CN107457763A - 一种可自动调整书籍位置的机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可自动调整书籍位置的机器人，包括小车、升降机构、夹爪、图书识别器、撑书器，升降机构安装在小车上，升降机构包括升降板，升降板上安装有正面旋转电机，转接板连接正面旋转电机的输出轴，夹爪安装在转接板上，图书识别器设置在夹爪上；夹爪能够夹持并翻转图书；撑书器包括延伸杆、撑书框、旋转电机，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，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。
Description
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调整书籍位置的机器人。
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，研制一种可自动调整书籍位置的机器人，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：一种可自动调整书籍位置的机器人，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、撑书器，小车上设置有控制柜、蓄电池，升降机构安装在小车上，升降机构包括升降板，升降板上安装有正面旋转电机，转接板连接正面旋转电机的输出轴，夹爪安装在转接板上，图书识别器设置在夹爪上；夹爪能够夹持并翻转图书；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、图书识别器、正面旋转电机、翻转电机、夹持电机、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，所述夹爪包括左爪、右爪，左爪与右爪对称设置，左爪与右爪都包括爪臂、夹书轮、翻转电机，夹书轮通过转轴安装在爪臂上，夹书轮连接翻转电机的电机轴，左爪与右爪上的夹书轮相对设置；所述夹爪还包括螺杆、导杆、夹持电机，螺杆连接夹持电机的电机轴，螺杆上设置有两段转向相反的外螺纹，左爪、右爪的爪臂上分别设置有对应的内螺纹，导杆与螺杆平行，爪臂上设置有对应的导向孔。
作为优化，所述夹书轮设置在爪臂的近书架端，夹书轮高出爪臂的相对面，爪臂的近书架端为尖头形。
作为优化，所述左爪与右爪还包括动力轮，动力轮连接翻转电机的电机轴，夹书轮通过同步带或中间齿与动力轮连接。
作为优化，所述夹书轮与图书的接触面为圆面，圆面的轮廓边设置有倒角，夹书轮与图书的接触面设置有耐磨层。
作为优化，所述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，所述夹爪上还设置有码齐板，码齐板垂直于夹爪。
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。
3.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，将夹爪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。
4.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。
5.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。
6.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1J区域的局部放大图。
图3、图4为本发明发现书脊朝向书架的图书时，取书状态的总体结构图。
图5为本发明一种实施例的左视图。
图6为本发明夹爪夹持并翻转“书脊朝向书架的图书”后的总体结构图。
图7为本发明放书状态的总体结构图。
图8为夹爪的总体结构图。
图9为夹爪的内部结构图。
图10为夹爪的俯视图。
图11为图10沿F-F方向的剖视图。
图12为图11沿G-G方向的剖视图。
图13、14为夹书轮的总体结构图。
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14为本发明的一种实施例，如图1至图5所示，一种可自动调整书籍位置的机器人，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、撑书器8，小车3上设置有控制柜301、蓄电池，升降机构4安装在小车3上，升降机构4包括升降板401，升降板401上安装有正面旋转电机901，转接板902连接正面旋转电机901的输出轴，夹爪5安装在转接板902上，图书识别器6设置在夹爪5上；夹爪5能够夹持并翻转图书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。
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。
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。
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。
所述小车3、升降机构4、图书识别器6、正面旋转电机901、翻转电机514、夹持电机55、旋转电机802的控制端口、数据端口都连接控制柜302中的控制器。
如图8至图12所示，所述夹爪5包括左爪51、右爪52，左爪51与右爪52对称设置，左爪51与右爪52都包括爪臂515、夹书轮511、翻转电机514，夹书轮511通过转轴安装在爪臂515上，夹书轮511连接翻转电机514的电机轴，左爪51与右爪52上的夹书轮511相对设置；所述夹爪5还包括螺杆53、导杆54、夹持电机55，螺杆53连接夹持电机55的电机轴，螺杆53上设置有两段转向相反的外螺纹，左爪51、右爪52的爪臂515上分别设置有对应的内螺纹，导杆54与螺杆53平行，爪臂515上设置有对应的导向孔。所述夹书轮511设置在爪臂515的近书架1端，夹书轮511高出爪臂515的相对面，爪臂515的近书架1端为尖头形。所述左爪51与右爪52还包括动力轮513，动力轮513连接翻转电机514的电机轴，夹书轮511通过同步带512或中间齿与动力轮513连接。所述夹书轮511与图书的接触面为圆面，圆面的轮廓边设置有倒角，夹书轮511与图书的接触面设置有耐磨层。
