CN107351055A - 一种位置纠错机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种位置纠错机器人，包括小车、升降机构、夹爪、图书识别器、滑移机构、撑书器，升降机构包括升降板，升降板上安装有旋转机构，夹爪安装在旋转机构上，图书识别器设置在夹爪上；滑移机构包括平移机构、斜滑道，斜滑道安装在平移机构的移动板上，斜滑道的远书架端高于近书架端，斜滑道的底部设置有多个滚轮，斜滑道与夹爪对应；撑书器包括延伸杆、撑书框、旋转电机，延伸杆的一端安装在安装块上、另一端安装旋转电机，撑书框连接旋转电机的电机轴，撑书框在升降机构两侧对称设置两个。本发明能够识别出问题图书、取出、翻转至正确方向，并放至正确位置，有效提高了图书馆的服务质量，减少了图书管理人员的工作负担。

Description

一种位置纠错机器人
技术领域
本发明涉及图书馆自动化设备技术领域，尤其涉及一种图书馆用书籍位置纠错机器人。
背景技术
目前各地图书馆为了方便读者查找书，通常都把图书垂直放置在书架内并将书脊面向读者、书脊上的文字正向。而读者在放置图书时经常会将书脊面向书架，或者往往不注意书脊上的文字方向，经常出现倒放的情况；为方便读者找书，图书馆的图书都是分类摆放的，而读者在选书过程中往往随意变更图书的位置，给其他读者找书造成不便。
现有的图书馆都是通过人工对书架上的图书进行整理，费时费力，现有技术还没有能够对图书馆书架上的图书进行自动整理的设备。
发明内容
本发明针对现有图书馆图书整理设备的不足，研制一种位置纠错机器人，该装置能够自动识别出摆放错误的图书，并将图书转向后放至正确的位置，有效提高了图书馆的服务质量，方便了读者找书，同时减少了图书管理人员的工作负担。
本发明解决技术问题的技术方案为：一种位置纠错机器人，设置在图书馆内，图书摆放在书架上，所述机器人包括小车、升降机构、夹爪、图书识别器、滑移机构、撑书器，小车上设置有控制柜、蓄电池，升降机构、滑移机构安装在小车上，升降机构包括升降板，升降板上安装有旋转机构，夹爪安装在旋转机构上，图书识别器设置在夹爪上；滑移机构包括平移机构、斜滑道，斜滑道安装在平移机构的移动板上，斜滑道的远书架端高于近书架端，斜滑道的底部设置有多个滚轮，斜滑道与夹爪对应；撑书器包括延伸杆、撑书框、旋转电机，延伸杆的一端安装在安装块上、另一端安装旋转电机，撑书框与延伸杆的远安装块端通过活动轴连接，撑书框连接旋转电机的电机轴，撑书框的远延伸杆端为尖头形，撑书框在升降机构两侧对称设置两个。
作为优化，小车、升降机构、夹爪、图书识别器、滑移机构、旋转电机的控制端口或数据端口都连接控制柜中的控制器。
作为优化，所述撑书框竖直中心面与正面旋转电机电机轴之间的水平距离等于夹爪竖直中心面与正面旋转电机电机轴之间的距离。
作为优化，所述旋转机构包括正面旋转电机、转接板、侧面旋转电机，转接板为L形板，正面旋转电机安装在升降板上，转接板连接正面旋转电机的输出轴，侧面旋转电机安装在转接板上，夹爪连接侧面旋转电机的输出轴。
作为优化，所述升降机构还包括立柱、同步带同步带轮传动机构、导杆，导杆的两端通过安装板安装在立柱上，升降板安装在导杆上，同步带同步带轮传动机构包括两个同步带轮、一条同步带，两同步带轮分别设置在导杆的两端，同步带与两同步带轮啮合，升降板连接同步带，其中一同步带轮的转轴连接电机。
作为优化，所述夹爪包括左爪、右爪、齿条、主动齿、辅助齿、夹爪电机，左爪与右爪对称设置，左爪与右爪的后端设置有轮齿，齿条设置在左爪与右爪之间，左爪、右爪、主动齿、辅助齿分别与齿条啮合，夹爪电机的输出轴连接主动齿的旋转轴。
作为优化，所述夹爪上还设置有码齐板，码齐板垂直于夹爪，码齐板的高度超出夹爪最高点。
作为优化，所述图书识别器包括条形码扫描器，图书书脊的中心横向设置有条形码。
作为优化，所述条形码扫描器安装在导向套中，导向套内设置有弹簧，弹簧的一端接触条形码扫描器后端、一端接触导向套内壁。
