CN109987372A - 一种全自动智能书库系统及运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全自动智能书库系统及运行方法，所述全自动智能书库系统包括用于存储信息、协调各设备工作顺序的书库服务器，用于验证身份和图书信息实现借还书初始操作的自助服务设备，用于在所述书库服务器和自助服务设备间传输图书的传送装置，以及存放图书、自动取书还书的智能书架，书库服务器根据自助服务设备返回的数据协调传送装置和智能书架的工作顺序和工作状态，本技术方案提供的全自动智能书库系统提高了图书馆的管理和服务水平，且能快速完成自助借还，快速盘点整理书籍。

Description

一种全自动智能书库系统及运行方法

技术领域

本发明涉及图书智能管理研究领域，更具体地说，涉及一种全自动智能书库系统及运行方法。

背景技术

目前，因为图书的种类繁多、数量大、借阅周转快等特点，全国的大多数大型图书馆已经从纯手工管理方式过渡到了采用条形码识别、计算机网络、计算机软件技术的数字化管理模式；小型图书馆，在图书的借还问题上，还是依赖于人工整理，且图书馆图书排序大都按照字母表排序排放图书，图书整理需要大量的人力资源；伴随借阅周转速率加快，计算机网络计算资源消耗量逐渐增大，工作效率逐步降低；按照字母表顺序排放图书时，同样名称的图书会放置在同一个书架上，若该书架故障，则会影响用户借用图书，进而影响图书馆的服务水平，图书馆的自助借还书、图书的快速盘点、查找、乱架图书的整理等阻碍了图书馆进一步提高管理和服务水平。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全自动智能书库系统及运行方法，以解决现有技术中网络资源消耗量大，工作效率低，放置同样书籍的书架故障，导致读者不能正常借书的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种全自动智能书库系统，包括：

书库服务器2，用于存储用户身份信息、图书信息，且监控所述系统中各设备的运行状态、协调各设备的工作过程；

自助服务设备1，包括壳体11、设置于壳体内的第一控制单元和设置于壳体上、供用户读取信息的第一视觉模块12；所述自助服务设备用于验证身份信息和读取图书信息，实现借书与还书的初始操作；

传送装置3，包括从下至上依次轴接的底座31、支撑架32、第二书架33以及设置于底座内的第二控制单元；所述支撑架32用于抬升或降低所述第二书架的高度；所述传送装置3，用于在所述自助服务设备1和智能书架4间传送图书；

智能书架4，包括取书单元41、理书单元42、第三书架43、用于驱动取书单元和理书单元运动的驱动装置以及第三控制单元；所述第三控制单元用于控制所述驱动装置运转；所述智能书架4用于放置图书，且能根据所述书库服务器2的指令自动取书、还书和整理图书。

进一步的，所述系统还包括：

客户端设备5，用于按照图书名称或编码查询图书且可预定图书；其中，安装有与所述书库服务器程序对应的书库应用软件。

进一步的，所述自助服务设备1包括：

所述壳体11一端设置的封闭门模块16，另一端设置的与所述传送装置3对接的第一开口13；所述壳体内、对应所述封闭门模块16设置的第一书架14，所述第一书架14远离封闭门模块16的一侧设置的推书装置15；

所述第一视觉模块12与所述封闭门模块16位于所述壳体11的同一侧，所述第一视觉模块12位于所述封闭门模块16的上方；所述第一视觉模块12包括显示单元和识别单元，所述识别单元用于用户贴身份证或读书卡验证身份，所述显示单元用于显示所述书库服务器提供的用户信息、图书信息以及借书还书操作流程信息；

所述第一书架14设置在壳体内位于所述封闭门模块16和所述第一开口13之间，所述第一书架14在所述封闭门模块和所述第一开口间运动；其中，所述第一书架14包括第一水平移动组件141和书架体142；所述第一水平移动组件141包括左右两侧对称设置的第一导轨1411、设置在两根所述第一导轨间的第一驱动组件1412，以及设置在所述第一导轨上的第一滑块1413；所述书架体142连接在所述第一滑块143和所述第一驱动组件1412上；

所述推书装置15设置在所述第一书架14靠近所述第一开口13一侧的上方；所述推书装置15包括第二水平移动组件151和推板组件152，所述第二水平移动组件151包括左右两侧对称设置的第二导轨1511，以及设置于所述第二导轨一侧的第二驱动组件1512，所述第二导轨上均设置有第二滑块1513；所述推书装置15的两端分别与两个所述第二滑块连接，所述第二滑块连接所述第二驱动组件；所述第二驱动组件1512驱动所述第二滑块带动所述推板组件152沿所述第二导轨往复运动；

所述第一控制单元分别与所述封闭门模块16、第一书架14以及所述推书装置各自的电机通讯连接，所述第一控制单元与所述第一视觉模块连接。

进一步的，所述传送装置3包括：

所述底座31包括移动单元和在底座内两侧对称设置的传动单元；所述移动单元包括第一履带317、带动第一履带317转动的4个履带轮318以及设置在履带轮两侧的张紧轮319；所述传动单元包括第六电机311和传动组；所述第六电机311一端设置有第一主动轮312，所述传动组包括第一从动轮313、主轴承316、第二从动轮314以及设置在第二从动轮上的第二履带315；所述第六电机311通过第一主动轮带动第一从动轮转动；所述第一从动轮连接有主轴承316，并通过设置在主轴承316上的第二从动轮带动第二履带移动；所述传动单元通过设置在主轴承316两侧的第二从动轮上的轴承与所述移动单元中的4个履带轮连接；

所述支撑架32包括设置在底座1内的驱动单元、以及并列铆接的第一支撑杆321和第二支撑杆322；所述驱动单元包括第五电机323、丝杠326和传动轴325，所述第五电机323上设置有第三主动轮327，所述丝杠326上设置有第二从动轮328，所述第五电机通过第二主动轮与第三从动轮的配合作用带动所述丝杠转动；所述丝杠326通过传动螺母324与所述传动轴325连接；所述传动轴325用于驱动所述第一支撑杆和第二支撑杆的起落；

