转动轴的轴线方向和第二转动轴的轴线方向均与肘关节201的轴线方向平行，n个第一并列滑轮63012的中心平面和n个第二并列滑轮63022的中心平面一一对应地共面，第一导向滑轮组62的中心平面与第一个第一并列滑轮63012的中心平面共面；这样，在第三绳索64经过第一导向滑轮组62、第一并列滑轮63012和第二并列滑轮63022时，第三绳索64与滑轮边缘的摩擦会减少。
123.第三绳索64经过第一个第一并列滑轮63012、第一个第二并列滑轮63022、第二个第一并列滑轮63012、第二个第二并列滑轮63022，依次类推，直至经过第n个第一并列滑轮63012、第n个第二并列滑轮63022后连接至第n+1个第一并列滑轮63012上，从而第一上增力滑轮组6301和第一下增力滑轮组6302之间将存在n+2个第三绳索段，已知第三绳索64上的驱动力是一定的，当第三绳索64对下连杆3进行驱动时，驱动下连杆3相对于上连杆2向上摆动的驱动力将是第三绳索64上的驱动力的n+2倍，从而驱动下连杆3摆动的力将大大增加，即第一增力组件63起到了增力的作用，大大增加本发明堆垛机器人的负载能力。第一并列滑轮63012的数量比第二并列滑轮63022的数量多1，这样，第三绳索64在多次螺旋缠绕后，第三绳索64的末端可以连接到第一并列滑轮63012上，另外，第一并列滑轮63012和第二并列滑轮63022的数量也可以相同或者第一并列滑轮63012的数量少于第二并列滑轮63022，可以根据安装尺寸以及平衡速度和负载能力对第一并列滑轮63012和第二并列滑轮63022
的数量进行增减。例如需要平衡速度加快时可以减少第一并列滑轮63012和第二并列滑轮63022的数量，需要增加负载能力时可以增加第一并列滑轮63012和第二并列滑轮63022的数量。如图11所示，第一上增力滑轮组6301包括三个第一并列滑轮63012，第一下增力滑轮组6302包括两个第二并列滑轮63022。
124.根据本发明的一些实施例，如图12和图13所示，第一增力组件63包括第一入线滑轮组6303、第一摆动滑轮组6304和第二摆动滑轮组6305。
125.第一入线滑轮组6303包括第一入线滑轮座63031和第一入线滑轮63032，第一入线滑轮座63031固定安装在上连杆2上，第一入线滑轮63032可转动地支撑在第一入线滑轮座63031上；第一入线滑轮组6303用于对第三绳索64进行引导。
126.第一摆动滑轮组6304包括第一支撑座63041、第一支撑架63042、m个第三转动轴和m个第三并列滑轮63043，第一支撑座63041固定安装在上连杆2上且位于第一入线滑轮座63031的下方，第一支撑架63042可转动地安装在第一支撑座63041上，m个第三并列滑轮63043一一对应地通过m个第三转动轴并列可转动地安装在第一支撑架63042内且m个第三并列滑轮63043的中心平面位于同一平面内；具体地，第一支撑座63041通过螺栓固定在上连杆2上，第一支撑架63042通过第一摆动转轴和第一支撑座63041可转动地连接，第一摆动转轴中心处开设有螺栓孔，第一摆动转轴与第一支撑座63041螺栓连接，第三转动轴中心开设有螺栓孔，第三转动轴与第一支撑架63042螺栓连接。