作为优化，所述图书识别器包括摄像头，控制柜设置有图像识别系统。
作为优化，所述小车的车轮为麦克纳姆轮。
作为优化，所述平移机构为滚珠丝杠带动的移动平台。
本发明的有益效果：
1.本发明的小车、升降机构将图书识别器送至工作位置，图书识别器能够识别出问题图书，设备能够自动将问题图书取出、翻转至正确方向，并放至正确位置，有效提高了图书馆的服务质量，方便了读者找书，同时减少了图书管理人员的工作负担。
2.滑移机构通过重力实现图书的位置变换，实现了图书的侧面变向，降低了设计难度，节约了制作成本。
3.通过设置撑书器可以将书架上的图书撑开，方便设备将图书放回书架。
4.通过设置码齐板，当图书放置完毕后，旋转夹爪使码齐板正对图书的书脊，然后设备整体靠近图书，可实现图书的前后码齐；通过控制小车、升降机构、旋转机构，将码齐板插入图书上方与书架的空隙中，然后升降机构下降，可实现图书的上下码齐。
5.由于条形码扫描器的有效识别距离有限，夹爪在夹取图书过程中，条形码扫描器有可能与图书发生碰撞，通过设置导向套、弹簧，使条形码扫描器可以前后移动，避免了与图书发生碰撞造成的问题，保护了条形码扫描器，保障了取书的顺利进行。
6.通过安装摄像头，利用图像识别技术判断图书是否放反，可以进行批量识别，有效提高了工作效率。
7.通过将小车的车轮设置为麦克纳姆轮，使小车可以方便的前后左右自由移动，增加了设备的灵活度，提高了工作效率
附图说明
图1为本发明一种实施例工作状态的总体结构图。
图2为图1C区域的局部放大图。
图3为本发明一种实施例取书状态的总体结构图。
图4为图3E区域的局部放大图。
图5为本发明一种实施例的正视图。
图6为夹爪的总体结构图。
图7为夹爪的内部结构图。
图8为图书识别器一种实施例的总体结构图。
图9为图书识别器一种实施例的内部结构图。
图10、图11为本发明对书脊朝向书架的图书进行处理的工作状态图。
图12本发明放书状态的总体结构图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合附图来详细解释本发明的实施方式。
图1至图12为本发明的一种实施例，如图1至图5所示，一种位置纠错机器人，设置在图书馆内，图书2摆放在书架1上，所述机器人包括小车3、升降机构4、夹爪5、图书识别器6、滑移机构7、撑书器8，小车3上设置有控制柜301、蓄电池，升降机构4、滑移机构7安装在小车3上，升降机构4包括升降板401，升降板401上安装有旋转机构9，如图4所示，旋转机构9包括正面旋转电机901、转接板902、侧面旋转电机903，转接板902为L形板，正面旋转电机901安装在升降板401上，转接板902连接正面旋转电机901的输出轴，侧面旋转电机903安装在转接板902上，夹爪5连接侧面旋转电机903的输出轴，图书识别器6设置在夹爪5上；滑移机构7包括平移机构701、斜滑道702，斜滑道702安装在平移机构701的移动板上，斜滑道702的远书架1端高于近书架1端，斜滑道702的底部设置有多个滚轮703，斜滑道702与夹爪5对应；撑书器8包括延伸杆801、撑书框803、旋转电机802，延伸杆801的一端安装在安装块401上、另一端安装旋转电机802，撑书框803与延伸杆801的远安装块401端通过活动轴连接，撑书框803连接旋转电机802的电机轴，撑书框803的远延伸杆801端为尖头形，撑书框803在升降机构4两侧对称设置两个，撑书框竖直中心面与正面旋转电机电机轴之间的水平距离等于夹爪竖直中心面与正面旋转电机电机轴之间的距离；小车3、升降机构4、夹爪5、图书识别器6、滑移机构7、旋转电机802的控制端口或数据端口都连接控制柜301中的控制器。
所述小车3的车轮为麦克纳姆轮。通过将小车3的车轮设置为麦克纳姆轮，使小车3可以方便的前后左右自由移动，增加了设备的灵活度，提高了工作效率。所述平移机构701为滚珠丝杠带动的移动平台。