所述第二书架33用于承接图书；所述第二书架设置有用于确认图书信息和图书放置位置的第二视觉模块331，所述第二视觉模块位于所述书架横向挡板上方；

所述第二控制单元分别与所述第五电机、第六电机和所述第二书架上的所述第二视觉模块通信连接。

进一步的，所述智能书架4包括：

所述取书单元41包括第五导轨411，所述第五导轨包括位于第三书架两侧对称设置的主导轨架，所述主导轨架包括：垂直于地面设置的第一轨道4111，沿第三书架左右方向且平行地面设置的第二轨道4112，以及垂直于第三书架左右方向且平行地面设置的第三轨道4113；所述第二轨道与所述第三轨道垂直设置、且高于第三书架，所述第一轨道一端连接在所述第二轨道上，另一端延伸至地面；所述第五导轨411一侧的第一轨道上设置有用于将书籍推出书架的第一气动推杆412，另一侧第一轨道上设置有用于夹出书籍的机械夹具413；所述机械夹具上设置有第三视觉模块4131，用于确定所述机械夹具取出的书籍是否正确；所述第三视觉模块位于所述机械夹具的两机械爪连接处的支撑臂上；

所述理书单元42包括设置于第三书架一端的书架内侧壁、纵向设置的第六导轨421，和设置于所述第六导轨上的第二气动推杆422；所述第二气动推杆沿所述第六导轨上下移动，所述第二气动推杆可伸展或缩回；

所述智能书架4还包括挡书单元44，所述挡书单元包括挡板441和滑动部件442，所述挡书单元通过所述滑动部件连接在所述第三书架的分隔板靠近所述第一气动推杆的一侧设置的凸起挡板上；所述滑动部件可沿所述凸起挡板沿所述第三书架左右滑动；所述挡板的一端通过旋转轴与所述滑动部件连接，另一端向所述第三书架的前侧延伸；所述旋转轴与地面垂直；在归还图书时，所述第二气动推杆推动归还图书靠近所述挡板时，所述旋转轴带动所述挡板由第一状态旋转90度，还回的图书与分隔板上的书籍接触后，所述挡板回到第一状态；

所述第一轨道4111、第二轨道4112、第三轨道4113和第六导轨421上均包括导向杆M1和滑动件M2，所述驱动装置包括设置在导向杆上用于带动所述滑动件移动的第一驱动装置，还包括设置在滑动部件和凸起挡板连接处的第二驱动装置，所述第一驱动装置和所述第二驱动装置均与所述第三控制单元通信连接；

所述第三书架43的一端设置有理书单元且所述第三书架的一端为上下贯通的框架结构，另一端的每层书架上铺设有分隔板。

一种全自动智能书库系统的运行方法，包括：

将扫描图书的射频标签得到的图书信息上传至书库服务器2，并将图书按照所述图书信息放置于智能书架的第三书架上43；

自助服务设备1认证用户身份信息，并允许用户借助所述自助服务设备1的第一视觉模块12读取图书信息；

借书过程中，所述书库服务器2根据所述第一视觉模块12上传的借用图书信息定位到路径最短的智能书架4位置，并指示所述智能书架取出书籍，且指示传送装置移动至所述智能书架处，所述传送装置3的支撑架32抬升第二书架33的高度承接所述智能书架4的取书单元41取出的图书，所述传送装置3取回图书放置于自助服务设备借出图书；

还书过程中，所述第一视觉模块12将还书信息上传至所述书库服务器2，所述书库服务器指示所述传送装置将图书放入图书数量少于限定阈值且路径最短的智能书架的图书数量最少的第三书架43的分隔板上；

当图书从智能书架上取出或放回后，所述智能书架的理书单元42自动整理第三书架上的书籍。

进一步的，所述方法还包括：所述书库服务器2接收客户端设备5发出的预定图书信息，并根据接收到的预定图书信息指示所述智能书架4和所述传送装置3运动，且指示所述传送装置3将被预定书籍放到特定的智能书架上。

进一步的，借书过程还包括：所述传送装置3到达所述智能书架位置后，所述传送装置3调节第二书架33高度迎合所述智能书架4中所述取书单元41的机械夹具413；取出的书籍放置到所述第二书架33时，所述传送装置3中的第二视觉模块331定位书籍放置在所述第二书架的位置并上传至所述自助服务设备1；待所述传送装置3移动至所述自助服务设备1时，所述自助服务设备的推书装置15根据所述第二视觉模块331发送的位置信息将书籍推送到第一书架14上供用户借阅；

所述智能书架4的所述机械夹具413夹取图书时，位于所述机械夹具413上的第三视觉模块4131确认取出的图书信息，并将图书信息返回给所述书库服务器2；若取出图书错误，则继续取出放置到所述第二书架上，所述书库服务器指示所述智能书架重新夹取图书，直至所述机械夹具取出正确的图书为止；

所述传送装置3将取得的全部图书送至所述自助服务设备1，所述自助服务设备1的推书装置15将正确的图书推送到第一书架供用户借阅后，所述书库服务器指示所述传送装置进行还书。

进一步的，在取出图书时，所述智能书架4一侧的第一气动推杆412将图书从分隔板上推出，所述智能书架另一侧的机械夹具413放置在分隔板的边沿，待推杆将图书推出后，所述机械夹具夹住图书并取出；

在用户同时借阅多本图书时，所述书库服务器根据所述自助服务设备传输的多本图书的图书信息，按照所述智能书架的序号排序并指示所述传送装置和所述智能书架依次取出图书，待所述传送装置取完多本图书后返回至所述自助服务设备处供用户借阅；

从所述智能书架取出图书后，所述智能书架4一端设置的第二气动推杆422通过挡书单元44将书籍进行补位整理。

进一步的，还书过程包括：所述书库服务器接收到还书信息后，所述书库服务器确定书籍数量少于限定阈值的智能书架，并计算自助服务设备到智能书架的最短路径，以确定放置归还图书的智能书架位置；

