CN106181985B - 一种图书取放机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种图书取放机器人，包括四个驱动单元、车体、顶板、控制面板、机械臂、执行器、升降臂、基座、第一电缸、按键、显示屏、扫描口、锂电池组、第二电缸、两根导向轴、旋转电机，其特征在于：所述的车体为长方体箱体，下侧四角开有四个方槽和圆孔，内部分为三个隔断，分别为机械臂部件仓，控制系统仓和图书储存仓；所述的四个驱动单元的旋转电机分别固定安装在车体下侧四角的方槽处。本发明有以下优点：本发明通过程序控制，经过对图书信息的采集之后，能够自主的进行图书检索和图书归位的操作，节省人力，采用独立转向驱动单元设计，方便其在轨迹规则但空间有限的书库内运行。
Description
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，特别涉及一种图书取放机器人。
背景技术
众所周知，图书馆内图书数量庞大，因此图书馆内的图书查找和归位是一项繁杂的工作。现在人们还需要通过查询图书的序列码来进行图书的检索和归还图书的归位工作，十分耗费人工，效率底下。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种图书取放机器人，其通过程序控制，经过对图书信息的采集之后，能够自主的进行图书检索和图书归位的操作，节省人力，采用独立转向驱动单元设计，方便其在轨迹规则但空间有限的书库内运行。
本发明所使用的技术方案是：一种图书取放机器人，包括四个驱动单元、车体、顶板、控制面板、机械臂、执行器、升降臂、基座、第一电缸、按键、显示屏、扫描口、锂电池组、第二电缸、两根导向轴、旋转电机，其特征在于：所述的车体为长方体箱体，下侧四角开有四个方槽和圆孔，内部分为三个隔断，分别为机械臂部件仓，控制系统仓和图书储存仓；所述的四个驱动单元的驱动电机分别固定安装在车体下侧四角的方槽处；所述的两根导向轴水平安装在车体的图书储存仓底部；所述的顶板下部均布有三个凸台，其经过外侧两个凸台滑动安装在导向轴上，在顶板底侧加装有一个盖板；所述的第二电缸平行于导向轴置，其缸体固定安装在车体的控制系统仓底部；所述的控制面板水平放置，面板上扫描口朝外固定安装在车体的控制系统仓顶部；所述的基座为正方形管状结构，其固定安装在车体的机械臂部件仓顶部的横板中心，横板在基座前后两侧开有圆孔；所述的升降臂为长方体结构，其左右两侧加工有两个凸台，凸台中心开有与横板上圆孔同轴心的孔，所述的升降臂滑动安装在基座的内部；所述的第一电缸竖直向上放置，其缸体固定安装在横板下侧，电缸的推杆穿过横板两侧的圆孔并固定安装在升降臂两侧凸台的圆孔处；所述的旋转电机竖直向上固定安装在升降臂顶部的安装位置内；所述的机械臂的大臂左下侧有一圆孔，通过圆孔将其固定安装在旋转电机的电机轴上；所述的执行器的腕部电机的电机轴固定安装在机械臂前小臂右侧的安装孔内；所述的锂电池组固定安装在机械臂部件仓的底部一侧；
所述的驱动单元包括转向电机、轮架、轮子、驱动电机，轮架为倒置U形结构，左右两侧开有大小不同的两个圆形孔；所述的驱动电机水平向左固定安装在大的圆形孔处；所述的轮子一侧固定安装在驱动电机的电机轴上，另一侧转动安装在轮架小的圆形孔处；所述的转向电机竖直向下安装，其电机轴与轮架的顶端固定连接；
所述的控制面板包括六个按键、一个显示屏、一个扫描口，所述的显示屏固定安装在控制面板右侧；所述的六个按键安装在控制面板左侧；所述的扫描口安装在在显示屏的上侧；
所述的机械臂包括大臂、第三电缸、后小臂、肘部电机、前小臂，所述的大臂是长方体结构，左下侧开有圆孔，右侧向内开有方槽，顶部靠右位置加工有凸台，凸台中心开有圆孔；所述的后小臂为长方体结构，顶部有长方体凸台，凸台上开有圆孔，其左侧滑动安装在大臂的方槽内；所述的第三电缸水平向右放置，其缸体固定安装在大臂上部的凸台上，伸缩杆固定安装在后小臂上部的凸台处；所述的前小臂与后小臂铰接在一起；所述的肘部电机固定安装在后小臂右端，同时其电机轴固定安装在前小臂上；