小车3、升降机构4将图书识别器6送至工作位置，图书识别器6能够识别出问题图书，设备能够自动将问题图书取出、翻转至正确方向，并放至正确位置，有效提高了图书馆的服务质量，方便了读者找书，同时减少了图书管理人员的工作负担。通过设置撑书器8可以将书架1上的图书2撑开，方便设备将图书2放回书架1。
如图5所示，所述升降机构4还包括立柱402、同步带同步带轮传动机构403、导杆404，导杆404的两端通过安装板405安装在立柱402上，升降板401安装在导杆404上，同步带同步带轮传动机构403包括两个同步带轮、一条同步带，两同步带轮分别设置在导杆404的两端，同步带与两同步带轮啮合，升降板401连接同步带，其中一同步带轮的转轴连接电机。
如图6至图9所示，所述夹爪5包括左爪501、右爪502、齿条503、主动齿504、辅助齿505、夹爪电机506，左爪501与右爪502对称设置，左爪501与右爪502的后端设置有轮齿，齿条503设置在左爪501与右爪502之间，左爪501、右爪502、主动齿504、辅助齿505分别与齿条503啮合，夹爪电机506的输出轴连接主动齿504的旋转轴。
所述夹爪5上还设置有码齐板507，码齐板507垂直于夹爪5，码齐板507的高度超出夹爪5最高点。当图书放置完毕后，旋转夹爪使码齐板正对图书的书脊，然后设备整体靠近图书，可实现图书的前后码齐；通过控制小车3、升降机构4、旋转机构9，将码齐板插入图书上方与书架的空隙中，然后升降机构下降，可实现图书的上下码齐。
所述图书识别器6包括条形码扫描器601，图书2书脊的中心横向设置有条形码201。书架1、图书2的高度都是已知的，且尽量将相同高度的图书2放置在一层，条形码扫描器601只需沿特定高度扫描即可逐一读取一层图书的条形码201，如果图书2放反则条形码也会是反的。所述条形码扫描器601安装在导向套602中，导向套602内设置有弹簧，弹簧的一端接触条形码扫描器601后端、一端接触导向套602内壁。
图书识别器6能够识别出位置摆放错误的图书，并通过夹爪5将图书2取出后放至正确的位置；如图3所示为设备发现问题图书时，取书状态的总体结构图，该状态下撑书框803向上翻起。取图书过程：首先旋转电机802旋转，带动撑书框803向上翻转；设备控制夹爪5对准预取的图书，夹爪5张开至略大于书厚；然后夹爪5插入图书间隙一段距离；夹爪5闭合夹取图书，控制夹爪5远离书架，完成取书。
对于书脊朝向读者但书脊方向放反的图书，夹爪5夹取该图书后，正面旋转电机901旋转180度，最后将图书放至书架1正确的位置。
图10、图11为对书脊朝向书架的图书进行处理的工作状态图，对于书脊面向书架1的图书，如图10所示，夹取该图书2后，侧面旋转电机903向远书架1侧翻转至图书2与斜滑道702平行；然后升降机构4控制升降板401下降将图书2放入斜滑道702中。如图11所示，夹爪5松开后，图书2在重力作用下滑至斜滑道702的底部，然后侧面旋转电机903向近书架1侧翻转至夹爪5与图书2平行；平移机构701动作将图书2移至夹爪5下方，升降机构4控制升降板401下降，夹爪5从新夹取图书；此时如果图书2的方向已经正确则直接将图书2放置到书架1上的正确位置即可；如果图书的方向是反的，则经正面旋转电机901旋转180度后则是正确方向，经撑书器8放置到书架1正确位置即可。
对于放置方式正确但放置位置错误的图书，取书后直接将图书2放置到书架1的正确位置。
图12是设备将图书2放回书架1的状态图，图书2所在一侧的撑书框803翻转至水平状态，图书2位于撑书框803正上方，且撑书框803的前端尖头距离书架1的距离比预要放置图书2距离书架1的距离近。
图书2放置步骤如下：1、夹爪5向书架1移动，撑书框803先将书架1上的图书2撑开，同时预要放置图书2进入该空隙；2、夹爪5松开，图书2落至书架1上；3、控制夹爪5连同撑书框803一同上升直至撑书框803与图书2脱离，4、控制码齐板507将图书2码齐。