127.第二摆动滑轮组6305包括第二支撑座、第二支撑架、m个第四转动轴和m个第四并列滑轮，第二支撑座固定安装在下连杆3上，第二支撑架可转动地安装在第二支撑座上，m个第四并列滑轮一一对应地通过m个第四转动轴并列可转动地安装在第一支撑架63042上且m个第四并列滑轮的中心平面位于同一平面内，具体地，第二支撑座通过螺栓固定在下连杆3上，第二支撑架通过第二摆动转轴和第二支撑座可转动地连接，第二摆动转轴中心处开设有螺栓孔，第二摆动转轴与第二支撑座螺栓连接，第四转动轴中心开设有螺栓孔，第四转动轴与第二支撑架螺栓连接。第一支撑架63042的转动轴和第二支撑架的转动轴与肘关节201的轴线方向平行，第三转动轴和第四转动轴的轴线方向与肘关节201的轴线方向垂直；第三绳索64经过第一入线滑轮63032后，经过第一个第三并列滑轮63043、第一个第四并列滑轮、第二个第三并列滑轮63043、第二个第四并列滑轮，依次类推，直至经过第m个第三并列滑轮63043后连接在第m个第四并列滑轮上。第一支撑架63042和第二支撑架均可转动，这样，第一支撑架63042和第二支撑架就可以通过调整自身的角度使所有的位于第一摆动滑轮组6304和第二摆动滑轮组6305之间的第三绳索64段均处于第三并列滑轮63043和第四并列滑轮中心平面，从而完全避免第三绳索64与第三并列滑轮63043和第四并列滑轮的边缘位置发生摩擦，影响第三绳索64的顺畅滑动，延长第三绳索64的使用寿命。第一摆动滑轮组6304设置有m个第三并列滑轮63043和第二摆动滑轮组6305设置m个第四并列滑轮，这样，在将第三绳索64缠绕在第一摆动滑轮组6304和第二摆动滑轮组6305上时，第一摆动滑轮组6304和第二摆动滑轮组6305之间将存在m+1个第三绳索段，在第三绳索64上的驱动力保持一定的情况下，牵引下连杆3相对于上连杆2转动时的驱动力将为第三绳索64上的驱动力的m+1倍，因此第一增力组件63起到增大驱动力的作用，可以大大增加本发明堆垛机器人的负载能力。第三并列滑轮63043和第四并列滑轮的数量可以根据安装尺寸以及平衡速度和负载能力进行增减。例如需要平衡速度加快时可以减少第三并列滑轮63043和第四并列滑轮的数
量，需要增加负载能力时可以增加第三并列滑轮63043和第四并列滑轮的数量。如图12所示，第一摆动滑轮组6304包括两个第三并列滑轮63043，第二摆动滑轮组6305包括两个第四并列滑轮。
128.根据本发明的一些实施例，如图15、图16和图17所示，第一增力组件63包括第一引导滑轮组6306、第二引导滑轮组6307、第一横向滑轮6308、第二横向滑轮6309、第三横向滑轮6310和第一大滑轮组6311。其中，第一引导滑轮组6306包括第一引导滑轮座和第一引导滑轮，第一引导滑轮座安装在上连杆2上侧，第一引导滑轮可转动地支撑在第一引导滑轮座上，第二引导滑轮组6307包括第二引导滑轮座和第二引导滑轮，第二引导滑轮座安装在上连杆2下侧，第二引导滑轮可转动地支撑在第二引导滑轮座上；
129.第一横向滑轮6308设置有两个，两个第一横向滑轮6308分别可转动地安装在上连杆2的上下两侧，第二横向滑轮6309设置有两个，两个第二横向滑轮6309可转动地安装在下连杆3的上下两侧，第三横向滑轮6310设置有两个，两个第三横向滑轮6310可转动地安装在下连杆3的上下两侧；
130.第一大滑轮组6311设置在上连杆2下端的两个第一耳板和下连杆3上端两个第二耳板之间，上连杆2和下连杆3分别通过第一耳板和第二耳板可转动地安装在第一铰接轴2011上，第一大滑轮组6311包括第一大滑轮63111、第二大滑轮63112、第三大滑轮63113和第四大滑轮63114，第一大滑轮63111、第二大滑轮63112、第三大滑轮63113和第四大滑轮63114并列间隔开地可转动地安装在第一铰接轴2011上；
