CN109619861B - 一种图书馆自助借还书装置及工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种图书馆自助借还书装置及工作方法，属于图书管理领域，装置包括图书架、借书装置、还书装置和控制系统；借书时，由控制系统控制机械手夹取指定图书，经由借书装置上的传送、扫描、分拣机构，将图书运送至取书平台；还书时，由控制系统判断所还图书的区域，经由输送带运送至还书分拣、图书暂存区，再由机械手将图书暂存区内的图书放至图书架内。本系统可实现无人自动化取书、还书，分类清楚效率高。

Description

一种图书馆自助借还书装置及工作方法

技术领域

本发明涉及一种图书馆自助借还书装置及工作方法，属于图书管理领域。

背景技术

传统的借书和还书只能通过人工操作完成。借书时必须按照图书号先找到图书所在的分区，然后再沿着图书架一本一本地寻找自己所需要的图书。还书时只能通过人工的方式还书，将待还书籍一本一本地按分类摆回其原来的位置。现有市面存在一些辅助人工借还书的智能装置，但都局限于借书/还书动作，由系统代替人工扫描条形码、自助操作完成借书或还书，但仍需要借书时读者自行寻找图书、还书时由工作人员按分类归放图书。传统借还书方式需要耗费大量的时间，且效率低。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种图书馆自助借还书装置，能够实现图书馆的信息化与无人化，大大提高借书和还书的效率，同时节约了管理成本。

本发明还提供上述装置的工作方法。

本发明的技术方案如下：

一种图书馆自助借还书装置，包括图书架、借书装置、还书装置和控制系统；

所述图书架包括架体，架体用于存放图书，架体顶端设有行进机构，行进机构用于为机械手提供行进轨道，行进机构上设有机械手，机械手用于取放图书；

所述借书装置包括取书输送带、取书平台，取书输送带一端设于架体一侧，取书输送带另一端连接取书平台，取书输送带一侧设有取书扫描机构，取书分拣机构和取书平台设于取书输送带相对两侧，取书分拣机构包括推手气缸，取书分拣机构用于将取书输送带上的图书推送至取书平台，取书扫描机构用于识别图书信息；

所述还书装置包括还书平台、提升机构、还书输送带、还书扫描机构、还书分拣机构、图书暂存区，还书平台与还书输送带之间设有提升机构，提升机构用于将图书从还书平台运送至还书输送带上，还书输送带一侧设有还书扫描机构，还书分拣机构与图书暂存区分别设于还书输送带的两侧，还书分拣机构包括推手气缸，还书分拣机构用于将还书输送带上的图书推送至图书暂存区，还书扫描机构用于识别图书信息；

控制系统分别与行进机构、机械手、借书装置、还书装置相连，控制系统用于接收借书装置和还书装置反馈的图书信息，并控制行进机构、机械手、借书装置、还书装置的运动。

根据本发明优选的，所述架体包括顶板，顶板两侧连接设有左支撑立板、右支撑立板，左支撑立板、右支撑立板之间设有搁板，搁板用于放置图书。

进一步优选的，左支撑立板与右支撑立板互相相对的一侧内壁设有水平凹槽，搁板放置于水平凹槽内。两个立板上设有多个水平的凹槽，搁板放置在水平凹槽上，可根据实际情况随时调节搁板的放置层数和搁板间距。

根据本发明优选的，所述行进机构包括轨道，轨道上设有行进轮，行进轮与步进电机相连，行进轮下方设有机械手。

进一步优选的，所述轨道为工型轨道，轨道一侧设有齿条，行进轮为齿轮，齿轮设于齿条上，齿轮一端连接步进电机，步进电机的输出轴与齿轮键连接；

轨道另一侧设有滚轮，滚轮通过支撑架与齿轮连接，支撑架下方设有机械手。连接步进电机的齿轮为主动轮，根据系统的指示在齿条上水平移动；滚轮为被动轮，用于辅助齿轮维持行进机构的稳定。

进一步优选的，滚轮的数量为两个，滚轮通过轴与支撑架上的轴承连接。两个滚轮的稳定性更好。

根据本发明优选的，所述机械手包括伸缩缸，伸缩缸一端与行进机构相连，伸缩缸另一端连接设有第二底板，第二底板底面设有步进电机，第二底板顶部设有第一底板，第一底板通过转轴与第二底板连接，步进电机的输出轴通过法兰与第一底板底面连接，第二底板下方的步进电机可控制第一底板相对第二底板转动；