上述虽然结合附图对发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种位置纠错机器人，设置在图书馆内，图书(2)摆放在书架(1)上，其特征在于：所述机器人包括小车(3)、升降机构(4)、夹爪(5)、图书识别器(6)、滑移机构(7)、撑书器(8)，小车(3)上设置有控制柜(301)、蓄电池，升降机构(4)、滑移机构(7)安装在小车(3)上，升降机构(4)包括升降板(401)，升降板(401)上安装有旋转机构(9)，夹爪(5)安装在旋转机构(9)上，图书识别器(6)设置在夹爪(5)上；滑移机构(7)包括平移机构(701)、斜滑道(702)，斜滑道(702)安装在平移机构(701)的移动板上，斜滑道(702)的远书架(1)端高于近书架(1)端，斜滑道(702)的底部设置有多个滚轮(703)，斜滑道(702)与夹爪(5)对应；撑书器(8)包括延伸杆(801)、撑书框(803)、旋转电机(802)，延伸杆(801)的一端安装在安装块(401)上、另一端安装旋转电机(802)，撑书框(803)与延伸杆(801)的远安装块(401)端通过活动轴连接，撑书框(803)连接旋转电机(802)的电机轴，撑书框(803)的远延伸杆(801)端为尖头形，撑书框(803)在升降机构(4)两侧对称设置两个。
2.根据权利要求1所述的一种位置纠错机器人，其特征是，所述旋转机构(9)包括正面旋转电机(901)、转接板(902)、侧面旋转电机(903)，转接板(902)为L形板，正面旋转电机(901)安装在升降板(401)上，转接板(902)连接正面旋转电机(901)的输出轴，侧面旋转电机(903)安装在转接板(902)上，夹爪(5)连接侧面旋转电机(903)的输出轴。
3.根据权利要求1所述的一种位置纠错机器人，其特征是，所述升降机构(4)还包括立柱(402)、同步带同步带轮传动机构(403)、导杆(404)，导杆(404)的两端通过安装板(405)安装在立柱(402)上，升降板(401)安装在导杆(404)上，同步带同步带轮传动机构(403)包括两个同步带轮、一条同步带，两同步带轮分别设置在导杆(404)的两端，同步带与两同步带轮啮合，升降板(401)连接同步带，其中一同步带轮的转轴连接电机。
4.根据权利要求1所述的一种位置纠错机器人，其特征是，所述夹爪(5)包括左爪(501)、右爪(502)、齿条(503)、主动齿(504)、辅助齿(505)、夹爪电机(506)，左爪(501)与右爪(502)对称设置，左爪(501)与右爪(502)的后端设置有轮齿，齿条(503)设置在左爪(501)与右爪(502)之间，左爪(501)、右爪(502)、主动齿(504)、辅助齿(505)分别与齿条(503)啮合，夹爪电机(506)的输出轴连接主动齿(504)的旋转轴。
5.根据权利要求4所述的一种位置纠错机器人，其特征是，所述夹爪(5)上还设置有码齐板(507)，码齐板(507)垂直于夹爪(5)，码齐板(507)的高度超出夹爪(5)最高点。
6.根据权利要求1所述的一种位置纠错机器人，其特征是，所述图书识别器(6)包括条形码扫描器(601)，图书(2)书脊的中心横向设置有条形码(201)。
7.根据权利要求6所述的一种位置纠错机器人，其特征是，所述条形码扫描器(601)安装在导向套(602)中，导向套(602)内设置有弹簧，弹簧的一端接触条形码扫描器(601)后端、一端接触导向套(602)内壁。
8.根据权利要求1所述的一种位置纠错机器人，其特征是，所述图书识别器(6)包括摄像头，控制柜(302)设置有图像识别系统。
9.根据权利要求1所述的一种位置纠错机器人，其特征是，所述小车(3)的车轮为麦克纳姆轮。
10.根据权利要求1所述的一种位置纠错机器人，其特征是，所述平移机构(701)为滚珠丝杠带动的移动平台。
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