在还回图书时，所述智能书架的机械夹具将还回的图书抵住分隔板一侧的凸起挡板，使还回图书的书脊与分隔板上的图书书脊平行放置；所述机械夹具将归还图书放到一排图书的最外侧，智能书架一端的第二气动推杆将归还图书通过挡板装置推至分隔板上的原有图书处，且所述书库服务器更新归还书籍的位置信息。

与最接近的现有技术比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：

本发明提供的全自动智能书库系统包括用于存储用户身份信息和图书信息，监控所述系统中各设备的运行状态、协调各设备的工作过程的书库服务器；用于验证身份信息和图书信息，实现借书与还书的初始操作的自助服务设备，其中，自助服务设备包括设置于壳体外侧供用户读取信息的第一视觉模块，用户可自主操作完成借书与还书过程，且通过单一接口借书与还书，使图书管理更规范；用于传输图书的传送装置，其中，所述传送装置包括依次设置的底座、支撑架和第二书架；用于放置图书且根据接收指令自动取书、还书和整理图书的智能书架，其中，所述智能书架包括取书单元、理书单元和第三书架。

所述技术方案中用户通过自助服务设备上的第一视觉模块登录账号并选取借用或归还的图书，并将图书信息传输至书库服务器，所述书库服务器根据接收到的指令查询书籍的位置信息，并指示智能书架自动取书、传送装置运动至智能书架位置处；所述传送装置的支撑架提升第二书架的高度迎合智能书架的取书单元取出的书籍；所述智能书架的取书单元从第三书架上取出图书，所述理书单元自动整理书籍；若书库服务器接收到的是还书信息，则根据无序排列算法确定书架位置，所述书库服务器使用无序排列的计算方法节省了排序时间和网络计算资源，提高了工作效率，能有效保证智能书库的用户满意度；所述系统中图书按照无序排列方式放置在智能书架上，在其一智能书架故障时，能保证用户需要借用的图书能及时获取；所述传送装置从自助服务器取得归还图书后运动至需要归还书籍的智能书架处，所述智能书架取书单元还书完成后，所述理书单元自动整理书籍，所述智能书架自动整理，为下次取书提供便利，节省人力整理图书。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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例，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为本发明提供的全自动智能书库系统示意图；

图2为本发明提供的自助服务设备剖面结构示意图；

图3为本发明提供的自助服务设备内部结构示意图；

图4为本发明提供的自助服务设备的封闭门结构示意图；

图5为本发明提供的智能书架结构示意图；

图6为本发明提供的第一气动推杆安装示意图；

图7为本发明提供的机械夹具安装示意图；

图8为本发明提供的第二气动推杆安装示意图；

图9为本发明提供的挡书结构示意图；

图10为本发明提供的传送装置示意图；

图11为本发明提供的传送装置底座主视图；

图12为本发明提供的传送装置底座俯视图；

图13为本发明提供的传送装置B-B剖面示意图；

图14为本发明提供的传送装置A-A剖面示意图；

图15为本发明提供的全自动智能书库系统的借书流程示意图；

图16为本发明提供的全自动智能书库系统的还书流程示意图；

其中，1-自助服务设备；11-壳体；12-第一视觉模块；13-第一开口；14-第一书架；141-第一水平移动组件；1411-第一导轨；1412-第一驱动组件；L1-第一螺杆；L2-第一电机；L3-移动块；1413-第一滑块；142-书架体；15-推书装置；151-第二水平移动组件；1511-第二导轨；1512-第二驱动组件；D1-第二螺杆；D2-第二电机；1513-第二滑块；152-推板组件；S1-第三导轨；S2-第三螺杆；S3-第三滑块；S4-第三电机；S5-夹具；2-书库服务器；3-传送装置；31-底座；311-第六电机；312-第一主动轮；313-第一从动轮；314-第二从动轮；315-第二履带；316-主轴承；317-第一履带；318-履带轮；319-张紧轮；312-第一支撑杆；322-第二支撑杆；323-第五电机；324-传动螺母；325-传动轴；326-丝杠；327-第三主动轮；328-第二从动轮；4-智能书架；41-取书单元；411-第五导轨；4111-第一轨道；4112-第二轨道；4113-第三轨道；412-第一气动推杆；413-机械夹具；4131-第三视觉模块；42-理书单元；421-第六导轨；422-第二气动推杆；423-第四电机；43-第三书架；44-挡书单元；441-挡板；442-滑动部件；M1-导向杆；M2-滑动件；5-客户端设备。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。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做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

本具体实施方式提供了一种全自动智能书库系统和运行方法，解决了现有技术中网络资源消耗量大，工作效率低，放置同样书籍的书架故障，导致读者不能正常借书的问题。

以下，结合附图对实施例作详细说明。此外，下面所示的实施例不对权利要求所记载的发明的内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的发明的解决方案所必需的。

本发明提供的具体实施方式中包括一种全自动智能书库系统，如附图1所示，包括：书库服务器2，用于存储用户身份信息、图书信息，且监控所述系统中各设备的运行状态、协调各设备的工作过程，所述书库服务器通过给所述全自动智能书库系统中的各设备的控制单元发送指令，控制各设备的运行流程和工作状态；自助服务设备1，包括壳体11、设置于壳体内的第一控制单元和设置于壳体上、供用户读取信息的第一视觉模块12；所述自助服务设备1用于验证身份信息和图书信息，实现借书与还书的初始操作；传送装置3，包括从下至上依次设置的底座31、支撑架32、第二书架33以及设置于底座内的第二控制单元；所述传送装置3，用于传输图书；智能书架4，包括取书单元41、理书单元42、第三书架43用于驱动取书单元和理书单元运动的驱动装置以及第三控制单元；所述第三控制单元用于控制所述驱动装置运转；所述智能书架用于放置图书，且能根据所述书库服务器的指令自动取书、还书和整理图书。本具体实施例提供的全自动智能书库系统节省了图书管理员的工作量和图书馆的运营成本，书库服务器的运算方法节省了计算资源消耗量，提高了工作效率，以上设备组成的全自动智能书库系统有效提高了图书借阅用户的服务效率和服务质量，且能保证用户在系统查询到图书有存储数量的情况下，能一次获取到图书，提高了用户服务度。

