CN103466338A - 自动码垛图书装置 - Google Patents

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郭健
肖晓伟
张新宇
赵鑫
邹亦萍
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Abstract

本发明公开了一种自动码垛图书装置,包括控制装置、传送装置、机械手和码垛装置,所述传送装置包括传送带、第一压力传感器和红外传感器,机械手包括中间支撑轴、手指、第二压力传感器和手臂;其中第一压力传感器、红外传感器、第二压力传感器的数据输出端均接入控制装置的信号输入端,传送带、手指和手臂的电机驱动端均接入控制装置的控制端;第一压力传感器设置于传送带的表面,红外传感器设置于传送带末端侧边;机械手的多个手臂均匀分布于中间支撑轴的周围,每个手臂的末端设置有手指,手指的底面设有第二压力传感器;码垛装置用于放置码垛的图书。本发明适用于图书馆、书店等场所,减轻管理员的劳动量,提高工作效率,推动图书管理智能化建设。

Description

自动码垛图书装置
技术领域
[0001] 本发明属于电子通信与自动控制技术领域,特别是一种自动码垛图书装置。
背景技术
[0002] 我国大部分图书馆中图书的码垛还处在传统阶段,自动化程度很低,图书馆的服务处于被动,出书和借书的效率很低,造成了图书馆处理日常业务的压力很大,借书人员操作繁琐、任务量大。
[0003] 码垛技术是自动化领域的一门新兴技术,相比传统的人工作业,码垛机器人能大大提高工作效率,并保持工作环境的清洁。随着国民经济的发展、生产规模的扩大,码垛技术需要的自动化程度越来越高,特别是机器人码垛技术应用渐为广泛,已成为一种发展趋势。未来的码垛技术将向智能发展。码垛机器人的工作效率是衡量一个机器人的价值,现有的码垛机器人往往都是一只机械手独立工作,其占地面积小、工作稳定,但是工作效率不如几只机械手同时工作的效率高。德国KUKA机器人(库卡机器人)采用的码垛工作站方案是集存三箱后,由定位调整装置将其定位后发信号给机器人,机器人一次抓取产品到产品托盘进行码垛,以节省机械手往返的时间。但尽管如此,每三次集存后,还是需要浪费一次往返的时间。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于提供一种工作效率高、操作简便的自动码垛图书装置,能够节省图书馆、书店的劳动力,并提高图书管理员的工作效率。
[0005] 实现本发明目的的技术解决方案为:一种自动码垛图书装置,包括控制装置、传送装置、机械手和码垛装置,所述传送装置包括传送带、第一压力传感器和红外传感器,机械手包括中间支撑轴、手指、第二压力传感器和手臂;其中第一压力传感器、红外传感器、第二压力传感器的数据输出端均接入控制装置的信号输入端,传送带、手指和手臂的电机驱动端均接入控制装置的控制端;所述第一压力传感器设置于传送带的表面,红外传感器设置于传送带末端侧边;机械手的多个手臂均匀分布于中间支撑轴的周围,每个手臂的末端设置有手指,每个手指的底面设有第二压力传感器;所述码垛装置用于放置进行码垛的图书;
[0006] 所述控制装置驱动传送带运行,并采集传送装置中红外传感器和第一压力传感器的信号,判断传送带上图书的状态;控制装置为机械手预设运动轨迹,并驱动机械手中手指和手臂执行对应动作,将图书码垛于码垛装置。
[0007] 本发明与现有技术相比,其显著优点为:(I)机械手轨迹可有多种设计,以适应不同场地不同图书的码垛需要,适应性强;(2)机械手有多只子机械手循环交替工作,提高了码垛效率;(3)结构简单、零部件少,因此故障率低、性能可靠、占地面积小、保养维修简单。
附图说明[0008] 图1是本发明自动码垛图书装置的结构示意图。
[0009] 图2是本发明自动码垛图书装置中传送装置的结构示意图。
[0010] 图3是本发明自动码垛图书装置中机械手的结构示意图。
[0011] 图4是本发明自动码垛图书装置的码垛装置结构示意图。
具体实施方式
[0012] 结合图1〜4,本发明自动码垛图书装置,包括控制装置1、传送装置2、机械手3和码垛装置4,所述传送装置2包括传送带2-0、第一压力传感器2-1和红外传感器2-2,机械手3包括中间支撑轴3-0、手指3-1、第二压力传感器3-2和手臂3-3 ;其中第一压力传感器