131.第一引导滑轮的中心平面和第二引导滑轮的中心平面均与第一大滑轮63111的中心平面共面，第一引导滑轮组6306和第二引导滑轮组6307用于对第三绳索64进行引导以使第三绳索64在引入第一大滑轮63111时，第三绳索64位于第一大滑轮63111的中心平面内，从而避免第三绳索64与滑轮边缘之间发生摩擦。第一横向滑轮6308的前后两侧切线分别位于第二大滑轮63112的中心平面和第三大滑轮63113的中心平面内，以减少第三绳索64与滑轮边缘之间的摩擦。第二横向滑轮6309的前后两侧切线分别位于第一大滑轮63111和第二大滑轮63112的中心平面内，以减少第三绳索64与滑轮边缘之间的摩擦。第三横向滑轮6310的前后两侧切线分别位于第三大滑轮63113和第四大滑轮63114的中心平面内，以减少第三绳索64与滑轮边缘之间的摩擦。
132.第三绳索64设置有两根，两根第三绳索64中的其中一根第三绳索64依次经过第一引导滑轮、第一大滑轮63111、位于下连杆3上侧的第二横向滑轮6309、第二大滑轮63112、位于上连杆2上侧的第一横向滑轮6308、第三大滑轮63113、位于下连杆3上侧的第三横向滑轮6310、第四大滑轮63114，最终连接在上连杆2上，两根第三绳索64中的另一根第三绳索64依次经过第二引导滑轮、第一大滑轮63111、位于下连杆3下侧的第二横向滑轮6309、第二大滑轮63112、位于上连杆2下侧的第一横向滑轮6308、第三大滑轮63113、位于下连杆3下侧的第三横向滑轮6310、第四大滑轮63114，最终连接在上连杆2上；两根第三绳索64运动速度相同但运动方向相反，例如两根第三绳索64可以缠绕在同一组第三绳索驱动组件61上，但缠绕方向不同，这样，当两根第三绳索64中的其中一根第三绳索64缠绕收回在第三绳索驱动组件61上时，缠绕在第三绳索驱动组件61上的另一根第三绳索64将会放出，或者两根第三绳索64分别同向缠绕在两组运动速度相同但运动方向相反的第三绳索驱动组件61上。在图15和图16中，驱动下连杆3向一侧运动的第三绳索64段数为4段，驱动下连杆3向另一侧运动的
第三绳索64段数也为4段，这样，已知第三绳索64上各处的驱动力均相等，因此驱动下连杆3转动的驱动力将为第三绳索64上的驱动力的四倍，即第一增力组件63起到增大驱动力的作用，可以大大增加本发明堆垛机器人的负载能力。在该实施例中，第一增力组件63包括四个大滑轮和三个横向滑轮，但不限于此，实际中可以根据安装尺寸以及平衡速度和负载能力对横向滑轮和大滑轮的数量进行增减。当经过第一引导滑轮的第三绳索64缠绕收回在第三绳索驱动组件61上时，同时经过第二引导滑轮的第三绳索64将会放出，第三绳索64驱动下连杆3向上转动，当经过第二引导滑轮的一根第三绳索64缠绕收回在第三绳索驱动组件61上时，同时经过第一引导滑轮的另外一根第三绳索64将会放出，第三绳索64驱动下连杆3向下侧转动，由此本实施例的第一增力组件63可以实现主动驱动下连杆3朝两侧运动，使下连杆3的运动更加可控。