一些实施例中，所述全自动智能书库系统还包括客户端设备5，所述客户端设备用于按照图书名称或编码查询图书且可预定图书；所述客户端设备安装有与书库服务器程序对应的书库应用程序；用户在客户端设备上预定图书后，在取书时，用户可使用客户端设备扫描自助服务设备上的二维码，在自助服务设备上登录用户账号，使用所述全自动智能书库系统借书。用户在客户端设备上预定的图书信息传输至书库服务器，所述书库服务器会将对应的预定图书标签标记上已预订的信息，若用户在书库服务器预设值的取书期限内未能取回图书，则原被预定图书的标签中标记的信息被消除，图书可继续由其他用户借阅。可选的，客户端设备可为手机或平板电脑等智能设备。

一些实施例中，如附图2-附图4所示，所述自助服务设备4还包括所述壳体一端设置的封闭门模块16，另一端设置的与所述传送装置对接的第一开口13；所述壳体内、对应所述封闭门模块设置的第一书架14，所述第一书架14远离封闭门模块的一侧设置的推书装置15；所述第一视觉模块与所述封闭门位于所述壳体的同一侧，所述第一视觉模块位于所述封闭门模块的上方；

所述第一视觉模块12包括显示单元和识别单元，所述识别单元用于用户贴身份证或读书卡以验证用户身份，登录书库系统；所述显示单元用于显示仪所述书库服务器提供的用户信息、图书信息以及借书还书操作流程信息；

如附图3所示，所述第一书架14设置在壳体内位于所述封闭门模块和所述第一开口之间，所述第一书架在所述封闭门模块和所述第一开口间运动，其中，所述第一书架14包括第一水平移动组件141和书架体142；所述第一水平移动组件141包括左右两侧对称设置的第一导轨1411、设置在两根所述第一导轨间的第一驱动组件1412，以及设置在所述第一导轨上的第一滑块1413；所述书架体142连接在所述第一滑块和所述第一驱动组件上，所述第一驱动组件驱动所述书架体沿所述第一导轨移动；可选的，所述第一驱动组件1412包括第一螺杆L1、第一电机L2和移动块L3，所述第一螺杆与所述第一导轨平行设置且位于同一平面上，所述第一电机与所述第一螺杆传动连接并驱动所述第一螺杆旋转，所述移动块设置在所述书架体底部，所述移动块内设置有与多数第一螺杆配合的内螺纹，所述移动块与所述第一螺杆螺纹连接且沿所述第一螺杆前后移动。需要说明的是，所述书架体142包括多个书槽，所述书槽的一顶面和两侧面开口，开口的所述侧面中，其一靠近所述封闭门，其一靠近所述第一开口侧。

所述推书装置15设置在所述第一书架14靠近所述第一开口上方；所述推书装置15包括第二水平移动组件151和推板组件152，所述第二水平移动组件151包括左右两侧对称设置的第二导轨1511，以及设置于所述第二导轨一侧的第二驱动组件1512，所述第二导轨上设置有第二滑块1513；所述推书装置15的两端分别与两个所述第二滑块连接，所述第二滑块连接所述第二驱动组件；所述第二驱动组件驱动所述第二滑块带动所述推板组件沿所述第二导轨往复运动。可选的，所述第二驱动组件包括第二螺杆D1和第二电机D2；所述第二螺杆平行设置在所述第二导轨一侧，所述第二电机与所述第二螺杆传动连接，所述第二滑块上设置有与所述第二螺杆配合的内螺纹，所述第二螺杆穿设在所述第二滑块内通过旋转驱动所述第二滑块沿所述第二导轨前后移动。可选的，所述推板组件152包括第三导轨S1、第三螺杆S2、第三滑块S3、第三电机S4和夹具S5，所述第三导轨的两端分别于两个所述第二滑块固定连接，所述第三螺杆设置在所述第三导轨一侧且与所述第三导轨平行，所述第三电机与所述第三螺杆传动连接驱动所述第三电机旋转，所述第三螺杆上设置有与所述第三螺杆螺纹连接的第三滑块，所述第三滑块与所述第三导轨滑动连接，所述第三螺杆旋转驱动所述第三滑块沿所述第三导轨移动，所述夹具与所述第三滑块连接并随所述第三滑块移动，所述夹具的工作端朝下设置。

如附图4所示，所述封闭门模块16包括左右两扇安全门161门板，且所述封闭门模块顶端设置有第四导轨162，所述第四导轨上设置有滑动件163，所述滑动件一端与所述第四导轨滑动连接，另一端与所述安全门外侧面上方靠近所述封闭门模块中心一侧固定连接，所述滑动件可围绕与地面垂直的轴线旋转，位于所述安全门的左右两侧的所述壳体上设置有与地面垂直的旋转轴，所述旋转轴与所述壳体旋转连接，所述旋转轴一端设置有第五电机164，所述第五电机带动所述旋转轴165旋转，另一端设置有与所述旋转轴垂直的伸缩杆166，所述伸缩杆一端与所述旋转轴固定连接，另一端与所述安全门旋转连接。

所述第一控制单元分别与所述封闭门模块16、第一书架14以及所述推书装置各自的电机通讯连接，所述第一控制单元与所述第一视觉模块连接。

一些实施例中，如附图10-附图14所示，所述传送装置3还包括：如附图12所示，传送装置3的底座31包括移动单元和在底座内两侧对称设置的传动单元，如附图11所示，所述移动单元包括第一履带317、带动第一履带317转动的4个履带轮318以及设置在履带轮两侧的张紧轮319；如附图13所示，所述传动单元包括第六电机311和传动组；所述第六电机311一端设置有第一主动轮312，所述传动组包括第一从动轮313、主轴承316、第二从动轮314以及设置在第二从动轮上的第二履带315，需要说明的是，所述第二从动轮有5个，一个设置在主轴承上，剩余4个平均分配在主轴承的两侧，剩余4个第二从动轮上均设置有轴承，底座内部的第二从动轮通过轴承与设置在底座外部的履带轮连接，且5个第二从动轮在一条直线上。所述第六电机311通过第一主动轮带动第一从动轮转动；所述第一从动轮连接有主轴承316，并通过设置在主轴承316上的第二从动轮带动第二履带移动，进而，第二履带带动其余4个第二从动轮转动，所述传动单元通过设置在主轴承316两侧的第二从动轮上的轴承与所述移动单元中的4个履带轮连接，进而带动传送装置移动。