2-1、红外传感器2-2、第二压力传感器3-2的数据输出端均接入控制装置I的信号输入端,传送带2-0、手指3-1和手臂3-3的电机驱动端均接入控制装置I的控制端;所述第一压力传感器2-1设置于传送带2-0的表面,红外传感器2-2设置于传送带2-0末端侧边;机械手3的多个手臂3-3均匀分布于中间支撑轴3-0的周围,每个手臂3-3的末端设置有手指3-1,每个手指3-1的底面设有第二压力传感器3-2 ;所述码垛装置4用于放置进行码垛的图书;所述控制装置I驱动传送带2-0运行,并采集传送装置2中红外传感器2-2和第一压力传感器2-1的信号,判断传送带2-0上图书的状态;控制装置I为机械手3预设运动轨迹,并驱动机械手3中手指3-1和手臂3-3执行对应动作,将图书码垛于码垛装置4。
[0013] 所述机械手3的手臂3-3和手指3-1均为四个,且每个手臂3_3和手指3_1均有多个自由度。所述码垛装置4为多层书架,且该多层书架的每层均可独立拆卸,满足图书馆不同场所要码垛不同数量的书籍的需求。
[0014] 所述控制装置I为设有扩展卡的能力风暴智能机器人大学版AS-UII,通过其扩展卡上对应的插针分别与传送带2-0、手指3-1和手臂3-3的电机驱动端,并通过扩展卡上的传感器插针分别与第一压力传感器2-1、红外传感器2-2和第二压力传感器3-2连接。所述控制装置I也可以为其它的微机控制系统。
[0015] 通过在电脑上编写程序下载到机器人执行,就可以为插在扩展卡插针上的各类传感器和电机输送信号和电能,图书码垛工作过程为:带动传送带2-0运动的电机用导线插在扩展卡插针上,控制装置I给电机提供电能驱动电机以带动传送带2-0运动或停止运动;压力传感器2-1和红外传感器2-2用于判断书籍位置,将采集到的信息传给控制装置处理,以及时将反馈结果用于控制机械手3运动;控制装置I为手臂3-3和手指3-1电机提供驱动,让机械手3完成旋转、高低升降、抓取图书等不同动作;手指3-1下方的压力传感器
3-2,感知已码垛书堆高度,在恰当的时候放下夹取的书籍;码垛装置4由多层书架组成,中间空出的机械手宽度让机械手在抽出时不会将抓取的图书一起抽出来,最终完成图书的码垛。
[0016] 下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
[0017] 实施例1
[0018] 本发明自动码垛图书装置,其中控制装置I采用设有扩展卡的能力风暴智能机器人大学版AS-UII,机械手3包括四个手臂3-3和手指3-1,具体如下:
[0019] 结合图1,自动码垛图书装置,主要包含控制装置1、传送装置2、机械手3和码垛装置4 ;控制装置I由携带扩展卡的能力风暴智能机器人大学版AS-UII提供;传送装置2包括两个传感器,通过导线和扩展卡上的插针,既能向机器人传送数据,又能接收机器人给的信号,让书籍有序传送;机械手3通过控制手臂3-3的俯仰,达到不同码垛高度,手指3-1可以抓取图书,所以机械手各关节的动作完成的时间点和效果都由控制装置I传送给电机的信号来控制,每个子机械手都要三个插针为对应的电机提供驱动;码垛装置4将适应不同数量的图书码垛需求,并存放码垛好的书堆。
[0020] 控制装置I是携带扩展卡的微机控制系统,其扩展卡可以提供多个电机驱动插针、红外传感器插针、压力传感器插针等,能通过电脑编写流程图或语句并下载到机器人中,以处理采集到的传感器信息,并为不同的电机插针提供电能以驱动电机,来控制传送带和机械手的运动。
[0021] 结合图2,当红外传感器2-2检测到前方有书,立即将信号送到控制装置1,再由控制装置I驱动相应电机带动传送带2-0停止运动,同时机械手3开始取书。传送带2-0运动的两个条件为:①末端机械手已到位,可以取书;②压力传感器2-1有信号,即检测到传送带上有书。所以即使在传送带2-0运动时也可以往上面放书,假如图书跟着上一本一起被传送了一段距离,当运到了传送带2-0中间位置,传送带2-0会在机械手取完上一本书后,等待下一个机械手就位,然后继续运动,将这本书运送到传送带2-0末端。
[0022] 结合图3,机械手3每次都将一个子机械手对着传送带2-0末端,等待图书被运送过来。当上一个机械手抓到图书,中间支撑轴3-0开始旋转,所有四个子机械手都匀速旋转同样的角度,直至下一个机械手到达传送带2-0末端。每次抓取图书的子机械手的手臂3-3都会俯仰运动,先降低手指3-1高度,直至压力传感器3-2有信号,即接触到已码垛好的书堆顶端,再反转电机,向上运动的同时向后抽出机械手,此时书籍被卡住,便留在书架上。当手臂3-3将手指3-1抽出书架后,中间支撑轴继续旋转,同时将所有机械手复位到对着传送带的原始高度,准备下一次取书。
[0023] 结合图4,码垛装置4为多层书架,该多层书架的每一层均可单独拆卸,竖立起来以码垛书籍,由图书管理员将书架放好,待全部图书码垛完成后,放回多层书架的对应位置。
[0024] 综上所述,本发明图书馆自动码垛图书装置,其中机械手轨迹可有多种设计,以适应不同场地不同图书的码垛需要,适应性强;机械手有多个子机械手循环交替工作,提高了码垛效率;整个装置结构简单、零部件少,因此故障率低、性能可靠、占地面积小、保养维修简单。