133.根据本发明的一些实施例，腕关节索驱动支链7包括第四绳索驱动组件71、第二导向滑轮组72、第二增力组件73和第四绳索74，第四绳索驱动组件71固定安装在基座1上，也就是说第四绳索驱动组件71不会随着上连杆2、下连杆3或者连接板4运动，相比于将电机和驱动机构设置在关节处的设计，可以降低本发明堆垛机器人的参与运动的部件的质量。第二导向滑轮组72有多个，多个第二导向滑轮组72自上而下分散设置在上连杆2和下连杆3上且多个第二导向滑轮组72的中心平面共面，可以理解的是，第二导向滑轮组72用于对第四绳索74进行引导换向，也可以使第四绳索74在运动时更加顺畅，多个第二导向滑轮组72的中心平面共面可以避免第四绳索74与滑轮边缘发生摩擦。第二增力组件73位于第二导向滑轮组72的下方且安装在下连杆3的下端和连接板4处，第二增力组件73用于增大下连杆3相对于连接板4摆动的驱动力，从而增加本发明堆垛机器人负载能力。第四绳索74缠绕于第四绳索驱动组件71上，从第四绳索驱动组件71上引出经过多个第二导向滑轮组72连接至第二增力组件73，第四绳索驱动组件71通过控制第四绳索74的收放来驱动下连杆3摆动。例如，如图1和图3所示，第四绳索驱动组件71通过将第四绳索74卷绕收回在第四绳索驱动组件71上，从而使连接板4向上摆动，第四绳索驱动组件71通过将缠绕在第四绳索驱动组件71上的第四绳索74放出，从而连接板4可以在自身重力和机械抓取装置8的重力作用下，向下摆动。
134.根据本发明的一些实施例，第四绳索74、第二导向滑轮组72和第二增力组件73各为两个，且分别并排设置。这样可以保证腕关节301的扭矩分布均匀。
135.根据本发明的一些实施例，第二增力组件73包括第二上增力滑轮组和第二上增力滑轮组。其中，
136.第二上增力滑轮组包括第三滑轮座、第五转动轴和n+1个第五并列滑轮，第三滑轮座固定安装在下连杆3上，第五转动轴安装在第三滑轮座上，n+1个第五并列滑轮并列间隔开地可转动地安装在第五转动轴上；
137.第二上增力滑轮组包括第四滑轮座、第六转动轴和n个第六并列滑轮，第四滑轮座固定安装在连接板4上，第六转动轴安装在第四滑轮座上，n个第六并列滑轮并列间隔开地可转动地安装在第六转动轴上，第五转动轴的轴线方向和第六转动轴的轴线方向均与腕关节301的轴线方向平行，n个第五并列滑轮的中心平面和n个第六并列滑轮的中心平面一一对应地共面，第二导向滑轮组72的中心平面与第一个第五并列滑轮的中心平面共面；这样，在第四绳索74经过第二导向滑轮组72、第五并列滑轮和第六并列滑轮时，可以减少第四绳索74与滑轮边缘的摩擦。
138.第四绳索74经过第一个第五并列滑轮、第一个第六并列滑轮、第二个第五并列滑轮、第二个第六并列滑轮，依次类推，直至经过第n个第五并列滑轮、第n个第六并列滑轮后连接至第n+1个第五并列滑轮上，从而第二上增力滑轮组和第二上增力滑轮组之间将存在n+2个第四绳索段，已知第四绳索74上的驱动力是一定的，当第四绳索74对连接板4进行驱动时，驱动连接板4相对于下连杆3向上摆动的驱动力将是第四绳索74上的驱动力的n+2倍，从而驱动连接板4摆动的力将大大增加，即第二增力组件73起到了增力的作用，大大增加本发明堆垛机器人的负载能力。第五并列滑轮的数量比第六并列滑轮的数量多1，这样，第四绳索74在多次缠绕后，第四绳索74的末端可以连接到第五并列滑轮上，另外，第五并列滑轮和第六并列滑轮的数量也可以相同或者第五并列滑轮的数量少于第六并列滑轮，可以根据安装尺寸以及平衡速度和负载能力对第五并列滑轮和第六并列滑轮的数量进行增减。
139.根据本发明的一些实施例，第二增力组件73包括：