第一底板上方设有推移气缸和滑轨，滑轨上设有夹紧支架，推移气缸一端与夹紧支架相连，夹紧支架的两端分别设有左夹紧气缸和右夹紧气缸，左夹紧气缸与右夹紧气缸的输出端均连接有夹紧夹杆和夹紧夹爪，通过两个夹紧气缸的伸出与回缩，使两个夹紧夹爪可夹取图书。

进一步优选的，两个夹紧夹爪相对的一侧设有压力传感器。压力传感器用于检测夹紧夹爪是否顺利夹取到图书。

进一步优选的，夹紧支架上设有条形码扫描器。

进一步优选的，滑轨的数量为两个，夹紧支架两端底部通过滑块设于滑轨内。

进一步优选的，夹紧支架上设有通槽，与左夹紧气缸、右夹紧气缸相连的两个夹紧夹杆通过滑块连接至通槽。当两个夹紧气缸控制夹紧夹杆相对运动时，夹紧夹杆在通槽内滑动，可降低夹取图书后对气缸的负载。

进一步优选的，所述伸缩缸为三级伸缩缸。可提供足够的垂向运动空间。

根据本发明优选的，所述取书平台的数量至少两个，所述取书分拣机构的数量与取书平台的数量一致。

根据本发明优选的，取书输送带设于架体一侧的上方。

根据本发明优选的，取书扫描机构包括条形码扫描器和支架，条形码扫描器通过支架设置于取书输送带一侧。

根据本发明优选的，取书分拣机构包括推手气缸和支架，推手气缸通过支架设于取书输送带一侧，推手气缸的输出端通过法兰连接设有挡块。当取书分拣机构接收到分拣待取图书的指令，气缸伸出，通过挡块将图书从取书输送带上推至取书平台。

根据本发明优选的，所述取书平台包括通道和取书口，通道倾斜设置，取书口设于通道底端。当取书分拣机构将图书推送至通道上时，利用高度差和惯性使图书落至取书口，方便用户拿取。

根据本发明优选的，还书平台包括还书口、推移气缸，推移气缸设于还书口一侧，推移气缸的输出端连接设有挡块，还书口的另一侧设有连接板，图书通过连接板推送至提升机构。

根据本发明优选的，所述提升机构包括提升支架，提升支架竖向并排设有两个传动链，传动链通过链轮与提升支架连接，链轮与步进电机相连；

两个传动链之间间隔设有承重搁板，提升支架顶部传动链的一侧设有推移气缸，推移气缸输出端设有挡块。由还书平台推送来的图书落至承重搁板上，由传动链带动承重搁板的提升，当载有图书的承重搁板提升至顶部推移气缸处时，推移气缸将图书推送至还书输送带上。

进一步优选的，挡块前端设有红外感应仪。用于感应承重搁板上的图书情况。

进一步优选的，提升支架上推移气缸的相对一侧设有连接板，连接板用于连接承重搁板与还书输送带。

根据本发明优选的，还书输送带位于架体一侧的上方；还书输送带包括两个滚筒、输送带，滚筒安装在输送带运行方向的两端，其中的一个滚筒的输入轴通过螺栓与电动机的输出轴连接，所述输送带则安装在两个滚筒之间。

根据本发明优选的，所述还书扫描机构包括条形码扫描器和支架，条形码扫描器通过支架设置于还书输送带的侧面。

根据本发明优选的，所述还书分拣机构包括推手气缸和支架，推手气缸通过支架设于还书输送带一侧，推手气缸的输出端通过法兰连接设有挡块，挡块前端设有红外感应装置。

根据本发明优选的，所述图书暂存区包括底座和支撑平台，底座上设有滑轨杆，滑轨杆上固定设有第二步进电机，第二步进电机的输出端通过联轴器与滚珠丝杠相连，滚珠丝杠通过滚珠丝杠螺母与支撑平台贯穿连接，支撑平台一端通过滑块与滑轨杆相连，当第二步进电机输出轴转动时，通过联轴器带动滚珠丝杠也转动，使得支撑平台可以通过滑块沿滑轨杆垂向移动。

支撑平台上还设有存书平台，存书平台通过转轴与支撑平台连接，支撑平台底部设有第一步进电机，第一步进电机的输出轴通过法兰与存书平台底面连接，第一步进电机可驱使存书平台相对支撑平台转动。