所述的执行器包括腕部电机、主支架、摄像头、弹簧、动夹板、凸轮、步进电机，所述的主支架为L形长板，其靠左外侧上部加工有凸台，下部加工有一圆孔，中部两侧加工有两个长方形短槽；所述的腕部电机水平向左固定安装在凸台内部；所述的动夹板垂直主支架长端放置，并滑动安装在主支架中部的短槽内；所述的弹簧一端固定安装在主支架上，另一端固定在动夹板上，弹簧呈压缩状态；所述的摄像头固定安装在动夹板和主支架之间；所述的步进电机水平向右放置并固定安装在主支架外侧下部的圆孔处；所述的凸轮固定安装在步进电机的电机轴上，凸轮与动夹板组成凸轮顶杆机构。
进一步的，所述的四个驱动单元能够独立转向。
进一步的，所述的扫描口用于扫描书籍条码。
由于本发明采用了上述技术方案，本发明具有以下优点：本发明通过程序控制，经过对图书信息的采集之后，能够自主的进行图书检索和图书归位的操作，节省人力，采用独立转向驱动单元设计，方便其在轨迹规则但空间有限的书库内运行。
附图说明
图1、图2为本发明的整体装配结构示意图。
图3为本发明隐藏盖板后的结构示意图。
图4为本发明机械臂和基座连接处局部放大图。
图5为本发明驱动单元装配结构示意图。
图6为本发明车体结构示意图。
图7为本发明机械臂部件的装配结构示意图。
图8为本发明执行器部件的装配结构示意图。
图9为本发明顶板零件的整体结构示意图。
附图标号：1-驱动单元；2-车体；3-顶板；4-控制面板；5-机械臂；6-执行器；7-升降臂；8-基座；9-第一电缸；10-锂电池组；11-第二电缸；12-导向轴；13-盖板；14-旋转电机；101-转向电机；102-轮架；103-轮子；104-驱动电机；201-图书储存仓；202-控制系统仓；203-机械臂部件仓；401-按键；402-显示屏；403-扫描口；501-大臂；502-第三电缸；503-后小臂；504-肘部电机；505-前小臂；601-腕部电机；602-主支架；603-摄像头；604-弹簧；605-动夹板；606-凸轮；607-步进电机。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例
如图1至图9所示，一种图书取放机器人，包括四个驱动单元1、车体2、顶板3、控制面板4、机械臂5、执行器6、升降臂7、基座8、第一电缸9、按键401、显示屏402、扫描口403、锂电池组10、第二电缸11、两根导向轴12、旋转电机14，其特征在于：所述的车体2为长方体箱体，下侧四角开有四个方槽和圆孔，内部分为三个隔断，分别为机械臂部件仓203，控制系统仓202和图书储存仓201；所述的四个驱动单元1的驱动电机104分别固定安装在车体2下侧四角的方槽处；所述的两根导向轴12水平安装在车体2的图书储存仓201底部；所述的顶板3下部均布有三个凸台，其经过外侧两个凸台滑动安装在导向轴12上，在顶板3底侧加装有一个盖板13；所述的第二电缸11平行于导向轴置，其缸体固定安装在车体2的控制系统仓202底部；所述的控制面板4水平放置，面板上扫描口403朝外固定安装在车体2的控制系统仓202顶部；所述的基座8为正方形管状结构，其固定安装在车体2的机械臂部件仓203顶部的横板中心，横板在基座8前后两侧开有圆孔；所述的升降臂7为长方体结构，其左右两侧加工有两个凸台，凸台中心开有与横板上圆孔同轴心的孔，所述的升降臂7滑动安装在基座8的内部；所述的第一电缸9竖直向上放置，其缸体固定安装在横板下侧，电缸的推杆穿过横板两侧的圆孔并固定安装在升降臂7两侧凸台的圆孔处；所述的旋转电机14竖直向上固定安装在升降臂7顶部的安装位置内；所述的机械臂5的大臂501左下侧有一圆孔，通过圆孔将其固定安装在旋转电机14的电机轴上；所述的执行器6的腕部电机601的电机轴固定安装在机械臂5前小臂505右侧的安装孔内；所述的锂电池组10固定安装在机械臂部件仓203的底部一侧；
所述的驱动单元1包括转向电机101、轮架102、轮子103、驱动电机104，轮架102为倒置U形结构，左右两侧开有大小不同的两个圆形孔；所述的驱动电机104水平向左固定安装在大的圆形孔处；所述的轮子103一侧固定安装在驱动电机104的电机轴上，另一侧转动安装在轮架102小的圆形孔处；所述的转向电机101竖直向下安装，其电机轴与轮架102的顶端固定连接；