所述支撑架32用于抬升或降低所述第二书架33的高度；如附图10和附图12所示，所述支撑架32包括设置在底座1内的驱动单元、以及并列铆接的第一支撑杆321和第二支撑杆322；如附图12所示，所述驱动单元包括第五电机323、丝杠326和传动轴325，所述第五电机323上设置有第三主动轮327，所述丝杠326上设置有第二从动轮328，所述第五电机通过第二主动轮与第三从动轮的配合作用带动所述丝杠转动；所述丝杠326通过传动螺母324与所述传动轴325连接；所述传动轴325用于驱动所述第一支撑杆和第二支撑杆的起落；所述第二书架用于承接图书，所述第二书架设置有用于确认图书信息和图书放置位置的第二视觉模块，所述第二视觉模块位于所述书架横向挡板上方。在还书过程中，所述第二视觉模块可确定用户所归还的图书是否和第一视觉模块上传至书库服务器的图书信息一致。所述传送装置设置于自助服务设备和智能书架之间，受控于书库服务器，可选的，所述传送装置可选用运输车，所述运输车包括放置书籍的第二书架和识别图书信息的第二视觉模块，所述第二视觉模块扫描图书的标签信息，并上传书库服务器，便于对整个全自动智能书库系统的全部书籍情况进行管理，以在智能书架发生故障时确定该故障智能书架的位置等信息。

所述第二控制单元分别与所述第五电机、第六电机和所述第二书架上的所述第二视觉模块通信连接。

一些实施例中，所述智能书架在处理书籍时，会将相同名称的书籍根据书库服务器计算的智能书架位置放置书籍，即同名的书籍或相近排号的书籍会放置在不同的智能书架上，在当全自动智能书库系统中任一书架出现机械故障或其他原因导致不能正常运行时，可以在其他正常运行的书架上获取到某一本用户需要的同名书籍，有效保证图书有库存的情况下满足用户的需求，提高了用户的服务质量和服务时效性。

如附图5-附图9所示，所述智能书架4还包括：所述取书单元41包括第五导轨411，所述第五导轨包括位于第三书架43两侧对称设置的主导轨架，所述主导轨架包括：与第三书架上下平行、纵向垂直地面设置的第一轨道4111，与第三书架左右平行、横向平行地面设置的第二轨道4112，以及与第三书架垂直、横向平行地面设置的第三轨道4113，即沿所述第三书架前后方向平行放置；所述第二轨道与所述第三轨道垂直连接设置、且高于第三书架，可选的，所述第三轨道固定于屋顶；可选的，所述第二轨道可沿所述第三轨道沿所述第三书架前后方向移动，即所述智能书架的第二轨道与第三书架之间的距离可调；所述第三轨道随所述第二轨道沿书架前后方向平移，所述第一轨道一端与所述第二轨道连接，另一端沿与地面垂直的方向向地面延伸，所述第一轨道可沿所述第二轨道沿所述书架的左右方向平移。

所述第五导轨411一侧的第一轨道上设置有用于将书籍推出书架的第一气动推杆412，所述第一气动推杆一端与所述第一轨道4111连接，另一端沿与所述第三书架垂直的方向向所述第三书架方向延伸，所述第一气动推杆412可沿所述第一轨道上下平移；所述第五导轨411另一侧的第一轨道上设置有用于夹出书籍的机械夹具413，所述机械夹具一端与所述另一侧的第二轨道连接，另一端沿与所述第三书架垂直的方向向所述第三书架方向延伸，所述机械夹具413沿所述另一侧的第二轨道上下平移；所述机械夹具上设置有第三视觉模块4131，用于确定所述机械夹具取出的书籍是否正确；所述第三视觉模块位于所述机械夹具的两机械爪连接处的支撑臂上；

所述理书单元42包括设置于第三书架一端的书架内侧壁、纵向设置的第六导轨421，和设置于所述第六导轨上的第二气动推杆422和第四电机423；所述第六导轨的一端与所述第三书架的顶部,连接，另一端沿与地面垂直的方向向地面延伸；所述第六导轨与所述第三书架连接处设置有第四电机423，如图8所示，所述第二气动推杆422一端与所述第六导轨连接，另一端向所述第三书架内侧延伸，所述第二气动推杆沿所述第六导轨上下移动，所述第二气动推杆可沿所述第三书架的左右方向伸展或缩回；可选的，所述第三书架的镂空架容纳所述第二气动推杆的框架，用于整理书籍的第二气动推杆可以沿着该第三书架一端的第六导轨上下移动，其一次上下移动距离可以设定为书架上下两分隔板的高度差，智能书架控制所述第二气动推杆移动时，可直接按照所述书库服务器系统发送的命令中分隔板的高度控制所述第二气动推杆的移动距离。

所述第三书架上另一端的每层书架上铺设有分隔板，一端设置有理书单元，且所述第三书架的一端为上下贯通的框架结构；所述第三书架另一端的分隔板靠近所述第一气动推杆的一侧设置有用于阻挡书籍的凸起挡板。

一些实施例中，所述智能书架还包括与所述理书单元42配合使用的挡书单元44，如附图9所示，所述挡书单元44包括滑动部件442和挡板441，所述滑动部件与所述第三书架分隔板后部的凸起挡板滑动连接，所述滑动部沿所述第三书架的左右方向滑动；所述挡板一端与所述滑动部旋转连接，另一端向所述第三书架的前侧延伸，旋转轴与地面垂直；当所述阻挡部位于第一位置时，所述挡板与所述第三书架分隔板上的书籍接触，当所述第二气动推杆推动还回的图书与挡板接触时，所述挡板旋转至第二位置，还回的图书通过所述挡板与分隔板上的书籍接触，可选的，所述第二位置为所述挡板由第一状态旋转90度达到。