进一步优选的，支撑平台通过三角支架与滑块相连。三角支架可进一步稳定支撑平台的载荷。

进一步优选的，存书平台的上端面低于还书输送带的水平面。以使图书可由还书分拣机构顺利推送落至存书平台上。

一种图书馆自助借还书装置的工作方法，包括步骤如下：

(1)用户向控制系统发出取书或还书指令，当发送取书指令时，进入步骤(2)，当发送还书指令时，进入步骤(3)；

(2)控制系统接收用户发出的取书指令，根据图书所在的区域，运行行进机构和机械手至待取图书处，驱动第一底板上方的推移气缸，将夹紧夹爪伸至图书两侧，驱动左夹紧气缸和右夹紧气缸，夹紧图书，回缩推移气缸，同时驱动第二底板底部的步进电机，使第一底板相对第二底板发生旋转，使图书面向取书输送带；利用行进机构将图书送至取书输送带上方，松开左夹紧气缸和右夹紧气缸，图书落至取书输送带上；运行取书输送带，图书经过取书扫描机构的扫描，识别确认图书信息并反馈给控制系统，控制系统控制取书输送带使图书停至取书分拣机构处，运行取书分拣机构，将图书推送至取书平台处，供用户取走；

(3)控制系统接收用户发出的还书指令，驱动还书平台上的推移气缸，将图书推送至提升机构的承重搁板上，提升机构的传动链运动，带动承重搁板提升至提升支架顶部一侧的推移气缸处，由传动链一侧的推移气缸将图书推送至还书输送带上，运行还书输送带，经由还书扫描机构扫描并反馈图书信息，控制系统驱动还书输送带使图书停至图书暂存区处，由还书分拣机构将还书输送带上的图书推送至存书平台上；驱动支撑平台底部的第一步进电机，使存书平台相对支撑平台转动，带条形码的一侧面向机械手，控制系统驱动机械手夹取图书，并经行进机构将图书还至图书架对应的位置，完成还书。

根据本发明优选的，步骤(3)中，当同时有多个用户进行还书操作时，多本图书陆续存放至图书暂存区，每当还书分拣机构推送一本图书至存书平台，滑轨杆上的第二步进电机驱动降低支撑平台，使存有图书的存书平台仍旧低于还书输送带的水平面，方便下一本图书顺利推送、叠放到存书平台上。

本发明的有益效果如下：

本发明的技术方案可以在借书和还书两个方面解决问题。借书时，用户在借书系统中选择自己所需的图书，然后借书装置即可在控制系统的作用下，自动完成包括在图书架上取书，将书籍运送至取书平台处，将书籍分拣给指定的借书人的整套借书流程，大大节约了人们在借书时寻找图书的时间。还书时，用户只需负责将书籍放在还书平台上，选择还书操作，还书装置即可在控制系统的作用下，自动完成包括将书籍提升至输送带，将书籍分拣至其原属的图书架，将书籍归还至图书架其原来指定位置的整套还书流程，大大节约了图书馆管理员整理归还图书的时间。本发明利用多种传感器，可实现对图书的准确识别，使得系统操作的准确性高；操作方便，可实现一键傻瓜式操作；同时制造方便，可实现流水式操作，工作效率高。从整体上提高了用户借书的效率，同时取代了图书管理员整理书籍的工作，能够实现图书馆的信息化与无人化，更符合目前提倡的无人化操作的潮流。