Claims (4)

1.一种自动码垛图书装置,其特征在于,包括控制装置(I)、传送装置(2)、机械手(3)和码垛装置(4),所述传送装置(2)包括传送带(2-0)、第一压力传感器(2-1)和红外传感器(2-2),机械手(3)包括中间支撑轴(3-0)、手指(3-1)、第二压力传感器(3-2)和手臂(3-3);其中第一压力传感器(2-1)、红外传感器(2-2)、第二压力传感器(3-2)的数据输出端均接入控制装置(I)的信号输入端,传送带(2-0 )、手指(3-1)和手臂(3-3 )的电机驱动端均接入控制装置(I)的控制端;所述第一压力传感器(2-1)设置于传送带(2-0)的表面,红外传感器(2-2)设置于传送带(2-0)末端侧边;机械手(3)的多个手臂(3-3)均匀分布于中间支撑轴(3-0 )的周围,每个手臂(3-3 )的末端设置有手指(3-1),每个手指(3-1)的底面设有第二压力传感器(3-2);所述码垛装置(4)用于放置进行码垛的图书; 所述控制装置(I)驱动传送带(2-0 )运行,并采集传送装置(2 )中红外传感器(2-2 )和第一压力传感器(2-1)的信号,判断传送带(2-0)上图书的状态;控制装置(I)为机械手(3)预设运动轨迹,并驱动机械手(3)中手指(3-1)和手臂(3-3)执行对应动作,将图书码垛于码垛装置(4)。
2.根据权利要求1所述的自动码垛图书装置,其特征在于,所述控制装置(I)为设有扩展卡的能力风暴智能机器人大学版AS-UII,通过其扩展卡上对应的插针分别与传送带(2-0)、手指(3-1)和手臂(3-3)的电机驱动端,并通过扩展卡上的传感器插针分别与第一压力传感器(2-1)、红外传感器(2-2)和第二压力传感器(3-2)连接。
3.根据权利要求1所述的自动码垛图书装置,其特征在于,所述机械手(3)的手臂(3-3)和手指(3-1)均为4个,且每个手臂(3-3)和手指(3-1)均有多个自由度。
4.根据权利要求1所述的自动码垛图书装置,其特征在于,所述码垛装置(4)为多层书架,且该多层书架的每层均可独立拆卸。
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