CN107414850A - 一种可自动整理图书的机器人 - Google Patents

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CN107414850A CN201710642463.1A CN201710642463A CN107414850A CN 107414850 A CN107414850 A CN 107414850A CN 201710642463 A CN201710642463 A CN 201710642463A CN 107414850 A CN107414850 A CN 107414850A
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Abstract

本发明公开了一种可自动整理图书的机器人，包括小车、升降机构、夹爪、图书识别器、转书机构、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；转书机构与夹爪对应，转书机构能够夹持并旋转图书；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。本发明能够识别出问题图书，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。

Description

一种可自动整理图书的机器人
技术领域
本发明涉及图书馆自动化设备技术领域，尤其涉及一种可自动整理图书的机器人。
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，研制一种可自动整理图书的机器人，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：一种可自动整理图书的机器人，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、转书机构、撑书器，小车上设置有控制柜、蓄电池，升降机构、转书机构安装在小车上，升降机构包括升降板、升降板上安装有旋转机构，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，图书识别器设置在夹爪上；转书机构与夹爪对应，转书机构能够夹持并旋转图书；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，所述小车、升降机构、夹爪、图书识别器、转书机构、旋转机构、旋转电机的控制端口、数据端口都连接控制柜中的控制器。
作为优化，所述撑书框与正面旋转电机电机轴的水平距离等于夹爪中心线与正面旋转电机电机轴之间的距离。
作为优化，所述转书机构包括右夹头、左夹头、左侧安装板、转书电机、右侧安装板，左夹头与右夹头相对设置，左夹头、右夹头的相对面为夹头顶面，左夹头、右夹头为回转体，左夹头、右夹头顶面的轮廓边倒角，左夹头安装在左侧安装板上，左夹头的底端安装有卡板，左夹头与左侧安装板之间设置有弹簧，右夹头的底部端面设置有导向孔、底部侧面设置有限位孔，转书电机安装在右侧安装板上，转书电机的输出轴上设置有档杆安装孔，转书电机的输出轴伸入导向孔中，档杆安装孔中安装档杆，档杆与限位孔对应，右夹头与右侧安装板之间设置有弹簧。
作为优化，所述左侧安装板安装左夹头的安装孔中设置有滑套。
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。
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.通过设置转书机构，只需要一个电机及简单机构，即可实现图书的翻转工作，节约了制造成本。
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，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1B区域的局部放大图。
图3为本发明一种实施例的总体结构图。
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左视图。
图6为本发明一种实施例的正视图。
图7为图5沿F-F方向的剖视图。
图8为右夹头俯视图。
图9为图8沿D-D方向的剖视图。
图10为夹爪的总体结构图。
图11为夹爪的内部结构图。
图12为图书识别器一种实施例的总体结构图。
图13为图书识别器一种实施例的内部结构图
图14为本发明一种实施例取书状态的总体结构图。
图15为本发明一种实施例放书状态的总体结构图。
图16为本发明从转书机构取放图书时的总体结构图。
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16为本发明的一种实施例，如图1至图6所示，一种可自动整理图书的机器人，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、转书机构7、撑书器8，小车3上设置有控制柜301、蓄电池，升降机构4、转书机构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，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；转书机构7与夹爪5对应，转书机构7能够夹持并旋转图书2。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。
如图4所示，所述撑书器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。
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；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。
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7所示，所述转书机构7包括右夹头701、左夹头702、左侧安装板703、转书电机706、右侧安装板708，左夹头702与右夹头701相对设置，左夹头702、右夹头701的相对面为夹头顶面，左夹头702、右夹头701为回转体，左夹头702、右夹头701顶面的轮廓边倒角，左夹头702安装在左侧安装板703上，左夹头702的底端安装有卡板705，左夹头702与左侧安装板703之间设置有弹簧704。如图8、图9所示，右夹头701的底部端面设置有导向孔7011、底部侧面设置有限位孔7012，转书电机706安装在右侧安装板708上，转书电机706的输出轴上设置有档杆安装孔，转书电机706的输出轴伸入导向孔7011中，档杆安装孔中安装档杆707，档杆707与限位孔7012对应，右夹头701与右侧安装板708之间设置有弹簧704。
所述左侧安装板703安装左夹头702的安装孔中设置有滑套。
如图10、图11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。通过设置码齐板507，当图书放置完毕后，旋转夹爪5使码齐板507正对图书2的书脊，然后设备整体靠近图书2，可实现图书2的前后码齐；通过控制小车3、升降机构4，将码齐板507插入图书2上方与书架1的空隙中，然后升降机构4下降，可实现图书2的上下码齐。
如图12、图13所示，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。由于条形码扫描器601的有效识别距离有限，夹爪5在夹取图书2过程中，条形码扫描器601有可能与图书2发生碰撞，通过设置导向套602、弹簧，使条形码扫描器601可以前后移动，避免了与图书2发生碰撞造成的问题，保护了条形码扫描器601，保障了取书的顺利进行。
图14为本发明取书状态的总体结构图，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；设备发现问题图书时，首先两旋转电机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，设备整体后移，然后旋转机构402旋转180度将图书2转向，最后将图书放至书架1正确的位置。
图15为本发明放书状态的总体结构图，如图所示，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，控制撑书框803翻转；4、控制码齐板507将图书2码齐。
图16为本发明从转书机构取放图书时的总体结构图，对于书脊面向书架1的图书，夹爪5夹取该图书2后，侧面旋转电机903向下翻转至图书2落入右夹头701与左夹头702之间，然后夹爪5松开，启动转书电机706将图书2旋转180度，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。
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)

1.一种可自动整理图书的机器人，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)、转书机构(7)、撑书器(8)，升降机构(4)、转书机构(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)，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；转书机构(7)与夹爪(5)对应，转书机构(7)能够夹持并旋转图书(2)；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所述的一种可自动整理图书的机器人，其特征是，所述撑书框(803)与正面旋转电机(901)电机轴的水平距离等于夹爪(5)中心线与正面旋转电机(901)电机轴之间的距离。
3.根据权利要求1所述的一种可自动整理图书的机器人，其特征是，所述转书机构(7)包括右夹头(701)、左夹头(702)、左侧安装板(703)、转书电机(706)、右侧安装板(708)，左夹头(702)与右夹头(701)相对设置，左夹头(702)、右夹头(701)的相对面为夹头顶面，左夹头(702)、右夹头(701)为回转体，左夹头(702)、右夹头(701)顶面的轮廓边倒角，左夹头(702)安装在左侧安装板(703)上，左夹头(702)的底端安装有卡板(705)，左夹头(702)与左侧安装板(703)之间设置有弹簧(704)，右夹头(701)的底部端面设置有导向孔(7011)、底部侧面设置有限位孔(7012)，转书电机(706)安装在右侧安装板(708)上，转书电机(706)的输出轴上设置有档杆安装孔，转书电机(706)的输出轴伸入导向孔(7011)中，档杆安装孔中安装档杆(707)，档杆(707)与限位孔(7012)对应，右夹头(701)与右侧安装板(708)之间设置有弹簧(704)。
4.根据权利要求1所述的一种可自动整理图书的机器人，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所述的一种可自动整理图书的机器人，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所述的一种可自动整理图书的机器人，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所述的一种可自动整理图书的机器人，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所述的一种可自动整理图书的机器人，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所述的一种可自动整理图书的机器人，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所述的一种可自动整理图书的机器人，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。
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