附图说明

附图1为本发明整体结构示意图。

附图2为本发明中的图书架结构示意图。

附图3为本发明中的机械手的结构示意图。

附图4-1为本发明中的行进机构滚轮一侧的结构示意图。

附图4-2为本发明中的行进机构齿轮一侧的结构示意图。

附图5为本发明中的取书输送带的结构示意图。

附图6为本发明中的取书扫描机构结构示意图。

附图7为本发明中的取书分拣机构结构示意图。

附图8为本发明中的取书平台结构示意图。

附图9为本发明中的还书平台结构示意图。

附图10为本发明中的提升机构结构示意图。

附图11为本发明中的图书暂存区结构示意图。

其中：1取书输送带，101输送带，102书籍，103书籍上的条形码，104滚筒输入轴，105滚筒，2取书分拣机构，201挡块，202推手气缸，203气缸活塞杆，204支架，3行进机构，301轴，302支撑架，303轨道，304齿轮，305步进电机，306齿条，307滚轮，5还书分拣机构，6还书输送带，7还书扫描机构，8提升机构，801推移气缸，802活塞杆，803气缸支架，804传动链，805链轮，806提升支架，807挡块，808连接板，809承重搁板，810中间轴，811步进电机，9还书平台，901活塞杆，902气缸，903挡块，904还书口，905连接板，10图书架，1001左支撑立板，1002顶板，1003右支撑立板，1004搁板，1005书籍条形码，1006图书，1007水平凹槽，12取书扫描机构，1201条形码扫描器探头，1202条形码扫描器，1203支架，13机械手，1301伸缩缸，1302左夹紧气缸，1303通槽，1304条形码扫描器支架，1305条形码扫描器，1306压力传感器，1307夹紧夹爪，1308夹紧夹杆，1309滑轨，1310第一底板，1311夹紧支架，1312右夹紧气缸，1313步进电机，1314推杆，1315第二底板，1316推移气缸，14图书暂存区，1401滚珠丝杠螺母，1402滑块，1403联轴器，1404存书平台，1405支撑平台，1406第一步进电机，1407三角支架，1408滚珠丝杠，1409第二步进电机，1410支架，1411滑轨，1412底座，15取书平台，1501通道，1502取书口。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，显然，所描述的实施例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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的范围。

如图1-11所示。

实施例1

一种图书馆自助借还书装置，包括图书架10、借书装置、还书装置和控制系统。

所述图书架10包括架体，架体用于存放图书，架体顶端设有行进机构3，行进机构3用于为机械手13提供行进轨道，行进机构3上设有机械手13，机械手13用于取放图书。

所述借书装置包括取书输送带1、取书平台15，取书输送带1一端设于架体一侧，取书输送带1另一端连接取书平台15，取书输送带1一侧设有取书扫描机构12，取书分拣机构2和取书平台15设于取书输送带1的相对两侧，取书分拣机构2包括推手气缸，取书分拣机构2用于将取书输送带1上的图书推送至取书平台15，取书扫描机构12用于识别图书信息。

所述还书装置包括还书平台9、提升机构8、还书输送带6、还书扫描机构7、还书分拣机构5、图书暂存区14，还书平台9与还书输送带6之间设有提升机构8，提升机构8用于将图书从还书平台9运送至还书输送带6上，还书输送带6一侧设有还书扫描机构7，还书分拣机构5与图书暂存区14分别设于还书输送带6的两侧，还书分拣机构5包括推手气缸，还书分拣机构5用于将还书输送带6上的图书推送至图书暂存区14处，还书扫描机构7用于识别图书信息。

控制系统分别与行进机构、机械手、借书装置、还书装置相连，控制系统为常规电脑客户端，可采用STM32f407系列芯片进行控制，控制系统用于接收借书装置和还书装置反馈的图书信息，并控制行进机构、机械手、借书装置、还书装置的运动。

实施例2

一种图书馆自助借还书装置，其结构如实施例1所述，所不同的是，所述架体包括顶板1002，顶板1002两侧连接设有左支撑立板1001、右支撑立板1003，左支撑立板1001、右支撑立板1003之间设有搁板1004，搁板1004用于放置图书1006。

实施例3

一种图书馆自助借还书装置，其结构如实施例2所述，所不同的是，左支撑立板1001与右支撑立板1003互相相对的一侧内壁设有水平凹槽1007，搁板1004放置于水平凹槽1007内。两个立板上设有多个水平的凹槽，搁板放置在水平凹槽上，可根据实际情况随时调节搁板的放置层数和搁板间距。

实施例4

一种图书馆自助借还书装置，其结构如实施例1所述，所不同的是，所述行进机构3包括轨道303，轨道303上设有行进轮，行进轮与步进电机305相连，行进轮下方连接机械手。

所述轨道303为工型轨道，如图4-1所示，轨道303一侧设有齿条306，行进轮为齿轮304，齿轮304设于齿条306上，齿轮304一端连接步进电机305，步进电机305的输出轴与齿轮键连接。

轨道303另一侧设有滚轮307，滚轮307通过支撑架302与齿轮304连接，支撑架302下方设有机械手。连接步进电机的齿轮为主动轮，根据系统的指示在齿条上水平移动；滚轮为被动轮，用于辅助齿轮维持行进机构的稳定。