一些实施例中，需要说明的是，所述第一轨道4111、第二轨道4112、第三轨道4113和第六导轨421上均包括导向杆M1和滑动件M2，所述驱动装置包括设置在导向杆上用于带动所述滑动件移动的第一驱动装置，还包括设置在滑动部件和凸起挡板连接处的第二驱动装置，所述第一驱动装置和所述第二驱动装置均与所述第三控制单元通信连接；

一些实施例中，可选的，多个智能书架组合连接时，两个相邻的智能书架间间隔设置有安装机械夹具的第一轨道和安装第一气动推杆的第一轨道，且所述第三轨道的长度可覆盖相邻的两个智能书架，所述机械夹具和所述第一启动推杆均可围绕第一轨道旋转180度，且所述第一轨道可沿所述第三轨道水平移动。

本具体实施例提供的全自动智能书库系统在使用时，其运行方法包括：

S1、将使用扫描枪或第一视觉模块扫描图书标签得到的图书信息上传至书库服务器，并按照上传的所述图书信息将图书放置于智能书架上。

一些实施例中，所述图书信息包括图书的名称、作者、编号、所在智能书架的信息、订阅信息等；所述智能书架的信息可将图书的位置精确到书架号、层数和该层书架的序号。可选的，所述标签可以为RFID射频标签。

S2、在用户在图书管理借阅图书或归还图书时，可通过自助服务设备认证用户身份信息，用户可借助所述自助服务设备上的第一视觉模块选取需要借阅或归还的图书。

一些实施例中，在用户需要借阅图书时，参照附图15所示的借阅图书流程示意图，用户通过自主服务设备的第一视觉模块确认借阅图书的信息，并将所述借阅图书的信息传输至所述书库服务器，所述书库服务器根据所述第一视觉模块上传的图书信息定位到路径最短的智能书架位置，并指示所述智能书架取出书籍，且指示传送装置移动至所述智能书架处承接所述智能书架中取出的书籍。

一些实施例中，所述传送装置到达所述智能书架位置后，所述传送装置调节自身的第二书架高度迎合所述智能书架的机械夹具的高度；取出的书籍放置到所述第二书架时，所述传送装置中的第二视觉模块定位书籍放置在所述第二书架的位置并上传至所述自助服务设备，待所述传送装置移动至所述自助服务设备时，所述自助服务设备的推板组件根据所述第二视觉模块发送的位置信息将书籍推送到第一书架上供用户借阅。

进一步的，一些实施例中，所述智能书架的所述机械夹具夹取图书时，位于所述机械夹具上的所述第三视觉模块确认取出的图书信息，并将图书信息返回给所述书库服务器，可选的，所述智能书架上位于所述机械夹具处的第三视觉模块为RFID标签扫描器，所述第三视觉模块设置于所述机械夹具两臂的的连接处，在夹取图书时，所述第三视觉模块与书脊上粘贴的射频标签位置一致，用于判断所述机械夹具取出的书籍是否正确，即是否与用户所要借阅的书籍信息一致；若取出图书错误，则继续取出放置到所述第二书架上，所述书库服务器指示所述智能书架重新夹取图书，直至所述机械夹具取出正确的图书为止。进一步的，所述传送装置将取得的全部图书送至所述自助服务设备，所述自助服务设备的推板组件将正确的图书推送到第一书架供用户借阅后，所述书库服务器指示所述传送装置进行还书。

一些实施例中，在使用智能书库中的智能书架取出书籍时，所述智能书架一侧设置的第一推杆将图书从分隔板上推出，所述智能书架另一侧的机械夹具放置在分隔板的边沿，待推杆将图书推出后，所述机械夹具夹住图书并取出，智能书架各部件在取书过程中相互配合，防止在取出图书的过程中损伤目标图书两侧的图书，且有效避免了图书在取出过程中的掉落事故，使取书过程中机器设备不能正常运转。设置在智能书架一端的第六导轨上设置的第二气动推杆从该层书架一端将书籍推向书架另一端，将取出书籍的该层书架的书籍放置整齐。

S3、所述书库服务器接收到还书信息后，所述书库服务器确定书籍数量少于限定阈值的智能书架，并计算自助服务设备到智能书架的最短路径，以确定放置归还图书的书架位置。

一些实施例中，如图16所示，用户通过自主服务设备上的第一视觉模块确认还书信息后，自主服务设备的打开前置安全门，用户将图书放置到自主服务设备中的第一书架上，用户在第一视觉模块确认图书放置完毕后，所述第一视觉模块控制所述封闭门模块的安全门关闭，自助服务设备内部设置的推书装置将所述第一书架上的书籍平行推入传送装置的第二书架中。所述第二书架上设置的第二视觉模块扫描图书的标签信息，并上传书库服务器，便于对整个全自动智能书库系统的全部书籍情况进行管理，以在智能书架发生故障时确定该故障智能书架的位置等信息。所述书库服务器将所确定的归还书籍应该放置的智能书架位置发送至所述传送装置，传送装置向该智能书架运动。

一些实施例中，所述智能书架的分隔板一侧有凸起挡板，在机械夹具将还回的图书放回分隔板上时，将图书靠近分隔板的一侧抵住分隔板的凸起挡板，使还回的图书的书脊与分隔板上的图书书脊平行放置，同时作为标尺使分隔板上的图书摆放整齐，防止书籍掉落到书架另一侧。所述机械夹具将图书放置到分隔板上后，所述智能书架一端设备的第二气动推杆将还回的图书通过挡书单元推送至分隔板上原有图书堆中。

一些实施例中，用户在同时借阅多本图书时，所述书库服务器根据所述自助服务设备传输的多本图书的图书信息检索到其所在的智能书架位置，按照所述智能书架的序号排序并指示所述传送装置和所述智能书架依次取出图书，待所述传送装置取完多本图书后返回至所述自助服务设备处供用户借阅，所述的多本图书借阅方式可节省书库系统借阅时间，提高工作效率。