140.第二入线滑轮组，第二入线滑轮组包括第二入线滑轮座和第二入线滑轮，第二入线滑轮座固定安装在下连杆3上，第二入线滑轮可转动地支撑在第二入线滑轮座上；第二入线滑轮组用于对第四绳索74进行引导。
141.第三摆动滑轮组，第三摆动滑轮组包括第三支撑座、第三支撑架、m个第七转动轴和m个第七并列滑轮，第三支撑座固定安装在下连杆3上且位于第二入线滑轮组的下方，第三支撑架可转动地安装在第三支撑座上，m个第七并列滑轮一一对应地通过m个第七转动轴并列可转动地安装在第三支撑架内且m个第七并列滑轮的中心平面位于同一平面内；
142.第四摆动滑轮组，第四摆动滑轮组包括第四支撑座、第四支撑架、m个第八转动轴和m个第八并列滑轮，第四支撑座固定安装在连接板4上，第四支撑架可转动地安装在第四支撑座上，m个第八并列滑轮一一对应地通过m个第八转动轴并列可转动地安装在第四支撑架内且m个第八并列滑轮的中心平面位于同一平面内，第三支撑架的转动轴和第四支撑架的转动轴与腕关节301的轴线方向平行，第七转动轴和第八转动轴的轴线方向与腕关节301的轴线方向垂直；
143.第四绳索74经过第二入线滑轮后，又经过第一个第七并列滑轮、第一个第八并列滑轮、第二个第七并列滑轮、第二个第八并列滑轮，依次类推，直至经过第m个第七并列滑轮后连接在第m个第八并列滑轮上。第三支撑架和第四支撑架均可转动，这样，第三支撑架和第四支撑架就可以通过调整自身的角度使所有的位于第三摆动滑轮组和第四摆动滑轮组之间的第四绳索段均处于第七并列滑轮和第八并列滑轮中心平面，从而完全避免第四绳索74与第七并列滑轮和第八并列滑轮的边缘位置发生摩擦，影响第四绳索74的顺畅滑动，延长第四绳索74的使用寿命。在第三摆动滑轮组设置m个第七并列滑轮，第四摆动滑轮组设置m个第八并列滑轮，第三摆动滑轮组和第四摆动滑轮组之间将存在m+1个第四绳索段，在第四绳索74上的驱动力保持一定的情况下，下连杆3相对于上连杆2转动时的驱动力将为第四绳索74上的驱动力的m+1倍，第二增力组件73起到增大驱动力的作用，从而可以大大增加本发明堆垛机器人的负载能力。可以根据安装尺寸以及平衡速度和负载能力对第七并列滑轮和第八并列滑轮的数量进行增减。例如需要平衡速度加快时可以减少第七并列滑轮和第八并列滑轮的数量，需要增加负载能力时可以增加第七并列滑轮和第八并列滑轮的数量。
144.根据本发明的一些实施例，第二增力组件73包括第三引导滑轮组、第四引导滑轮组、第四横向滑轮、第五横向滑轮、第六横向滑轮和第二大滑轮组。
145.其中，第三引导滑轮组包括第三引导滑轮座和第三引导滑轮，第三引导滑轮座固定安装在下连杆3上侧，第三引导滑轮可转动地安装在第三引导滑轮座上，第四引导滑轮组包括第四引导滑轮座和第四引导滑轮，第四引导滑轮座固定安装在下连杆3的下侧，第四引导滑轮可转动地安装在第四引导滑轮座上；
146.第四横向滑轮设置有两个，两个第四横向滑轮分别可转动地安装在下连杆3的上下两侧，第五横向滑轮设置有两个，两个第五横向滑轮可转动地安装在连接板4的上下两侧，第六横向滑轮设置有两个，两个第六横向滑轮可转动地安装在连接板4的上下两侧；
147.第二大滑轮组设置在下连杆3下端的两个第三耳板和连接板4的两个第四耳板之间，下连杆3和连接板4分别通过第三耳板和第四耳板可转动地安装在第二铰接轴3011上，第二大滑轮组包括第五大滑轮、第六大滑轮、第七大滑轮和第八大滑轮，第五大滑轮、第六大滑轮、第七大滑轮和第八大滑轮并列间隔开地转动安装在第二铰接轴3011上；
