CN108527311A - 一种图书管理机器人 - Google Patents

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刘运通
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Abstract

本发明公开了一种图书管理机器人，包括控制系统、AGV小车、转动机构、机械手、摄像头模块、RFID阅读器和放置架，所述转动机构和放置架设置在AGV小车之上，所述机械手设置在转动机构上；所述控制系统包括树莓派控制器和无线传输模块，所述无线传输模块可与外部的云端服务器连接，所述树莓派控制器与所述无线传输模块连接，所述树莓派控制器可通过无线传输模块接收所述云端服务器的指令；所述树莓派控制器分别与所述AGV小车、转动机构、机械手、摄像头模块和RFID阅读器电连接。通过云端服务器和树莓派控制器对机器人的各个部件进行控制，从而实现取书还书的自动化操作，极大地提高图书整理的效率，形成一个更有效和更规范的图书馆管理系统。

Description

一种图书管理机器人
技术领域
本发明涉及机器人，具体涉及一种图书管理机器人，适用场景为图书馆智能自动借还书。
背景技术
随着现代图书馆藏书量的不断增加，图书管理将是一项越来越艰辛的工作。传统的人工图书管理不仅将浪费大量的时间、人力和财力，还会不可避免地出现很多错误，造成不必要的麻烦。尽管现在已经有很多图书馆采用贴条形码技术辅助图书的识别与管理，但这只是稍稍提高了效率，并没有从根本上解决问题，同时条形码技术不具有读写功能，只能近距离对准读取，不够智能化，执行效率低。
发明内容
本发明提供一种图书管理机器人，该图书管理机器人可以代替图书馆书籍整理人员的工作，智能化完成图书的借取和归还等操作，极大地提高图书整理的效率，形成一个更有效和更规范的图书馆管理系统。
本发明解决其技术问题的解决方案是：一种图书管理机器人，包括控制系统、AGV小车、转动机构、机械手、摄像头模块、RFID阅读器和放置架，所述转动机构和放置架设置在AGV小车之上，所述机械手设置在转动机构上；所述控制系统包括树莓派控制器和无线传输模块，所述无线传输模块可与外部的云端服务器连接，所述树莓派控制器与所述无线传输模块连接，所述树莓派控制器可通过无线传输模块接收所述云端服务器的指令；所述树莓派控制器分别与所述AGV小车、转动机构、机械手、摄像头模块和RFID阅读器电连接。
进一步，所述转动机构包括升降架、可360度旋转的底盘，所述底盘安装在AGV小车上，所述升降架包括导轨架、升降平台，所述导轨架安装在底盘上，所述升降平台与所述导轨架滑动连接，所述机械手安装在所述升降平台上，所述底盘上设有用于驱动所述导轨架前后移动的第一直线移动装置，所述升降平台设有用于驱动所述机械手左右移动的第二直线移动装置。
进一步，所述摄像头模块和RFID阅读器安装在所述升降平台上，摄像头模块和RFID阅读器的信息感应面朝向升降平台的前方。
进一步，所述树莓派控制器的型号为Raspberry Pi 3Model B。
进一步，所述无线传输模块的型号为SIM800A。
本发明的有益效果是：本发明创造通过云端服务器和树莓派控制器对机器人的各个部件进行控制，从而实现取书还书的自动化操作，极大地提高图书整理的效率，形成一个更有效和更规范的图书馆管理系统。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。
图1是本机器人立体结构示意图；
图2是本机器人各个部件之间的连接关系示意图；
图3是第一直线移动装置的结构示意图；
图4是第二直线移动装置的结构示意图；
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
实施例1，参照图1和图2，一种图书管理机器人，包括控制系统、AGV小车1、转动机构、机械手、摄像头模块3、RFID阅读器4和放置架10，所述转动机构和放置架设置在AGV小车1之上，所述机械手设置在转动机构之上；所述控制系统包括：树莓派控制器和无线传输模块，所述无线传输模块可与外部的云端服务器连接，所述树莓派控制器与所述无线传输模块连接，所述树莓派控制器可通过无线传输模块接收所述云端服务器的指令；所述树莓派控制器分别与所述AGV小车1、转动机构、机械手、摄像头模块3和RFID阅读器4电连接。
AGV小车1是一种现有的具有自动导向功能的小车，可以沿着预定的路线自动行驶，行驶路径可以根据实际场地灵活改变，其的AGV控制器可通过开放接口与树莓派控制器通讯，树莓派控制器可通过开放接口控制AGV小车1前进、倒退、停止，本实施例的树莓派控制器通过CAN接口与所述AGV控制器连接。
所述机械手包括机械臂5和机械爪6，机械爪6用于抓取目标书籍，所述机械手的控制器采用Arduino UNO控制器，所述Arduino UNO控制器与控制机械手动作的舵机驱动装置连接，Arduino UNO控制器通过串口与树莓派控制器通讯连接。
所述转动机构包括升降架、可360度旋转的底盘2，所述底盘2安装在AGV小车1上，所述升降架包括导轨架8、升降平台12，所述导轨架8安装在底盘2上，所述升降平台12与所述导轨架8滑动连接，所述机械手安装在所述升降平台12上，所述底盘2上设有用于驱动所述导轨架8前后移动的第一直线移动装置7，所述升降平台12设有用于驱动所述机械手左右移动的第二直线移动装置9。
参考图3，所述第一直线移动装置7包括第一滑块13和第一直线电机14，所述底盘2上设有与所述第一滑块13相配合的第一滑槽13a，所述第一滑块13通过连接杆与导轨架8的底部固定连接，第一直线电机14的驱动杆与所述第一滑块13连接，所述第一直线电机14的控制端与树莓派控制器连接，所述第一直线电机14可受控驱动第一滑块13前后移动，即驱动导轨架8前后移动，如图3箭头所示。
参考图4，所述第二直线移动装置9包括第二滑块5a和第二直线电机16，所述升降平台12上设有与所述第二滑块5a相配合的第二滑槽15，所述第二滑块5a与机械手的底部固定连接，第二直线电机16的驱动杆与所述第二滑块5a连接，所述第二直线电机16的控制端与树莓派控制器连接，所述第二直线电机16可受控驱动第二滑块5a左右移动，即驱动机械手左右移动，如图4箭头所示。
作为优化，所述摄像头模块3和RFID阅读器4安装在所述升降平台12上，摄像头模块3和RFID阅读器4的信息感应面朝向升降平台12的前方，其中，摄像头模块3的信息感应面为摄像头入光口所在的面，RFID阅读器4的信息感应面为RFID阅读器4天线所在的面。
图书管理机器人通过使用树莓派控制器作为主控制器，通过与无线传输模块连接，接收外部的云端服务器的指令来完成图书的借还功能，其中，本实施例采用的树莓派控制器的型号为Raspberry Pi 3 Model B，无线传输模块的型号为SIM800A。
当图书管理机器人接收指令，以取书指令为例，树莓派控制器下达驱动指令，使机器往目标书架方向行进，配合AGV壁障功能同步运行。当到达目标书架面前，树莓派控制器向第一直线移动装置7、第二直线移动装置9下达位置调整指令，通过底盘2转动，带动转动机构转动，机械手定位在目标书籍的正前方。
随后，树莓派控制器再次下达识别指令，摄像机模块3及RFID阅读器4协同运行，RFID阅读器4对正前方的目标书籍进一步确认，摄像机模块3获取当前书籍的图像信息，并将图像信息传给树莓派控制器，树莓派自身对图像进行处理，并将处理得到的目标书籍位置坐标数据通过串口发送给Arduino UNO控制器，Arduino UNO控制器从而根据所述位置坐标调整机械手的位置，确保机械臂5正中心位于目标书籍厚度正中心，然后树莓派控制器向舵机驱动装置下达取书指令，舵机驱动装置驱动机械臂5和机械爪6开始进行伸缩和开合操作，从而将目标书籍从目标书架取出，然后将目标书籍放在图书管理机器人的放置架10上，至此完成一套取书流程指令。还书过程也依旧如此。
本发明创造通过云端服务器和树莓派控制器对机器人的各个部件进行控制，从而实现取书还书的自动化操作，极大地提高图书整理的效率，形成一个更有效和更规范的图书馆管理系统。
以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (5)