S4、当图书从智能书架上取出或放回后，所述智能书架自动整理书籍。

一些实施例中，在如图15所示的借书过程中，当要从某一排书籍中抽出一本图书后，智能书架一端设置的第二气动推杆通过推动挡书单元将该排书架上的书籍进行补位整理，所述书库服务器重新排序书籍，更新书籍位置信息。在还书时，当要把书籍还回到某排书架时，智能书架自动将书籍放到这排书籍的最边上，书库服务器将归还的书籍定位排序到该排书的最后一个。在取出或归还书籍后，所述书库服务器均需要将该层图书进行重新排序，更新图书标签上信息，便于集中管理和控制图书信息。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的和区分，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种全自动智能书库系统，其特征在于，包括：

书库服务器(2)，用于存储用户身份信息、图书信息，且监控所述系统中各设备的运行状态、协调各设备的工作过程；

自助服务设备(1)，包括壳体(11)、设置于壳体内的第一控制单元和设置于壳体上、供用户读取信息的第一视觉模块(12)；所述自助服务设备用于验证身份信息和读取图书信息，实现借书与还书的初始操作；

传送装置(3)，包括从下至上依次轴接的底座(31)、支撑架(32)、第二书架(33)以及设置于底座内的第二控制单元；所述支撑架(32)用于抬升或降低所述第二书架的高度；所述传送装置(3)，用于在所述自助服务设备(1)和智能书架(4)间传送图书；

智能书架(4)，包括取书单元(41)、理书单元(42)、第三书架(43)、用于驱动取书单元和理书单元运动的驱动装置以及第三控制单元；所述第三控制单元用于控制所述驱动装置运转；所述智能书架(4)用于放置图书，且能根据所述书库服务器(2)的指令自动取书、还书和整理图书。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

客户端设备(5)，用于按照图书名称或编码查询图书且可预定图书；其中，安装有与所述书库服务器程序对应的书库应用软件。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述自助服务设备(1)包括：

所述壳体(11)一端设置的封闭门模块(16)，另一端设置的与所述传送装置(3)对接的第一开口(13)；所述壳体内、对应所述封闭门模块(16)设置的第一书架(14)，所述第一书架(14)远离封闭门模块(16)的一侧设置的推书装置(15)；

所述第一视觉模块(12)与所述封闭门模块(16)位于所述壳体(11)的同一侧，所述第一视觉模块(12)位于所述封闭门模块(16)的上方；所述第一视觉模块(12)包括显示单元和识别单元，所述识别单元用于用户贴身份证或读书卡验证身份，所述显示单元用于显示所述书库服务器提供的用户信息、图书信息以及借书还书操作流程信息；

所述第一书架(14)设置在壳体内位于所述封闭门模块(16)和所述第一开口(13)之间，所述第一书架(14)在所述封闭门模块和所述第一开口间运动；其中，所述第一书架(14)包括第一水平移动组件(141)和书架体(142)；所述第一水平移动组件(141)包括左右两侧对称设置的第一导轨(1411)、设置在两根所述第一导轨间的第一驱动组件(1412)，以及设置在所述第一导轨上的第一滑块(1413)；所述书架体(142)连接在所述第一滑块(143)和所述第一驱动组件(1412)上；

所述推书装置(15)设置在所述第一书架(14)靠近所述第一开口(13)一侧的上方；所述推书装置(15)包括第二水平移动组件(151)和推板组件(152)，所述第二水平移动组件(151)包括左右两侧对称设置的第二导轨(1511)，以及设置于所述第二导轨一侧的第二驱动组件(1512)，所述第二导轨上均设置有第二滑块(1513)；所述推书装置(15)的两端分别与两个所述第二滑块连接，所述第二滑块连接所述第二驱动组件；所述第二驱动组件(1512)驱动所述第二滑块带动所述推板组件(152)沿所述第二导轨往复运动；

所述第一控制单元分别与所述封闭门模块(16)、第一书架(14)以及所述推书装置各自的电机通讯连接，所述第一控制单元与所述第一视觉模块连接。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传送装置(3)包括：

所述底座(31)包括移动单元和在底座内两侧对称设置的传动单元；所述移动单元包括第一履带(317)、带动第一履带(317)转动的4个履带轮(318)以及设置在履带轮两侧的张紧轮(319)；所述传动单元包括第六电机(311)和传动组；所述第六电机(311)一端设置有第一主动轮(312)，所述传动组包括第一从动轮(313)、主轴承(316)、第二从动轮(314)以及设置在第二从动轮上的第二履带(315)；所述第六电机(311)通过第一主动轮带动第一从动轮转动；所述第一从动轮连接有主轴承(316)，并通过设置在主轴承(316)上的第二从动轮带动第二履带移动；所述传动单元通过设置在主轴承(316)两侧的第二从动轮上的轴承与所述移动单元中的4个履带轮连接；

所述支撑架(32)包括设置在底座(1)内的驱动单元、以及并列铆接的第一支撑杆(321)和第二支撑杆(322)；所述驱动单元包括第五电机(323)、丝杠(326)和传动轴(325)，所述第五电机(323)上设置有第三主动轮(327)，所述丝杠(326)上设置有第二从动轮(328)，所述第五电机通过第二主动轮与第三从动轮的配合作用带动所述丝杠转动；所述丝杠(326)通过传动螺母(324)与所述传动轴(325)连接；所述传动轴(325)用于驱动所述第一支撑杆和第二支撑杆的起落；

所述第二书架(33)用于承接图书；所述第二书架设置有用于确认图书信息和图书放置位置的第二视觉模块(331)，所述第二视觉模块位于所述书架横向挡板上方；

所述第二控制单元分别与所述第五电机、第六电机和所述第二书架上的所述第二视觉模块通信连接。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述智能书架(4)包括：

