CN107627296A - 一种图书自动整理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种图书自动整理系统，包括水平移动机构、竖直移动机构、伸缩机构、旋转机构、夹爪、图书识别器、滑槽、撑书器，水平移动机构安装在书架上，竖直移动机构安装在水平移动机构的移动板上，竖直移动机构包括升降板，伸缩机构安装在升降板上，旋转机构安装在伸缩机构的伸缩杆上，旋转机构包括转接板，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；撑书器设置在夹爪下方，撑书器包括推杆、撑书框、连接件；滑槽设置在书架的侧面，滑槽倾斜设置。本发明能够识别出问题图书，将问题图书取出纠正至正确方向，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，减轻了管理人员的工作负担。

Description

一种图书自动整理系统

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书籍自动整理机器人。

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，研制一种图书自动整理系统，该系统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：一种图书自动整理系统，设置在图书馆内，用于整理书架上摆放错误的图书，包括水平移动机构、竖直移动机构、伸缩机构、旋转机构、夹爪、图书识别器、滑槽、撑书器，水平移动机构安装在书架上，竖直移动机构安装在水平移动机构的移动板上，竖直移动机构包括升降板，伸缩机构安装在升降板上，旋转机构安装在伸缩机构的伸缩杆上，旋转机构包括旋转电机、转接板，转接板连接旋转电机的输出轴，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；撑书器设置在夹爪下方，撑书器包括推杆、撑书框、连接件，推杆通过连接件安装在升降板上，撑书框安装在推杆的伸缩杆上，撑书框的主体为一水平的U形框，撑书框的远推杆端为开口的尖头；滑槽设置在书架的侧面，滑槽倾斜设置。滑槽设置有多个滚轮，滑槽连接相邻的书架，滑槽能够将本书架侧的图书传送至相邻书架。水平移动机构、竖直移动机构带动图书识别器逐一对图书进行识别并识别出问题图书，夹爪能够将问题图书取出，并通过夹爪的翻转、旋转机构的旋转将图书纠正至正确方向，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。

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与螺杆对应的内螺纹，导杆与螺杆平行，爪臂上设置有与导杆对应的导向孔。翻转电机旋转可实现图书的翻转,夹持电机旋转可通过螺杆控制左爪与右爪的开合。

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，动力轮、夹书轮为齿轮，夹书轮通过同步带或中间齿与动力轮连接；或者动力轮、夹书轮为链轮，夹书轮通过链条与动力轮连接。

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，所述推杆轴线与旋转电机电机轴的水平距离等于图书识别器与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。书架、图书的高度都是已知的，且尽量将相同高度的图书放置在一层，条形码扫描器只需沿特定高度扫描即可逐一读取一层图书的条形码，如果图书放反则条形码也会是反的。

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，所述竖直移动机构还包括立柱、同步带同步带轮传动机构、导杆，导杆的两端通过安装板连接立柱，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.本发明能够识别出问题图书，夹爪能够将问题图书取出，并通过夹爪的翻转、旋转机构的旋转将图书纠正至正确方向，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。伸缩机构、推杆为电动推杆。

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，通过控制水平移动机构、竖直移动机构，将夹爪插入图书上方与书架的空隙中，然后竖直移动机构下降、伸缩机构伸出，可实现图书的码齐。

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。

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1 L区域的局部放大图。

图3为本发明一种实施例工作状态隐藏书架后的总体结构图。

图4、图5为图3 M区域的局部放大图，其中图4为发现书脊朝向书架的图书时，取书状态的效果图，图5为放书状态的效果图。

图6为夹爪的总体结构图。

图7为夹爪的内部结构图。

图8为夹爪的俯视图。

图9为图8沿F-F方向的剖视图。

图10为图9沿G-G方向的剖视图。

图11、12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12为本发明的一种实施例，如图1至图5所示，一种图书自动整理系统，设置在图书馆内，用于整理书架1上摆放错误的图书2，包括水平移动机构3、竖直移动机构4、伸缩机构10、旋转机构9、夹爪5、图书识别器6、滑槽7、撑书器8，水平移动机构3安装在书架1上，竖直移动机构4安装在水平移动机构3的移动板301上，竖直移动机构4包括升降板401，伸缩机构10安装在升降板401上，旋转机构9安装在伸缩机构10的伸缩杆1001上，旋转机构9包括旋转电机901、转接板902，转接板902连接旋转电机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设置在夹爪5下方，撑书器8包括推杆801、撑书框802、连接件803，推杆801通过连接件803安装在升降板401上，撑书框802安装在推杆801的伸缩杆上，撑书框802的主体为一水平的U形框，撑书框802的远推杆801端为开口的尖头；滑槽7设置在书架1的侧面，滑槽7倾斜设置。滑槽7设置有多个滚轮，滑槽7连接相邻的书架1，滑槽7能够将本书架1侧的图书2传送至相邻书架1。水平移动机构3、竖直移动机构4带动图书识别器6逐一对图书2进行识别并识别出问题图书，夹爪5能够将问题图书2取出，并通过夹爪5的翻转、旋转机构9的旋转将图书2纠正至正确方向，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。伸缩机构10、推杆801为电动推杆。水平移动机构3为电机带动的同步带同步带轮传动机构。