所述的控制面板4包括六个按键401、一个显示屏402、一个扫描口403，所述的显示屏402固定安装在控制面板4右侧；所述的六个按键401安装在控制面板4左侧；所述的扫描口403安装在在显示屏402的上侧；
所述的机械臂5包括大臂501、第三电缸502、后小臂503、肘部电机504、前小臂505，所述的大臂501是长方体结构，左下侧开有圆孔，右侧向内开有方槽，顶部靠右位置加工有凸台，凸台中心开有圆孔；所述的后小臂503为长方体结构，顶部有长方体凸台，凸台上开有圆孔，其左侧滑动安装在大臂501的方槽内；所述的第三电缸502水平向右放置，其缸体固定安装在大臂501上部的凸台上，伸缩杆固定安装在后小臂503上部的凸台处；所述的前小臂505与后小臂503铰接在一起；所述的肘部电机504固定安装在后小臂503右端，同时其电机轴固定安装在前小臂505上；
所述的执行器6包括腕部电机601、主支架602、摄像头603、弹簧604、动夹板605、凸轮606、步进电机607，所述的主支架602为L形长板，其靠左外侧上部加工有凸台，下部加工有一圆孔，中部两侧加工有两个长方形短槽；所述的腕部电机601水平向左固定安装在凸台内部；所述的动夹板605垂直主支架602长端放置，并滑动安装在主支架602中部的短槽内；所述的弹簧604一端固定安装在主支架602上，另一端固定在动夹板605上，弹簧604呈压缩状态；所述的摄像头603固定安装在动夹板605和主支架602之间；所述的步进电机607水平向右放置并固定安装在主支架602外侧下部的圆孔处；所述的凸轮606固定安装在步进电机607的电机轴上，凸轮606与动夹板605组成凸轮顶杆机构。
进一步的，所述的四个驱动单元1能够独立转向。
进一步的，所述的扫描口403用于扫描书籍条码。
本发明工作原理：本机器人有两类功能，一类功能是根据读者需求取来书籍，另一类功能是将归还书籍归位。当需要其按照需求取来书籍时，使用者需要在控制面板4处输入需要取来的书籍名称，根据显示屏402显示的检索内容确定所要的书籍；当输入好全部需要取出的书籍后，机器人开始进行轨迹规划，同时驱动单元1带动整个机器人到相应取书位置；到达相应的位置后，调整车身至机械臂5朝向书架；此时肘部电机504带动前小臂505抬起至水平，同时腕部电机601带动执行器6保持竖直状态，步进电机607旋转使动夹板605打开到最大；此时摄像头603捕捉相应图书序列码；捕捉到所需书籍后，第一电缸9伸出，带动升降臂7到达图书相同高度；第三电缸502伸出，带动前、后小臂503向前伸出；执行器6的夹板伸入书籍间的缝隙；步进电机607转动，带动凸轮606运动，从而使动夹板605夹紧书籍；第三电缸502收缩，带动前小臂505、后小臂503收回，取出书籍；旋转电机14旋转，带动机械臂5运动到图书储存仓上方；肘部电机504转动，使前小臂505落下至与地面垂直，同时腕部电机601旋转调整执行器6保持书籍与顶板3平行；第一电缸9收缩，带动升降臂7下降，将书放置到图书存储仓底部；第二电缸11伸出，带动顶板3顶紧书籍；步进电机607反向旋转，动夹板605松开书籍；机械臂5回到初始位置。如果需要归位书籍，只需要将书的序列码放到扫描口403处，待显示屏402显示图书信息后，将书放到图书储存仓，第二电缸11带动顶板3夹紧图书；当书籍放满之后，机器人会根据扫描的图书信息进行轨迹规划，将书籍放回原位置，其放回动作即为取出动作的相反顺序。
Claims (3)
1.一种图书取放机器人，包括四个驱动单元（1）、车体（2）、顶板（3）、控制面板（4）、机械臂（5）、执行器（6）、升降臂（7）、基座（8）、第一电缸（9）、按键（401）、显示屏（402）、扫描口（403）、锂电池组（10）、第二电缸（11）、两根导向轴（12）、旋转电机（14），其特征在于：所述的车体（2）为长方体箱体，下侧四角开有四个方槽和圆孔，内部分为三个隔断，分别为机械臂部件仓（203），控制系统仓（202）和图书储存仓（201）；
