CN108608402A - 一种图书归还机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种图书归还机器人，包括车身本体、存储装置、取放装置以及控制装置，所述取放装置包括升降机构、旋转机构、伸缩机构以及夹持机构，所述夹持机构包括固定板、移动板以及第一驱动件，所述固定板与所述移动板之间形成用于夹紧图书的夹持逢。通过所述存储装置可实现运载需要被整理的图书，所述升降机构、旋转机构、伸缩机构可控制所述夹持机构在竖直以及水平方向的移动或者转动，所述夹持机构利用固定板，可直接插入书逢中，再通过移动所述移动板进行夹紧图书，实现快速对图书的取放，本发明对运送图书进行灵活运转的夹取和存放，达到了无需人工整理图书的目的，机构巧妙，大大减少了劳动力。

Description

一种图书归还机器人

技术领域

本发明涉及图书管理设备技术领域，尤其涉及一种图书归还机器人。

背景技术

目前，现有的图书整理工作大多数由人工进行整理，传统的人工图书管理会导致一定的混乱，并且效率低下，耗费大量的人力和时间，增加管理图书成本。例如，当图书管理人员要整理归还的图书时，需要先检阅图书的编号，然后按照编号的排序归还至相应的位置，因此这项工作具有较强的重复性。而且，图书的整理工作具有一定的枯燥性，可能存现摆放不准确的情况，所以图书管理的智能化研究成为一种必然的趋势。

目前，虽然在图书管理的智能化有一定的研究成果，但都不能高效、准确地实现智能化运送图书，对于图书的自动化摆放都有所欠缺。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明提供一种可运送图书以及对图书快速进行快速取放的图书归还机器人。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种图书归还机器人，包括用于行走的车身本体、用于储存图书的存储装置、用于夹持图书的取放装置以及控制装置，所述存储装置和所述取放装置设于所述车身本体的上方，所述车身本体和所述取放装置分别与所述控制装置电性连接，

所述取放装置包括升降机构、旋转机构、伸缩机构以及夹持机构，所述升降机构的底部设于所述车身本体上，所述升降机构的顶部与所述旋转机构相连接，所述夹持机构通过所述伸缩机构设于所述旋转机构上，所述夹持机构包括固定板、移动板以及与所述移动板相连接的第一驱动件，所述固定板与所述移动板相平行设置，所述固定板与所述移动板之间形成用于夹紧图书的夹持逢。

作为优选方案，所述取放装置与所述车身本体之间设有用于控制所述取放装置沿着行走方向移动的横向移动机构。

作为优选方案，所述横向移动机构包括同步带以及设于所述同步带上的滑台，所述滑台与所述升降机构相连接。

作为优选方案，所述存储装置设有若干层沿水平方向设置的置书腔，所述置书腔设有与外界连通的开口端，所述开口端所在的平面平行于所述车身本体行走的方向。

作为优选方案，所述升降机构为剪叉式升降台，所述剪叉式升降台上设有第二驱动件。

作为优选方案，所述旋转机构包括壳体以及设于所述壳体上的旋转轴，所述旋转轴与所述升降机构的平台相连接。

作为优选方案，所述伸缩机构包括齿轮、直齿条、第三驱动件、导向板以及导向槽，所述齿轮和所述直齿条相啮合，所述直齿条设于所述导向槽上，所述第三驱动件设于用于带动所述齿轮转动的转动轴，所述第三驱动件和所述夹持机构设于所述导向板上。

作为优选方案，所述车身本体包括车架、设有所述车架的两侧的车轮、用于探测路线的循迹模块、第四驱动件以及用于控制所述第四驱动件的驱动模块，所述循迹模块设于所述车架底部，所述驱动件与所述车轮相连接，所述驱动模块与所述循迹模块分别与所述控制装置电性连接。

作为优选方案，所述控制装置包括识别模块，所述识别模块设于所述伸缩机构的下方，所述识别模块包括用于检测图书或者用于检测放置图书的空位的摄像头。

作为优选方案，所述控制装置包括通讯模块，所述通讯模块与图书管理系统信号连接，所述通讯模块包括接收器与发送器。

本发明实施例所提供的图书归还机器人，与现有技术相比，其有益效果是：本发明的通过所述存储装置可实现运载需要被整理的图书，所述升降机构、所述旋转机构、所述伸缩机构可控制所述夹持机构在竖直和水平方向的移动或者转动，所述夹持机构利用固定板，可直接插入书逢中，再通过移动所述移动板进行夹紧图书，实现快速对图书的取放，本发明对运送图书进行灵活运转的夹取和存放动作，达到了无需人工整理图书的目的，机构巧妙，大大减少了劳动力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，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的附图。

图1为本发明实施例的图书归还机器人的立体结构示意图。

图2为本发明实施例的图书归还机器人的车身结构示意图。

图3为本发明实施例的图书归还机器人的取放装置结构示意图。

图4为本发明实施例的图书归还机器人的伸缩机构和夹持机构结构示意图。

图中：1.车架；2.车轮；3.第四驱动件；4.存储装置；5.同步带；6.升降机构；601.底座；602升降臂；603.顶板；604.第二驱动件；7.旋转机构；8.伸缩机构；801.导向槽；802.导向板；803.直齿条；804.齿轮；805.第三驱动件；9.夹持机构；901.固定板；902.移动板；903.第一驱动件；904.第一转动轴；10.串口屏模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