148.第三引导滑轮的中心平面和第四引导滑轮的中心平面均与第五大滑轮的中心平面共面，第三引导滑轮组和第四引导滑轮组用于对第四绳索74进行引导以使第四绳索74在引入第五大滑轮时，第四绳索74位于第五大滑轮的中心平面内，从而避免第四绳索74与滑轮边缘之间出现摩擦。第四横向滑轮的前后两侧切线分别位于第六大滑轮的中心平面和第七大滑轮的中心平面内，以减少第四绳索74与滑轮边缘之间的摩擦。第五横向滑轮的前后两侧切线分别位于第五大滑轮和第六大滑轮的中心平面内，以减少第四绳索74与滑轮边缘之间的摩擦。第六横向滑轮的前后两侧切线分别位于第七大滑轮和第八大滑轮的中心平面内，以减少第四绳索74与滑轮边缘之间的摩擦。
149.第四绳索74设置有两根，两根第四绳索74中的其中一根第四绳索74依次经过第三引导滑轮、第五大滑轮、位于连接板4上侧的第五横向滑轮、第六大滑轮、位于连接板4上侧的第四横向滑轮、第七大滑轮、位于连接板4上侧的第六横向滑轮、第八大滑轮，最终连接在下连杆3上，两根第四绳索74中的另一根第四绳索74依次经过第四引导滑轮、第五大滑轮、位于连接板4下侧的第五横向滑轮、第六大滑轮、位于连接板4下侧的第四横向滑轮、第七大滑轮、位于连接板4下侧的第六横向滑轮、第八大滑轮，最终连接在下连杆3上；两根第四绳索74运动速度相同但运动方向相反。例如两根第四绳索74可以缠绕在同一组第四绳索驱动组件71上，但缠绕方向不同，这样，当两根第四绳索74中的其中一根第四绳索74缠绕收回在第四绳索驱动组件71上时，缠绕在第四绳索驱动组件71上的另一根第四绳索74将会放出，或者两根第四绳索74分别同向缠绕在两组运动速度相同但运动方向相反的第四绳索驱动组件71上。在图15和图16中，驱动下连杆3向一侧运动的第四绳索段数为4段，驱动下连杆3向另一侧运动的第四绳索段数也为4段，这样，已知第四绳索74上各处的驱动力均相等，驱动连接板4转动的驱动力将为第四绳索74上的驱动力的四倍。在该实施例中，第二大滑轮组包括四个大滑轮和三个横向滑轮，但不限于此，实际中可以根据安装尺寸以及平衡速度和负载能力对横向滑轮和大滑轮的数量进行增减。当经过第三引导滑轮的第四绳索74缠绕回收在第四绳索驱动组件71上时，同时经过第四引导滑轮的第四绳索74将会放出，第四绳索74驱动连接板4向上转动，当经过第四引导滑轮的一根第四绳索74缠绕回收在第四绳索驱动组件71上，同时经过第三引导滑轮的另外一根第四绳索74将会放出，第四绳索74驱动连接板4向下侧转动，由此本实施例的第二增力组件73可以实现主动驱动连接板4朝两侧运动，使连接板4的运动更加可控。
150.本发明中的第一绳索驱动组件501、第二绳索驱动组件502、第三绳索驱动组件61和第四绳索驱动组件71均包括关节电机、第一端盖、支撑座、滚筒、第二端盖和滚动轴承，支撑座固定安装在基座1上，关节电机固定安装在支撑座上，关节电机的输出轴与第一端盖固定连接，第一端盖通过滚动轴承可转动地支撑在支撑座上，第一端盖与滚筒的一端固定连接，滚筒的另一端与第二端盖固定连接，第二端盖通过滚动轴承可转动地支撑在支撑座上。
151.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
152.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。