如图3所示，所述竖直移动机构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连接立柱402，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。

所述推杆801轴线与旋转电机901电机轴的水平距离等于图书识别器6与旋转电机901电机轴之间的距离。

如图6至图10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上分别设置有与螺杆53对应的内螺纹，导杆54与螺杆53平行，爪臂515上设置有与导杆54对应的导向孔。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。

如图8所示，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，动力轮513、夹书轮511为齿轮，夹书轮511通过同步带512或中间齿与动力轮513连接；或者动力轮513、夹书轮511为链轮，夹书轮511通过链条与动力轮513连接。

如图11、图12所示，所述夹书轮511与图书2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2的接触面设置有耐磨层。

所述夹爪5上还设置有码齐板507，码齐板507垂直于夹爪5。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，通过控制水平移动机构3、竖直移动机构4，将夹爪5插入图书2上方与书架1的空隙中，然后竖直移动机构4下降、伸缩机构10伸出，可实现图书2的码齐。

如图9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。

设备取书时，推杆801处于收缩状态，首先夹爪5对准预取图书2，夹爪5张开至略大于书厚；然后伸缩机构10伸出至夹爪5插入图书2间隙一段距离；夹爪5闭合夹取图书，伸缩机构10收缩，完成取书。

图5为本发明放书状态的总体结构图。向书架上放置图书时，推杆801处于伸出状态，撑书框802位于图书2下方，图书2放置步骤如下：a、推杆801伸出，撑书框802先将书架1上的图书2撑开；b、伸缩机构10伸出，预要放置的图书2进入撑书框802上方的空隙；c、夹爪5松开，图书2落入撑书框802中；d、夹爪5重新夹紧图书2，推杆801收缩将撑书框802拖出；e、夹爪5松开，取出夹爪5。

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，其中对于正确位置不是本书架1的图书2，通过滑槽7将该图书2传送至相邻书架1，直至到其所在的书架1，然后再通过夹爪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，先将图书2放置到书架1的空闲位置，然后旋转电机901旋转180度后夹取该图书，旋转电机901旋转180度转回撑书器8侧，然后通过放书步骤将该图书2放置到书架1即可。

对于书脊面向书架1的图书，处理步骤如下：a、夹爪5上移，控制夹爪5取书；b、翻转电机514控制图书旋转180度；c、此时如果图书的方向已经正确，则控制图书所在侧的推杆801伸出，使撑书框802位于图书下方，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，则旋转180度后则是正确方向，处理方法如下：先将图书2放置到书架1的空闲位置，然后旋转电机901旋转180度后夹取该图书，旋转电机901旋转180度转回撑书器8侧，然后通过放书步骤将该图书2放置到书架1即可。步骤a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201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)

1.一种图书自动整理系统，设置在图书馆内，用于整理书架(1)上摆放错误的图书(2)，其特征在于：包括水平移动机构(3)、竖直移动机构(4)、伸缩机构(10)、旋转机构(9)、夹爪(5)、图书识别器(6)、滑槽(7)、撑书器(8)，水平移动机构(3)安装在书架(1)上，竖直移动机构(4)安装在水平移动机构(3)的移动板(301)上，竖直移动机构(4)包括升降板(401)，伸缩机构(10)安装在升降板(401)上，旋转机构(9)安装在伸缩机构(10)的伸缩杆(1001)上，旋转机构(9)包括旋转电机(901)、转接板(902)，转接板(902)连接旋转电机(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)设置在夹爪(5)下方，撑书器(8)包括推杆(801)、撑书框(802)、连接件(803)，推杆(801)通过连接件(803)安装在升降板(401)上，撑书框(802)安装在推杆(801)的伸缩杆上，撑书框(802)的主体为一水平的U形框，撑书框(802)的远推杆(801)端为开口的尖头；滑槽(7)设置在书架(1)的侧面，滑槽(7)倾斜设置。

2.根据权利要求1所述的一种图书自动整理系统，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)上分别设置有与螺杆(53)对应的内螺纹，导杆(54)与螺杆(53)平行，爪臂(515)上设置有与导杆(54)对应的导向孔。

3.根据权利要求2所述的一种图书自动整理系统，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所述的一种图书自动整理系统，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，动力轮(513)、夹书轮(511)为齿轮，夹书轮(511)通过同步带(512)或中间齿与动力轮(513)连接；或者动力轮(513)、夹书轮(511)为链轮，夹书轮(511)通过链条与动力轮(513)连接。

5.根据权利要求2所述的一种图书自动整理系统，其特征是，所述夹书轮(511)与图书(2)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(2)的接触面设置有耐磨层。

6.根据权利要求1所述的一种图书自动整理系统，其特征是，所述推杆(801)轴线与旋转电机(901)电机轴的水平距离等于图书识别器(6)与旋转电机(901)电机轴之间的距离。

7.根据权利要求2所述的一种图书自动整理系统，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所述的一种图书自动整理系统，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所述的一种图书自动整理系统，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所述的一种图书自动整理系统，其特征是，所述竖直移动机构(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)连接立柱(402)，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。