此外，在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1至图4所示，本发明优选的实施例提供了一种图书归还机器人包括用于行走的车身本体、用于储存图书的存储装置4、用于夹持图书的取放装置以及控制装置，所述存储装置4和所述取放装置设于所述车身本体的上方，所述车身本体和所述取放装置分别与所述控制装置电性连接，所述取放装置包括升降机构6、旋转机构7、伸缩机构8以及夹持机构9，所述升降机构6的底部设于所述车身本体上，所述升降机构6的顶部与所述旋转机构7相连接，所述夹持机构9通过所述伸缩机构8设于所述旋转机构7上，所述夹持机构9包括固定板901、移动板902以及与所述移动板902相连接的第一驱动件903，所述固定板901与所述移动板902相平行设置，所述固定板901与所述移动板902之间形成用于夹紧图书的夹持逢。

基于上述技术特征的图书归还机器人，其通过所述存储装置4可实现运载需要被整理的图书，所述升降机构6、所述旋转机构7、所述伸缩机构8可控制所述夹持机构9在竖直和水平方向的移动和转动，所述夹持机构9利用固定板901，可直接插入书逢中，再通过移动所述移动板902进行夹紧图书，实现快速对图书的取放，本发明对运送图书进行灵活运转的夹取和存放动作，达到了无需人工整理图书的目的，机构巧妙，大大减少了劳动力。

另外，所述夹持结构还包括第一转动轴904，所述第一驱动件903与所述第一转动轴904相连接，所述第一转动轴904与所述移动板902为螺纹连接，通过所述第一驱动件903的转动可带动所述移动板902实现螺旋运动，达到横向移动对图书进行夹紧的目的，所述夹持机构9还设置安装了压力传感器，在取书的过程中，所述压力传感器可以对夹书的夹持力度进行检测，当检测到的力度超过预先设定的力度阀值时，则夹持机构9停止继续夹紧，避免夹持力度过大或者过小，所述固定板901以及移动板902的内侧设有海绵，增大夹持的摩擦力，防止夹取图书过程中造成滑落，同时对图书也起到一个保护的作用。

在本实施例中，所述取放装置与所述车身本体之间设有用于控制所述取放装置沿着行走方向移动的横向移动机构，便于所述取放装置可进行夹书以及寻找书架上的空位进行放书。

进一步的，所述横向移动机构包括同步带5以及设于所述同步带5上的滑台，所述滑台与所述升降机构6相连接，实现所述同步带5可横向来回带动所述取放装置移动，优先采用的400行程同步带滑台，有效地配合电机驱动取放装置。

如图1所示，所述存储装置4设有若干层沿水平方向设置的置书腔，所述置书腔设有与外界连通的开口端，所述开口端所在的平面平行于所述车身本体行走的方向，所述置书腔内设有若干个隔板，将所述置书腔隔离成多个放置图书的空间，便于存放被归还的图书，同时，使得所述取放装置夹取图书后，便于转向书架进行放置图书。

如图3所示，所述升降机构6优先采用价格低廉、占用体积不大的剪叉式升降台，所述升降机构6包括底座601、升降臂602、顶板603以及第二驱动件604，所述第二驱动件604与所述升降臂602相连接，所述底座601设于所述车身本体上，所述顶板603与所述旋转机构7相连接。

如图4所示，所述伸缩机构8包括齿轮804、直齿条803、第三驱动件805、导向板802以及导向槽801，所述齿轮804和所述直齿条803相啮合，所述直齿条803设于所述导向槽801上，所述第三驱动件805设于用于带动所述齿轮804转动的第二转动轴(附图未标识)，所述第三驱动件805和所述夹持机构9设于所述导向板802上，使得所述齿轮804和所述直齿条803啮合传动，带动所述导向板802沿所述导向槽801的方向进行伸缩移动，达到把图书推进书架的目的。

如图2所示，所述车身本体包括车架1、设有所述车架1的两侧的车轮2、用于探测路线的循迹模块、第四驱动件3以及用于控制所述第四驱动件3的驱动模块，所述循迹模块设于所述车架1底部，所述第四驱动件3与所述车轮2相连接从而实现车轮2的转动，所述驱动模块与所述循迹模块分别与所述控制装置电性连接，在所述图书馆的地板上布置黑线，所述循迹模块可识别黑线从而沿设定方向进行移动。

进一步的，所述控制装置包括识别模块，所述识别模块设于所述伸缩机构8的下方，所述识别模块包括用于检测图书或者用于检测放置图书的空位的摄像头，通过图像识别进行识别图书并夹取图书，再通过识别书架上的空位并放置图书，高效率地进行图书的归还。当机器人要在存储装置4上取书时，取放装置横向移动，同时摄像头模块不断进行扫描，当检测到有书时，就驱动取放装置进行取书工作；当机器人移至所要送的书的书架空间位置旁时，取放装置有顺序地遍历，同时摄像头模块不断进行扫描，当检测到有空位时，就驱动取放书装置进行放书工作。