1.一种图书管理机器人，包括控制系统、AGV小车、转动机构、机械手、摄像头模块、RFID阅读器和放置架，其特征在于：所述转动机构和放置架设置在AGV小车之上，所述机械手设置在转动机构上；所述控制系统包括树莓派控制器和无线传输模块，所述无线传输模块可与外部的云端服务器连接，所述树莓派控制器与所述无线传输模块连接，所述树莓派控制器可通过无线传输模块接收所述云端服务器的指令；所述树莓派控制器分别与所述AGV小车、转动机构、机械手、摄像头模块和RFID阅读器电连接。
2.根据权利要求1所述的一种图书管理机器人，其特征在于：所述转动机构包括升降架、可360度旋转的底盘，所述底盘安装在AGV小车上，所述升降架包括导轨架、升降平台，所述导轨架安装在底盘上，所述升降平台与所述导轨架滑动连接，所述机械手安装在所述升降平台上，所述底盘上设有用于驱动所述导轨架前后移动的第一直线移动装置，所述升降平台设有用于驱动所述机械手左右移动的第二直线移动装置。
3.根据权利要求1或2所述的一种图书管理机器人，其特征在于，所述摄像头模块和RFID阅读器安装在所述升降平台上，摄像头模块和RFID阅读器的信息感应面朝向升降平台的前方。
4.根据权利要求1所述的一种图书管理机器人，其特征在于，所述树莓派控制器的型号为Raspberry Pi 3Model B。
5.根据权利要求1所述的一种图书管理机器人，其特征在于，所述无线传输模块的型号为SIM800A。
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