所述的四个驱动单元（1）的驱动电机（104）分别固定安装在车体（2）下侧四角的方槽处；所述的两根导向轴（12）水平安装在车体（2）的图书储存仓（201）底部；所述的顶板（3）下部均布有三个凸台，其经过外侧两个凸台滑动安装在导向轴（12）上，在顶板（3）底侧加装有一个盖板（13）；所述的第二电缸（11）平行于导向轴置，其缸体固定安装在车体（2）的控制系统仓（202）底部；
所述的控制面板（4）水平放置，面板上扫描口（403）朝外固定安装在车体（2）的控制系统仓（202）顶部；所述的基座（8）为正方形管状结构，其固定安装在车体（2）的机械臂部件仓（203）顶部的横板中心，横板在基座（8）前后两侧开有圆孔；所述的升降臂（7）为长方体结构，其左右两侧加工有两个凸台，凸台中心开有与横板上圆孔同轴心的孔，所述的升降臂（7）滑动安装在基座（8）的内部；所述的第一电缸（9）竖直向上放置，其缸体固定安装在横板下侧，电缸的推杆穿过横板两侧的圆孔并固定安装在升降臂（7）两侧凸台的圆孔处；所述的旋转电机（14）竖直向上固定安装在升降臂（7）顶部的安装位置内；所述的机械臂（5）的大臂（501）左下侧有一圆孔，通过圆孔将其固定安装在旋转电机（14）的电机轴上；所述的执行器（6）的腕部电机（601）的电机轴固定安装在机械臂（5）前小臂（505）右侧的安装孔内；所述的锂电池组（10）固定安装在机械臂部件仓（203）的底部一侧；
所述的驱动单元（1）包括转向电机（101）、轮架（102）、轮子（103）、驱动电机（104），轮架（102）为倒置U形结构，左右两侧开有大小不同的两个圆形孔；所述的驱动电机（104）水平向左固定安装在大的圆形孔处；所述的轮子（103）一侧固定安装在驱动电机（104）的电机轴上，另一侧转动安装在轮架（102）小的圆形孔处；所述的转向电机（101）竖直向下安装，其电机轴与轮架（102）的顶端固定连接；
所述的控制面板（4）包括六个按键（401）、一个显示屏（402）、一个扫描口（403），所述的显示屏（402）固定安装在控制面板（4）右侧；所述的六个按键（401）安装在控制面板（4）左侧；所述的扫描口（403）安装在在显示屏（402）的上侧；
所述的机械臂（5）包括大臂（501）、第三电缸（502）、后小臂（503）、肘部电机（504）、前小臂（505），所述的大臂（501）是长方体结构，左下侧开有圆孔，右侧向内开有方槽，顶部靠右位置加工有凸台，凸台中心开有圆孔；所述的后小臂（503）为长方体结构，顶部有长方体凸台，凸台上开有圆孔，其左侧滑动安装在大臂（501）的方槽内；所述的第三电缸（502）水平向右放置，其缸体固定安装在大臂（501）上部的凸台上，伸缩杆固定安装在后小臂（503）上部的凸台处；所述的前小臂（505）与后小臂（503）铰接在一起；所述的肘部电机（504）固定安装在后小臂（503）右端，同时其电机轴固定安装在前小臂（505）上；
所述的执行器（6）包括腕部电机（601）、主支架（602）、摄像头（603）、弹簧（604）、动夹板（605）、凸轮（606）、步进电机（607），所述的主支架（602）为L形长板，其靠左外侧上部加工有凸台，下部加工有一圆孔，中部两侧加工有两个长方形短槽；所述的腕部电机（601）水平向左固定安装在凸台内部；所述的动夹板（605）垂直主支架（602）长端放置，并滑动安装在主支架（602）中部的短槽内；所述的弹簧（604）一端固定安装在主支架（602）上，另一端固定在动夹板（605）上，弹簧（604）呈压缩状态；所述的摄像头（603）固定安装在动夹板（605）和主支架（602）之间；所述的步进电机（607）水平向右放置并固定安装在主支架（602）外侧下部的圆孔处；所述的凸轮（606）固定安装在步进电机（607）的电机轴上，凸轮（606）与动夹板（605）组成凸轮顶杆机构。
2.根据权利要求1所述的一种图书取放机器人，其特征在于：所述的四个驱动单元（1）能够独立转向。
3.根据权利要求1所述的一种图书取放机器人，其特征在于：所述的扫描口（403）用于扫描书籍条码。
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