所述的存储装置4还设置有传感器，待放在其上的书达到一定量时，可开启安装在侧边的开关按钮启动机器；所述第一驱动件903、第二驱动件604、第三驱动件805、第四驱动件3均为57步进电机，扭矩为1.2N.M，采用TB6600驱动板驱动器进行驱动。

进一步的，所述控制装置包括通讯模块，所述通讯模块与图书管理系统信号连接，所述通讯模块包括接收器与发送器，实现了机器人与图书管理系统之间的通讯。

在所述车架1上设有串口屏模块10，所述串口屏模块10为USART HMI串口屏，其用于显示了机器的开启或关闭状态和电量情况。

另外，所述机器人还设有RFID系统，所述RFID包括了读写器、天线、图书标签以及书架标签，所述图书标签贴于图书上，所述书架标签设于图书馆各个书架分区地板下，用于图书的快速识别定位以及机器的位置索引，天线安置在所述车架1底座上和旋转机构7里，用于在标签和读写器间传递射频信号，获取的图书标签以及书架标签通过所述发送器发送到图书管理系统，在通过所述接收器接收图书的位置信息以及行走方向信息。

在图书馆的地板上布好通往各个书架的黑线，所述机器人能沿着既定的路径行走，在每个路径节点处的地下有书架电子标签，其记录了位置信息，用于路径的识别，当机器来到节点处时，能够识别判断所在的位置信息，通过图书管理系统传回控制指令，控制转向以及移动，达到智能定位以及运送的目的。

综上所述，本发明实施例所述的图书归还机器人利用所述取放装置可实现三维无障碍且灵活运转的取放动作，配合所述存储装置4，实现了无须人工的图书智能整理与存放，机构巧妙，智能化程度高，同时，所述RFID系统可识别图书标签与书架标签，使得所述机器人可发送图书标签与书架标签的信息至图书管理系统，然后获取图书的位置信息，实现快速准确地识别和定位图书信息，免去了人工一步步检索查询和运送图书的麻烦，实现对图书的高效识别、定位和运送，极大地提高图书管理的效率，减少人员的劳动力。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种图书归还机器人，其特征在于，包括用于行走的车身本体、用于储存图书的存储装置、用于夹持图书的取放装置以及控制装置，所述存储装置和所述取放装置设于所述车身本体的上方，所述车身本体和所述取放装置分别与所述控制装置电性连接，

所述取放装置包括升降机构、旋转机构、伸缩机构以及夹持机构，所述升降机构的底部设于所述车身本体上，所述升降机构的顶部与所述旋转机构相连接，所述夹持机构通过所述伸缩机构设于所述旋转机构上，所述夹持机构包括固定板、移动板以及与所述移动板相连接的第一驱动件，所述固定板与所述移动板相平行设置，所述固定板与所述移动板之间形成用于夹紧图书的夹持逢。

2.根据权利要求1所述的图书归还机器人，其特征在于，所述取放装置与所述车身本体之间设有用于控制所述取放装置沿着行走方向移动的横向移动机构。

3.根据权利要求2所述的图书归还机器人，其特征在于，所述横向移动机构包括同步带以及设于所述同步带上的滑台，所述滑台与所述升降机构相连接。

4.根据权利要求1所述的图书归还机器人，其特征在于，所述存储装置设有若干层沿水平方向设置的置书腔，所述置书腔设有与外界连通的开口端，所述开口端所在的平面平行于所述车身本体行走的方向。

5.根据权利要求1所述的图书归还机器人，其特征在于，所述升降机构为剪叉式升降台，所述剪叉式升降台上设有第二驱动件。

6.根据权利要求1所述的图书归还机器人，其特征在于，所述旋转机构包括壳体以及设于所述壳体上的旋转轴，所述旋转轴与所述升降机构的平台相连接。

7.根据权利要求1所述的图书归还机器人，其特征在于，所述伸缩机构包括齿轮、直齿条、第三驱动件、导向板以及导向槽，所述齿轮和所述直齿条相啮合，所述直齿条设于所述导向槽上，所述第三驱动件设于用于带动所述齿轮转动的转动轴，所述第三驱动件和所述夹持机构设于所述导向板上。

8.根据权利要求1所述的图书归还机器人，其特征在于，所述车身本体包括车架、设有所述车架的两侧的车轮、用于探测路线的循迹模块、第四驱动件以及用于控制所述第四驱动件的驱动模块，所述循迹模块设于所述车架底部，所述驱动件与所述车轮相连接，所述驱动模块与所述循迹模块分别与所述控制装置电性连接。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的图书归还机器人，其特征在于，所述控制装置包括识别模块，所述识别模块设于所述伸缩机构的下方，所述识别模块包括用于检测图书或者用于检测放置图书的空位的摄像头。

10.根据权利要求1-8中任一项所述的图书归还机器人，其特征在于，所述控制装置包括通讯模块，所述通讯模块与图书管理系统信号连接，所述通讯模块包括接收器与发送器。