所述取书单元(41)包括第五导轨(411)，所述第五导轨包括位于第三书架两侧对称设置的主导轨架，所述主导轨架包括：垂直于地面设置的第一轨道(4111)，沿第三书架左右方向且平行地面设置的第二轨道(4112)，以及垂直于第三书架左右方向且平行地面设置的第三轨道(4113)；所述第二轨道与所述第三轨道垂直设置、且高于第三书架，所述第一轨道一端连接在所述第二轨道上，另一端延伸至地面；所述第五导轨(411)一侧的第一轨道上设置有用于将书籍推出书架的第一气动推杆(412)，另一侧第一轨道上设置有用于夹出书籍的机械夹具(413)；所述机械夹具上设置有第三视觉模块(4131)，用于确定所述机械夹具取出的书籍是否正确；所述第三视觉模块位于所述机械夹具的两机械爪连接处的支撑臂上；

所述理书单元(42)包括设置于第三书架一端的书架内侧壁、纵向设置的第六导轨(421)，和设置于所述第六导轨上的第二气动推杆(422)；所述第二气动推杆沿所述第六导轨上下移动，所述第二气动推杆可伸展或缩回；

所述智能书架(4)还包括挡书单元(44)，所述挡书单元包括挡板(441)和滑动部件(442)，所述挡书单元通过所述滑动部件连接在所述第三书架的分隔板靠近所述第一气动推杆的一侧设置的凸起挡板上；所述滑动部件可沿所述凸起挡板沿所述第三书架左右滑动；所述挡板的一端通过旋转轴与所述滑动部件连接，另一端向所述第三书架的前侧延伸；所述旋转轴与地面垂直；在归还图书时，所述第二气动推杆推动归还图书靠近所述挡板时，所述旋转轴带动所述挡板由第一状态旋转90度，还回的图书与分隔板上的书籍接触后，所述挡板回到第一状态；

所述第一轨道(4111)、第二轨道(4112)、第三轨道(4113)和第六导轨(421)上均包括导向杆(M1)和滑动件(M2)，所述驱动装置包括设置在导向杆上用于带动所述滑动件移动的第一驱动装置，还包括设置在滑动部件和凸起挡板连接处的第二驱动装置，所述第一驱动装置和所述第二驱动装置均与所述第三控制单元通信连接；

所述第三书架(43)的一端设置有理书单元且所述第三书架的一端为上下贯通的框架结构，另一端的每层书架上铺设有分隔板。

6.一种全自动智能书库系统的运行方法，其特征在于，包括：

将扫描图书的射频标签得到的图书信息上传至书库服务器(2)，并将图书按照所述图书信息放置于智能书架的第三书架上(43)；

自助服务设备(1)认证用户身份信息，并允许用户借助所述自助服务设备(1)的第一视觉模块(12)读取图书信息；

借书过程中，所述书库服务器(2)根据所述第一视觉模块(12)上传的借用图书信息定位到路径最短的智能书架(4)位置，并指示所述智能书架取出书籍，且指示传送装置移动至所述智能书架处，所述传送装置(3)的支撑架(32)抬升第二书架(33)的高度承接所述智能书架(4)的取书单元(41)取出的图书，所述传送装置(3)取回图书放置于自助服务设备借出图书；

还书过程中，所述第一视觉模块(12)将还书信息上传至所述书库服务器(2)，所述书库服务器指示所述传送装置将图书放入图书数量少于限定阈值且路径最短的智能书架的图书数量最少的第三书架(43)的分隔板上；

当图书从智能书架上取出或放回后，所述智能书架的理书单元(42)自动整理第三书架上的书籍。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：所述书库服务器(2)接收客户端设备(5)发出的预定图书信息，并根据接收到的预定图书信息指示所述智能书架(4)和所述传送装置(3)运动，且指示所述传送装置(3)将被预定书籍放到特定的智能书架上。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，借书过程还包括：所述传送装置(3)到达所述智能书架位置后，所述传送装置(3)调节第二书架(33)高度迎合所述智能书架(4)中所述取书单元(41)的机械夹具(413)；取出的书籍放置到所述第二书架(33)时，所述传送装置(3)中的第二视觉模块(331)定位书籍放置在所述第二书架的位置并上传至所述自助服务设备(1)；待所述传送装置(3)移动至所述自助服务设备(1)时，所述自助服务设备的推书装置(15)根据所述第二视觉模块(331)发送的位置信息将书籍推送到第一书架(14)上供用户借阅；

所述智能书架(4)的所述机械夹具(413)夹取图书时，位于所述机械夹具(413)上的第三视觉模块(4131)确认取出的图书信息，并将图书信息返回给所述书库服务器(2)；若取出图书错误，则继续取出放置到所述第二书架上，所述书库服务器指示所述智能书架重新夹取图书，直至所述机械夹具取出正确的图书为止；

所述传送装置(3)将取得的全部图书送至所述自助服务设备(1)，所述自助服务设备(1)的推书装置(15)将正确的图书推送到第一书架供用户借阅后，所述书库服务器指示所述传送装置进行还书。

9.如权利要求6或8所述的方法，其特征在于，在取出图书时，所述智能书架(4)一侧的第一气动推杆(412)将图书从分隔板上推出，所述智能书架另一侧的机械夹具(413)放置在分隔板的边沿，待推杆将图书推出后，所述机械夹具夹住图书并取出；

在用户同时借阅多本图书时，所述书库服务器根据所述自助服务设备传输的多本图书的图书信息，按照所述智能书架的序号排序并指示所述传送装置和所述智能书架依次取出图书，待所述传送装置取完多本图书后返回至所述自助服务设备处供用户借阅；

从所述智能书架取出图书后，所述智能书架(4)一端设置的第二气动推杆(422)通过挡书单元(44)将书籍进行补位整理。

10.如权利要求6所述的方法，其特征在于，还书过程包括：所述书库服务器接收到还书信息后，所述书库服务器确定书籍数量少于限定阈值的智能书架，并计算自助服务设备到智能书架的最短路径，以确定放置归还图书的智能书架位置；

在还回图书时，所述智能书架的机械夹具将还回的图书抵住分隔板一侧的凸起挡板，使还回图书的书脊与分隔板上的图书书脊平行放置；所述机械夹具将归还图书放到一排图书的最外侧，智能书架一端的第二气动推杆将归还图书通过挡板装置推至分隔板上的原有图书处，且所述书库服务器更新归还书籍的位置信息。