实施例5

一种图书馆自助借还书装置，其结构如实施例4所述，所不同的是，滚轮307的数量为两个，滚轮307通过轴301与支撑架302上的轴承连接。两个滚轮的稳定性更好。

实施例6

一种图书馆自助借还书装置，其结构如实施例1所述，所不同的是，所述机械手13包括伸缩缸，伸缩缸1301为三级伸缩缸，可提供足够的垂向运动空间。伸缩缸1301一端与行进机构相连，伸缩缸1301另一端连接设有第二底板1315，第二底板1315底面设有步进电机1313，第二底板1315顶部设有第一底板1310，第一底板1310通过转轴与第二底板1315连接，步进电机1313的输出轴通过法兰与第一底板1310底面连接，第二底板下方的步进电机可控制第一底板相对第二底板转动。

第一底板1310上方设有推移气缸1316和滑轨1309，滑轨1309上设有夹紧支架1311，推移气缸1316一端通过推杆1314与夹紧支架1311相连，夹紧支架1311的两端分别设有左夹紧气缸1302和右夹紧气缸1312，左夹紧气缸1302与右夹紧气缸1312的输出端均连接有夹紧夹杆1308和夹紧夹爪1307，如图3所示，通过两个夹紧气缸的伸出与回缩，使两个夹紧夹爪可夹取图书。

实施例7

一种图书馆自助借还书装置，其结构如实施例6所述，所不同的是，两个夹紧夹爪1307相对的一侧设有压力传感器1306。压力传感器用于检测夹紧夹爪是否顺利夹取到图书。压力传感器可准确感知夹紧夹爪夹书时的应力值，当应力达到预定的设计值时，左右两个夹紧气缸停止运动并保持相对静止，等待进行下一步的操作。

实施例8

一种图书馆自助借还书装置，其结构如实施例6所述，所不同的是，夹紧支架1311上设有条形码扫描器1305，条形码扫描器1305通过条形码扫描器支架1304固定设置于夹紧支架1311上。在机械手夹取图书的时候，可通过条形码扫描器1305的扫描反馈进一步确认夹取图书正确、是否是用户所需要的书籍。

实施例9

一种图书馆自助借还书装置，其结构如实施例6所述，所不同的是，滑轨1309的数量为两个，夹紧支架1311两端底部通过滑块设于滑轨1309内。

实施例10

一种图书馆自助借还书装置，其结构如实施例6所述，所不同的是，夹紧支架1311上设有通槽1303，与左夹紧气缸1302、右夹紧气缸1312相连的两个夹紧夹杆1308通过滑块连接至通槽。当两个夹紧气缸控制夹紧夹杆相对运动时，夹紧夹杆在通槽内滑动，可降低夹取图书后对气缸的负载。

实施例11

一种图书馆自助借还书装置，其结构如实施例1所述，所不同的是，所述取书平台的数量为两个，所述取书分拣机构的数量与取书平台的数量一致，也为两个，如图1所示。可以根据实际情况和规模设定合适的取书平台数量，避免取书排队。

实施例12

一种图书馆自助借还书装置，其结构如实施例1所述，所不同的是，取书输送带1设于架体一侧的上方。取书输送带1包括两个滚筒105、输送带101，滚筒105安装在输送带101运行方向的两端，其中的一个滚筒的滚筒输入轴104通过螺栓与电动机的输出轴连接，所述输送带101则安装在两个滚筒105之间。

实施例13

一种图书馆自助借还书装置，其结构如实施例1所述，所不同的是，取书扫描机构12包括条形码扫描器1202和支架1203，条形码扫描器1202通过支架1203设置于取书输送带1一侧，条形码扫描器1202前端设有条形码扫描器探头1201。

实施例14

一种图书馆自助借还书装置，其结构如实施例1所述，所不同的是，取书分拣机构2包括推手气缸202和支架204，推手气缸202通过支架204设于取书输送带1一侧，推手气缸202的输出端通过法兰连接设有挡块201。当取书分拣机构接收到分拣待取图书的指令，气缸活塞杆203运动，气缸输出端伸出，通过挡块将图书从取书输送带上推至取书平台。

实施例15

一种图书馆自助借还书装置，其结构如实施例1所述，所不同的是，所述取书平台15包括通道1501和取书口1502，通道1501倾斜设置，取书口1502设于通道1501底端。当取书分拣机构将图书推送至通道上时，利用高度差和惯性使图书落至取书口，方便用户拿取。

实施例16

一种图书馆自助借还书装置，其结构如实施例8所述，所不同的是，还书平台9包括还书口904、推移气缸902，推移气缸902设于还书口904一侧，推移气缸902的输出端连接设有挡块903，还书口904的另一侧设有连接板905，图书通过连接板推送至提升机构。