翻转电机514,旋转可实现图书2的翻转,夹持电机55旋转可通过螺杆53控制左爪51与右爪52的开合。
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，将夹爪5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。
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。
所述小车3、升降机构4、图书识别器6、正面旋转电机901、翻转电机514、夹持电机55、旋转电机802的控制端口、数据端口都连接控制柜302中的控制器。
如图11、图12所示，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。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。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。
设备取书时，首先夹爪5对准预取图书，夹爪5张开至略大于书厚；然后设备整体靠近书架至夹爪5插入图书间隙一段距离；夹爪5闭合夹取图书，设备整体远离书架，完成取书。
图7为本发明放书状态的总体结构图。向书架1上放置图书时，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。
当图书识别器6检测到图书2放置方向正确但位置不正确时，通过夹爪5将图书2取出后放至正确的位置。
对于书脊面向读者但书脊上的文字方向放反的图书，夹爪5夹取该图书后，正面旋转电机901翻转180度，将图书2转向后，经过放书步骤将图书2放至正确的位置。
对于书脊面向书架1的图书，处理步骤如下：1、夹爪5上移，控制夹爪5取书；2、如图6所示，翻转电机514控制图书旋转180度；3、此时如果图书的方向已经正确，则将图书所在侧的撑书框803旋转至水平，撑书框803围绕图书2，通过放书步骤将该图书2放置到书架1即可；如果此时书脊上文字方向是反的，则经正面旋转电机901旋转180度后是正确方向，经撑书器8放置到书架1正确位置即可。步骤1中控制夹爪5上移的目的是实现步骤2完成后，条形码扫描器601能够与图书上的条形码正对。
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)
1.一种可自动调整书籍位置的机器人，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)、撑书器(8)，小车(3)上设置有控制柜(301)、蓄电池，升降机构(4)安装在小车(3)上，升降机构(4)包括升降板(401)，升降板(401)上安装有正面旋转电机(901)，转接板(902)连接正面旋转电机(901)的输出轴，夹爪(5)安装在转接板(902)上，图书识别器(6)设置在夹爪(5)上；夹爪(5)能够夹持并翻转图书(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所述的一种可自动调整书籍位置的机器人，其特征是，所述夹爪(5)包括左爪(51)、右爪(52)，左爪(51)与右爪(52)对称设置，左爪(51)与右爪(52)都包括爪臂(515)、夹书轮(511)、翻转电机(514)，夹书轮(511)通过转轴安装在爪臂(515)上，夹书轮(511)连接翻转电机(514)的电机轴，左爪(51)与右爪(52)上的夹书轮(511)相对设置；所述夹爪(5)还包括螺杆(53)、导杆(54)、夹持电机(55)，螺杆(53)连接夹持电机(55)的电机轴，螺杆(53)上设置有两段转向相反的外螺纹，左爪(51)、右爪(52)的爪臂(515)上分别设置有对应的内螺纹，导杆(54)与螺杆(53)平行，爪臂(515)上设置有对应的导向孔。
3.根据权利要求2所述的一种可自动调整书籍位置的机器人，其特征是，所述夹书轮(511)设置在爪臂(515)的近书架(1)端，夹书轮(511)高出爪臂(515)的相对面，爪臂(515)的近书架(1)端为尖头形。
4.根据权利要求2所述的一种可自动调整书籍位置的机器人，其特征是，所述左爪(51)与右爪(52)还包括动力轮(513)，动力轮(513)连接翻转电机(514)的电机轴，夹书轮(511)通过同步带(512)或中间齿与动力轮(513)连接。
5.根据权利要求2所述的一种可自动调整书籍位置的机器人，其特征是，所述夹书轮(511)与图书的接触面为圆面，圆面的轮廓边设置有倒角，夹书轮(511)与图书的接触面设置有耐磨层。
6.根据权利要求1所述的一种可自动调整书籍位置的机器人，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。
7.根据权利要求2所述的一种可自动调整书籍位置的机器人，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)。
8.根据权利要求1所述的一种可自动调整书籍位置的机器人，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)。
9.根据权利要求8所述的一种可自动调整书籍位置的机器人，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。
10.根据权利要求1所述的一种可自动调整书籍位置的机器人，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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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20171212 |
|
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |