CN110103243B - 一种图书馆存取书机器人的夹手机构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种图书馆存取书机器人的夹手机构，其能解决现有图书馆存取书机器人整体成本较高的技术问题。一种图书馆存取书机器人的夹手机构，包括壳体、夹臂和夹臂收紧驱动单元，其特征在于：夹手机构还包括7字形的拨杆、拨杆上端驱动单元和拨杆下端驱动单元，拨杆置于一对夹臂之间，拨杆的横向部位向夹臂的前端延伸设置，拨杆的竖向部位的上端设有沿竖向延伸的腰形孔、下端设有圆孔，拨杆上端驱动单元和拨杆下端驱动单元均能沿夹臂的前后方向驱动拨杆的竖向部位，拨杆上端驱动单元的输出端转动连接有第一销轴，第一销轴安装于腰形孔内并能沿腰形孔长轴方向滑动，拨杆下端驱动单元的输出端转动连接有第二销轴，第二销轴安装于圆孔内。

Description

一种图书馆存取书机器人的夹手机构
技术领域
本发明涉及图书存取装置技术领域，尤其涉及图书馆存取书机器人，具体为一种图书馆存取书机器人的夹手机构。
背景技术
图书馆存取书机器人主要包括书架机构、夹手机构、行走机构、寻径机构和信息采集机构，其中现有的书架机构包括壳体、夹臂、夹臂收紧驱动机构、夹臂平移驱动机构和夹臂升降驱动单元，一对夹臂转动安装于壳体上，夹臂收紧驱动机构驱动一对夹臂相向运动以夹持图书，夹臂平移驱动机构驱动夹臂平移以插入待取图书两侧，夹臂升降驱动单元驱动夹臂升降以插移动至待取图书同一高度。由于图书最终以倾斜或竖立的状态并沿水平方向逐一摆放的，为此，信息采集机构必须加装图书位置采集单元，而夹手机构必须加装夹臂转向单元，以适应待取图书的倾斜角度，确保对待取图书的有效夹持，进而导致机器人整体成本较高。
发明内容
本发明提供了一种图书馆存取书机器人的夹手机构，其能解决现有图书馆存取书机器人整体成本较高的技术问题。
其技术方案是这样的，一种图书馆存取书机器人的夹手机构，包括壳体、夹臂和夹臂收紧驱动单元，所述夹臂设有一对，所述夹臂的前端为夹持部、后端安装于所述夹臂收紧驱动单元的输出端，所述夹臂收紧驱动单元安装于所述壳体，其特征在于：所述夹手机构还包括7字形的拨杆、拨杆上端驱动单元和拨杆下端驱动单元，所述拨杆置于一对所述夹臂之间，所述拨杆的横向部位向所述夹臂的前端延伸设置，所述拨杆的竖向部位的上端设有沿竖向延伸的腰形孔、下端设有圆孔，所述拨杆上端驱动单元和所述拨杆下端驱动单元均能沿所述夹臂的前后方向驱动所述拨杆的竖向部位，所述拨杆上端驱动单元的输出端转动连接有第一销轴，所述第一销轴安装于所述腰形孔内并能沿腰形孔长轴方向滑动，所述拨杆下端驱动单元的输出端转动连接有第二销轴，所述第二销轴安装于所述圆孔内。
进一步的，当所述拨杆的竖向部位呈竖立状设置时，所述第一销轴位于所述腰形孔的下部。
进一步的，所述夹臂收紧驱动单元包括与所述夹臂一一配合的夹臂驱动电机，所述夹臂驱动电机内置于所述壳体。
进一步的，所述夹手机构包括夹臂平移驱动单元，所述夹臂平移驱动单元能够沿所述夹臂的前后方向驱动所述壳体。
更进一步的，所述拨杆上端驱动单元、所述夹臂平移驱动单元、所述拨杆下驱动单元自上而下固定于电机安装板上并且均为贯通式丝杆步进电机，所述壳体置于所述拨杆和所述电机安装板之间，所述拨杆上端驱动单元、所述拨杆下驱动单元的丝杆均贯穿所述壳体。
进一步的，所述夹手机构包括夹臂平移驱动单元和夹臂升降驱动单元，所述拨杆上端驱动单元、所述夹臂平移驱动单元、所述拨杆下驱动单元自上而下并且固定为一整体，所述夹臂升降驱动单元包括同步带、上同步带轮、下同步带轮、立柱和步进电机，所述上同步带轮安装于立柱上端，所述下同步带轮安装于所述步进电机的输出端，所述同步带张紧套装于所述上同步带轮和所述下同步带轮，所述整体通过夹板固定于所述同步带上，所述立柱上设有沿竖向延伸的滑槽，所述同步带背离所述夹板的一侧安装有滑块，所述滑块与所述滑槽滑动配合。
进一步的，所述拨杆的竖向部位的前侧安装有图像处理摄像头。
进一步的，所述夹臂的前端形成向下的弯折部，所述夹持部位于弯折部的下端。
更进一步的，所述夹持部的内侧设有夹持板。
更进一步的，所述夹持板的内侧设有防滑棱，所述防滑棱自前而后排布。
本发明通过拨杆上端驱动单元和拨杆下端驱动单元不同步驱动拨杆，使得拨杆绕第二销轴向夹臂前端转动，拨杆的横向部位的前端将向外拨动待取图书的外侧上部的一角，该过程中，待取图书绕外侧下部的一角向外旋转，而待取图书的外侧上部的一角外露后由一对夹臂夹持，即夹臂无需直接插入待取图书两侧，进而避免了图书位置采集单元、夹臂转向单元的设置，也就降低了机器人整体成本。
附图说明
图1为本发明的第一视角的结构示意图，其中，下同步带轮和步进电机未示出。
图2为本发明的拨杆的安装结构示意图。
图3为本发明的第二视角的结构示意图，其中，下同步带轮和步进电机未示出。
具体实施方式
如图1~图3所示，一种图书馆存取书机器人的夹手机构，包括壳体12、夹臂11和夹臂收紧驱动单元，夹臂11设有一对，夹臂的前端为夹持部、后端安装于夹臂收紧驱动单元的输出端，夹臂收紧驱动单元安装于壳体12，夹手机构还包括7字形的拨杆21、拨杆上端驱动单元22和拨杆下端驱动单元23，拨杆21置于一对夹臂11之间，拨杆的横向部位211向夹臂的前端延伸设置，拨杆的竖向部位212的上端设有沿竖向延伸的腰形孔213、下端设有圆孔，拨杆上端驱动单元22和拨杆下端驱动单元23均能沿夹臂的前后方向驱动拨杆的竖向部位212，拨杆上端驱动单元22的输出端转动连接有第一销轴24，第一销轴24安装于腰形孔213内并能沿腰形孔213长轴方向滑动，拨杆下端驱动单元23的输出端转动连接有第二销轴25，第二销轴25安装于圆孔内，当拨杆的竖向部位212呈竖立状设置时，第一销轴24位于腰形孔213的下部，其中，腰形孔、圆孔的侧部分别设有连通的开口以供拨杆上/下端驱动单元与销轴的连接部位穿过并且能够适应拨杆转动过程。
夹手机构包括夹臂平移驱动单元31和夹臂升降驱动单元，拨杆上端驱动单元22、夹臂平移驱动单元31、拨杆下驱动单元自上而下设置并且通过电机安装板26固定为一整体，夹臂升降驱动单元包括同步带43、上同步带轮42、下同步带轮、立柱41和步进电机（下同步带轮和步进电机未示出），上同步带轮42安装于立柱41上端，下同步带轮安装于步进电机的输出端，同步带43张紧套装于上同步带轮42和下同步带轮，整体通过夹板44固定于同步带上，立柱41上设有沿竖向延伸的滑槽（未示出，位于立柱与同步带相对的一侧端面上），同步带背离夹板44的一侧安装有滑块45，滑块45与滑槽滑动配合。
拨杆上端驱动单元、夹臂平移驱动单元、拨杆下驱动单元均为贯通式丝杆步进电机，壳体置于拨杆和电机安装板之间，拨杆上端驱动单元、拨杆下驱动单元的丝杆均贯穿壳体，第一销轴、第二销轴转动连接与相应丝杆的端部。
拨杆的竖向部位212的前侧安装有图像处理摄像头51，通过图像处理摄像头对待取图书的条形码进行确认，而图像处理摄像头是作为信息采集单元的一部分；信息采集单元还包括超声波传感器，对于机器人的前后左右位置进行测定，拨杆上端驱动单元22和拨杆下端驱动单元23将电机旋转的圈数反馈给图书馆存取书机器人的控制器，进而判断拨杆前端是否接触待取图书的外侧上部的一角。
夹臂的前端形成向下的弯折部111，夹持部位于弯折部111的下端，由于待取图书的外侧上部的一角由拨杆拨动、外露后，其高度是相对降低的，通过向下的弯折部的设置，进而避免夹臂升降驱动单元再次启动，以提高效率取书效率；夹持部的内侧设有夹持板13，夹持板13的内侧设有防滑棱131，防滑棱131自前而后排布，能够防止待取图书滑脱。
本发明的夹手机构在从图书馆内的书柜上取书时，拨杆上端驱动单元和拨杆下端驱动单元不同步驱动拨杆，使得拨杆绕第二销轴向夹臂前端转动，拨杆的横向部位的前端将向外拨动待取图书的外侧上部的一角，该过程中，待取图书绕外侧下部的一角向外旋转，而待取图书的外侧上部的一角外露后由一对夹臂夹持；
本发明的夹手机构将图书归还于图书馆内的书柜上时，夹臂平移驱动单元驱动夹臂、图书同步平移，当图书与书柜的隔板接触后，夹臂松开，拨杆上端驱动单元和拨杆下端驱动单元同步驱动拨杆，推动图书平移进入书柜，若是使用夹臂夹持直接推入图书，书柜上与图书对应的容置空间需要将一对夹臂的厚度考虑进去，否则夹臂在推入时会对其它图书造成损坏，而本发明的拨杆能够减小图书容置空间的需求，并且避免其它图书损坏。

Claims (9)

1.一种图书馆存取书机器人的夹手机构，包括壳体、夹臂和夹臂收紧驱动单元，所述夹臂设有一对，所述夹臂的前端为夹持部、后端安装于所述夹臂收紧驱动单元的输出端，所述夹臂收紧驱动单元安装于所述壳体，其特征在于：所述夹手机构还包括7字形的拨杆、拨杆上端驱动单元和拨杆下端驱动单元，所述拨杆置于一对所述夹臂之间，所述拨杆的横向部位向所述夹臂的前端延伸设置，所述拨杆的竖向部位的上端设有沿竖向延伸的腰形孔、下端设有圆孔，所述拨杆上端驱动单元和所述拨杆下端驱动单元均能沿所述夹臂的前后方向驱动所述拨杆的竖向部位，所述拨杆上端驱动单元的输出端转动连接有第一销轴，所述第一销轴安装于所述腰形孔内并能沿腰形孔长轴方向滑动，所述拨杆下端驱动单元的输出端转动连接有第二销轴，所述第二销轴安装于所述圆孔内；
所述夹手机构包括夹臂平移驱动单元和夹臂升降驱动单元，所述拨杆上端驱动单元、所述夹臂平移驱动单元、所述拨杆下驱动单元自上而下并且固定为一整体，所述夹臂升降驱动单元包括同步带、上同步带轮、下同步带轮、立柱和步进电机，所述上同步带轮安装于立柱上端，所述下同步带轮安装于所述步进电机的输出端，所述同步带张紧套装于所述上同步带轮和所述下同步带轮，所述整体通过夹板固定于所述同步带上，所述立柱上设有沿竖向延伸的滑槽，所述同步带背离所述夹板的一侧安装有滑块，所述滑块与所述滑槽滑动配合。
2.根据权利要求1所述的一种图书馆存取书机器人的夹手机构，其特征在于：当所述拨杆的竖向部位呈竖立状设置时，所述第一销轴位于所述腰形孔的下部。
3.根据权利要求1所述的一种图书馆存取书机器人的夹手机构，其特征在于：所述夹臂收紧驱动单元包括与所述夹臂一一配合的夹臂驱动电机，所述夹臂驱动电机内置于所述壳体。
4.根据权利要求1所述的一种图书馆存取书机器人的夹手机构，其特征在于：所述夹手机构包括夹臂平移驱动单元，所述夹臂平移驱动单元能够沿所述夹臂的前后方向驱动所述壳体。
5.根据权利要求4所述的一种图书馆存取书机器人的夹手机构，其特征在于：所述拨杆上端驱动单元、所述夹臂平移驱动单元、所述拨杆下驱动单元自上而下固定于电机安装板上并且均为贯通式丝杆步进电机，所述壳体置于所述拨杆和所述电机安装板之间，所述拨杆上端驱动单元、所述拨杆下驱动单元的丝杆均贯穿所述壳体。
6.根据权利要求1所述的一种图书馆存取书机器人的夹手机构，其特征在于：所述拨杆的竖向部位的前侧安装有图像处理摄像头。
7.根据权利要求1所述的一种图书馆存取书机器人的夹手机构，其特征在于：所述夹臂的前端形成向下的弯折部，所述夹持部位于弯折部的下端。
8.根据权利要求7所述的一种图书馆存取书机器人的夹手机构，其特征在于：所述夹持部的内侧设有夹持板。
9.根据权利要求8所述的一种图书馆存取书机器人的夹手机构，其特征在于：所述夹持板的内侧设有防滑棱，所述防滑棱自前而后排布。
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