实施例17

一种图书馆自助借还书装置，其结构如实施例16所述，所不同的是，所述提升机构8包括提升支架806，提升支架806竖向并排设有两个传动链804，传动链804通过链轮805与提升支架806连接，链轮805与步进电机811相连。

两个传动链804之间通过中间轴810间隔设有承重搁板809，提升支架806顶部传动链804的一侧设有推移气缸801，推移气缸801通过气缸支架803设置在提升支架806顶部，推移气缸801输出端设有挡块807。由还书平台推送来的图书落至承重搁板上，由传动链带动承重搁板的提升，当载有图书的承重搁板提升至顶部推移气缸处时，推移气缸将图书推送至还书输送带上。挡块807前端设有红外感应仪，用于感应承重搁板上的图书情况，当红外感应仪将会检测到有书籍到达，将信息传递给控制系统、推移气缸801推送图书。提升支架806上推移气缸801的相对一侧设有连接板808，连接板808用于连接承重搁板809与还书输送带6，使图书平稳过渡到还书输送带上。

实施例18

一种图书馆自助借还书装置，其结构如实施例1所述，所不同的是，还书输送带位于架体一侧的上方。

实施例19

一种图书馆自助借还书装置，其结构如实施例1所述，所不同的是，所述还书扫描机构7包括条形码扫描器和支架，条形码扫描器通过支架设置于还书输送带的侧面。条形码扫描器用于扫描书背上的条形码，并将书籍的图书号信息反馈至控制系统。

实施例20

一种图书馆自助借还书装置，其结构如实施例1所述，所不同的是，所述还书分拣机构5包括推手气缸和支架，推手气缸通过支架设于还书输送带一侧，推手气缸的输出端通过法兰连接设有挡块，挡块前端设有红外感应装置。

实施例21

一种图书馆自助借还书装置，其结构如实施例17所述，所不同的是，所述图书暂存区14包括底座1412和支撑平台1405，底座1412上设有滑轨杆1411，滑轨杆1411上固定设有第二步进电机1409，第二步进电机1409的输出端通过联轴器1403与滚珠丝杠1408相连，滚珠丝杠1408通过滚珠丝杠螺母1401与支撑平台1405贯穿连接，支撑平台1405一端通过滑块1402与滑轨杆1411相连，当第二步进电机1409输出轴转动时，通过联轴器1403带动滚珠丝杠1408也转动，使得支撑平台1405可以通过滑块1402沿滑轨杆1411垂向移动。

支撑平台1405上还设有存书平台1404，存书平台1404通过转轴与支撑平台1405连接，支撑平台1405底部设有第一步进电机1406，第一步进电机1406的输出轴通过法兰与存书平台1404底面连接，第一步进电机1406可驱使存书平台1404相对支撑平台1405转动。

存书平台1404的上端面低于还书输送带6的水平面。以使图书可由还书分拣机构顺利推送落至存书平台上。

实施例22

一种图书馆自助借还书装置，其结构如实施例21所述，所不同的是，支撑平台1405通过三角支架1407与滑块1402相连。三角支架可进一步稳定支撑平台的载荷。

实施例23

一种利用实施例22所述图书馆自助借还书装置的工作方法，包括步骤如下：

(1)用户向控制系统发出取书或还书指令，当发送取书指令时，进入步骤(2)，当发送还书指令时，进入步骤(3)；

(2)控制系统接收用户发出的取书指令，根据图书所在的区域，运行行进机构3和机械手13至待取图书处，驱动第一底板1310上方的推移气缸1316，将夹紧夹爪1307伸至图书两侧，驱动左夹紧气缸1302和右夹紧气缸1312，夹紧图书，回缩推移气缸1316，同时驱动第二底板1315底部的步进电机1313，使第一底板1310相对第二底板1315发生旋转，使图书面向取书输送带1；利用行进机构3将图书送至取书输送带1上方，松开左夹紧气缸1302和右夹紧气缸1312，图书落至取书输送带1上；运行取书输送带1，图书经过取书扫描机构12的扫描，识别确认图书信息并反馈给控制系统，控制系统控制取书输送带1使图书停至取书分拣机构2处，运行取书分拣机构2，将图书推送至取书平台处15，供用户取走；

(3)控制系统接收用户发出的还书指令，驱动还书平台9上的推移气缸902，将图书推送至提升机构8的承重搁板809上，提升机构8的传动链804运动，带动承重搁板809提升至提升支架806顶部一侧的推移气缸801处，由传动链804一侧的推移气缸801将图书推送至还书输送带6上，运行还书输送带6，经由还书扫描机构7扫描并反馈图书信息，控制系统根据该图书所属的图书架、图书号等信息，驱动还书输送带6使图书停至相应的图书暂存区14处，由还书分拣机构5将还书输送带6上的图书推送至存书平台1404上；驱动支撑平台1405底部的第一步进电机1406，使存书平台1404相对支撑平台1405转动，图书带条形码的一侧面向机械手，控制系统驱动机械手13夹取图书，机械手上的条形码扫描器1305将会扫描最上面一本书的条形码，将信息反馈至控制系统，控制系统读出该书原来所属的位置，并经行进机构将图书还至图书架10对应的位置，完成还书。

实施例24

一种如实施例22所述图书馆自助借还书装置的工作方法，步骤如实施例22所述，所不同的是，步骤(3)中，当同时有多个用户进行还书操作时，多本图书陆续存放至图书暂存区14，每当还书分拣机构5推送一本图书至存书平台1404，滑轨杆1411上的第二步进电机1409驱动滚珠丝杠1408，带动降低支撑平台1405，使存有图书的存书平台1404仍旧低于还书输送带的水平面，方便下一本图书顺利推送、叠放到存书平台上。

需要说明的是，以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明,尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述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,但是凡在本发明内容的原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种图书馆自助借还书装置，其特征在于，包括图书架、借书装置、还书装置和控制系统；

所述图书架包括架体，架体用于存放图书，架体顶端设有行进机构，行进机构用于为机械手提供行进轨道，行进机构上设有机械手，机械手用于取放图书；

所述行进机构包括轨道，轨道上设有行进轮，行进轮与步进电机相连，行进轮下方设有机械手；所述轨道为工型轨道，轨道一侧设有齿条，行进轮为齿轮，齿轮设于齿条上，齿轮一端连接步进电机，步进电机的输出轴与齿轮键连接；轨道另一侧设有滚轮，滚轮通过支撑架与齿轮连接，支撑架下方设有机械手；滚轮的数量为两个，滚轮通过轴与支撑架上的轴承连接；

所述机械手包括伸缩缸，伸缩缸一端与行进机构相连，伸缩缸另一端连接设有第二底板，第二底板底面设有步进电机，第二底板顶部设有第一底板，第一底板通过转轴与第二底板连接，步进电机的输出轴通过法兰与第一底板底面连接；第一底板上方设有推移气缸和滑轨，滑轨上设有夹紧支架，推移气缸一端与夹紧支架相连，夹紧支架的两端分别设有左夹紧气缸和右夹紧气缸，左夹紧气缸与右夹紧气缸的输出端均连接有夹紧夹杆和夹紧夹爪；两个夹紧夹爪相对的一侧设有压力传感器；夹紧支架上设有条形码扫描器；滑轨的数量为两个，夹紧支架两端底部通过滑块设于滑轨内；夹紧支架上设有通槽，与左夹紧气缸、右夹紧气缸相连的两个夹紧夹杆通过滑块连接至通槽；所述伸缩缸为三级伸缩缸；

所述借书装置包括取书输送带、取书平台，取书输送带一端设于架体一侧，取书输送带另一端连接取书平台，取书输送带一侧设有取书扫描机构，取书分拣机构和取书平台设于取书输送带相对两侧，取书分拣机构包括推手气缸，取书分拣机构用于将取书输送带上的图书推送至取书平台，取书扫描机构用于识别图书信息；

取书扫描机构包括条形码扫描器和支架，条形码扫描器通过支架设置于取书输送带一侧；取书分拣机构包括推手气缸和支架，推手气缸通过支架设于取书输送带一侧，推手气缸的输出端通过法兰连接设有挡块；所述取书平台包括通道和取书口，通道倾斜设置，取书口设于通道底端；还书平台包括还书口、推移气缸，推移气缸设于还书口一侧，推移气缸的输出端连接设有挡块，还书口的另一侧设有连接板，图书通过连接板推送至提升机构；

所述还书装置包括还书平台、提升机构、还书输送带、还书扫描机构、还书分拣机构、图书暂存区，还书平台与还书输送带之间设有提升机构，提升机构用于将图书从还书平台运送至还书输送带上，还书输送带一侧设有还书扫描机构，还书分拣机构与图书暂存区分别设于还书输送带的两侧，还书分拣机构包括推手气缸，还书分拣机构用于将还书输送带上的图书推送至图书暂存区，还书扫描机构用于识别图书信息；

所述提升机构包括提升支架，提升支架竖向并排设有两个传动链，传动链通过链轮与提升支架连接，链轮与步进电机相连；两个传动链之间间隔设有承重搁板，提升支架顶部传动链的一侧设有推移气缸，推移气缸输出端设有挡块；挡块前端设有红外感应仪；提升支架上推移气缸的相对一侧设有连接板，连接板用于连接承重搁板与还书输送带；

所述图书暂存区包括底座和支撑平台，底座上设有滑轨杆，滑轨杆上固定设有第二步进电机，第二步进电机的输出端通过联轴器与滚珠丝杠相连，滚珠丝杠通过滚珠丝杠螺母与支撑平台贯穿连接，支撑平台一端通过滑块与滑轨杆相连；支撑平台上还设有存书平台，存书平台通过转轴与支撑平台连接，支撑平台底部设有第一步进电机，第一步进电机的输出轴通过法兰与存书平台底面连接；支撑平台通过三角支架与滑块相连；存书平台的上端面低于还书输送带的水平面；

控制系统分别与行进机构、机械手、借书装置、还书装置相连，控制系统用于接收借书装置和还书装置反馈的图书信息，并控制行进机构、机械手、借书装置、还书装置的运动。

2.根据权利要求1所述的图书馆自助借还书装置，其特征在于，所述架体包括顶板，顶板两侧连接设有左支撑立板、右支撑立板，左支撑立板、右支撑立板之间设有搁板，搁板用于放置图书；

左支撑立板与右支撑立板互相相对的一侧内壁设有水平凹槽，搁板放置于水平凹槽内。

3.根据权利要求1所述的图书馆自助借还书装置，其特征在于，所述取书平台的数量至少两个，所述取书分拣机构的数量与取书平台的数量一致。

4.根据权利要求1所述的图书馆自助借还书装置，其特征在于，取书输送带设于架体一侧的上方，还书输送带位于架体一侧的上方；还书输送带包括两个滚筒、输送带，滚筒安装在输送带运行方向的两端，其中的一个滚筒的输入轴通过螺栓与电动机的输出轴连接，所述输送带则安装在两个滚筒之间；

所述还书扫描机构包括条形码扫描器和支架，条形码扫描器通过支架设置于还书输送带的侧面；

所述还书分拣机构包括推手气缸和支架，推手气缸通过支架设于还书输送带一侧，推手气缸的输出端通过法兰连接设有挡块，挡块前端设有红外感应装置。

5.一种如权利要求1所述的图书馆自助借还书装置的工作方法，包括步骤如下：

(1)用户向控制系统发出取书或还书指令，当发送取书指令时，进入步骤(2)，当发送还书指令时，进入步骤(3)；

(2)控制系统接收用户发出的取书指令，根据图书所在的区域，运行行进机构和机械手至待取图书处，驱动第一底板上方的推移气缸，将夹紧夹爪伸至图书两侧，驱动左夹紧气缸和右夹紧气缸，夹紧图书，回缩推移气缸，同时驱动第二底板底部的步进电机，使第一底板相对第二底板发生旋转，使图书面向取书输送带；利用行进机构将图书送至取书输送带上方，松开左夹紧气缸和右夹紧气缸，图书落至取书输送带上；运行取书输送带，图书经过取书扫描机构的扫描，识别确认图书信息并反馈给控制系统，控制系统控制取书输送带使图书停至取书分拣机构处，运行取书分拣机构，将图书推送至取书平台处，供用户取走；

(3)控制系统接收用户发出的还书指令，驱动还书平台上的推移气缸，将图书推送至提升机构的承重搁板上，提升机构的传动链运动，带动承重搁板提升至提升支架顶部一侧的推移气缸处，由传动链一侧的推移气缸将图书推送至还书输送带上，运行还书输送带，经由还书扫描机构扫描并反馈图书信息，控制系统驱动还书输送带使图书停至图书暂存区处，由还书分拣机构将还书输送带上的图书推送至存书平台上；驱动支撑平台底部的第一步进电机，使存书平台相对支撑平台转动，带条形码的一侧面向机械手，控制系统驱动机械手夹取图书，并经行进机构将图书还至图书架对应的位置，完成还书；

步骤(3)中，当同时有多个用户进行还书操作时，多本图书陆续存放至图书暂存区，每当还书分拣机构推送一本图书至存书平台，滑轨杆上的第二步进电机驱动降低支撑平台，使存有图书的存书平台仍旧低于还书输送带的水平面。