CN110202578A - 一种基于剪式机构悬挂机器人的智能档案管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于剪式机构悬挂机器人的智能档案管理系统，用于档案馆的档案取放和整理。本发明系统包括线性轨道模组，档案管理机器人，档案缓存柜，智能AGV小车以及控制装置。档案管理机器人包括旋转机构、剪式升降机构、档案取放机构。其特征是：机器人非工作状态下，剪式机构是收紧的，悬挂在安装在天花板的线性轨道模组上。当需要它工作时，它便按照既定的路线沿着轨道移动到需要取放的档案架前；然后剪式升降机构开始下降，将档案取放机构降到所需高度；接着由档案取放机构来完成档案的取放。此外，旋转机构可以让机器人旋转180°，这样机器人可以完成一条过道两侧的档案取放工作。机器人取得的档案可以放入置于AGV小车上的档案缓存柜里，便于档案的批量管理。其优点在于，实现了档案管理工作的自动化，减轻了档案馆工作人员的劳动强度。

Description

一种基于剪式机构悬挂机器人的智能档案管理系统

技术领域

本发明涉及机器人领域，具体涉及一种基于剪式机构悬挂机器人的智能档案管理系统，尤其适用于档案馆档案的自动化取放和整理。

背景技术

随着现代档案馆的档案量不断增加，档案管理将是一项越来越艰辛的工作。仅靠传统的人工操作不进将浪费大量的时间、人力和财力，还会不可避免的出现很多错误，带来不必要的麻烦。尽管现在已经有很多档案馆采用贴条形码或者RFID技术辅助档案的识别与管理，但这只是稍稍提高了效率，并没有从根本上解决问题。这样一来，以机器人为基础运营的自动化管理就成为了档案馆未来发展的必然趋势。机器人代替人类员工完成档案的上下架、查错等管理操作，其执行效率高、正确率高，完全可以满足档案馆日常管理工作的需求。

档案管理系统目前已经有一些研究，具体描述如下：

专利公告号为CN203012740U，名称为“一种条码磁卡识别式档案管理机器人”的中国实用新型专利中，公开了一种档案管理机器人。该机器人主要包括条码磁卡阅读器、人性行走机构、机械手机构和物品托盘。该机器人用简单的结构实现了单本档案的取放，但该装置存在较大局限性——单次取放数量少、取放的高度受机器人高度限制等等。所以，该机器人不适合大量档案的取放及档案的日常管理。

专利公告号为CN203535685U，名称为“一种保密式智能立体档案管理系统”的中国实用新型专利中，公开了一种立体档案管理系统，包括档案柜、档案管理机械手、搬运机器人、传动系统、操作控制台和zigbee子节点盒。这套系统加强了档案管理工作的保密性，提高了档案管理的效率，但是整套系统太过庞大，存在维护困难的问题，可能造成维护系统所需的人力和物力大于人工档案管理工作的情况。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于剪式机构悬挂机器人的智能档案管理系统，能够高效稳定运行的、节约空间、成本较低的、实现档案馆内全自动取放档案以及整理档案的系统。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：一种基于剪式机构悬挂机器人的智能档案管理系统，包括线性轨道模组，档案管理机器人，档案缓存柜，智能AGV小车以及控制装置，其特征在于：

线性轨道模组布置在天花板上，可以驱动档案管理机器人在平面内X、Y方向平动；

档案管理机器人包括旋转机构、剪式升降机构以及档案取放机构，悬挂于线性轨道模组上；

旋转机构可以使剪式升降机构和档案取放机构绕垂直于地面的轴线旋转；

剪式升降机构用于实现档案取放机构的升降；

档案取放机构，用电机驱动丝杠螺母机构，带着启动吸盘沿丝杠前后移动，

吸盘顶到档案后吸紧，然后被拖入档案取放机构的档案槽中；

档案管理机器人在取得档案后，按需求可将所取档案放入AGV小车上的缓存档案柜中；

在控制装置的控制下，驱动装置移动机器人完成取档案和放档案的动作，AGV小车可运送放置其上的缓存档案柜到达控制系统指定的位置，以完成档案管理任务。

优选地，安装在天花板上的线性轨道模组，铺设在档案架之间，可以根据指令要求整理的档案位置，自动计算最佳路径，将机器人送到所需管理的档案架前。

优选地，档案取放机构的升降采用剪式机构来实现，因为剪式机构收缩后体积小，这样可以充分利用空中的空间，且可避免与工作人员接触；剪式机构采用绳驱动，可以减轻整个机器人的重量；绳子通过定滑轮改变运动方向，这样可以使绳子受力方向始终与机器人受重力方向相同，以解决绳驱动方式绳子容易松驰的缺陷。

优选地，档案取放机构设计了五个档案槽，可以同时取放同一排五个档案；当然，该机构也可以单独控制某一个槽位的档案取放。

优选地，吸盘后面装有力传感器，可以通过力传感器反馈力的大小来判断吸盘是否达到预想位置，以此控制吸盘在预期状态下吸紧。

优选地，线性轨道模组、剪式升降机构上安装有位移传感器，可以实时监控机器人所在位置以及机器人所处高度；旋转机构可以通过读取控制其旋转的电机编码器的信息来获取机器人旋转的角度。

优选地，机器人周围安装有超声波发生器，可以实时监控机器人与档案架之间的距离，防止机器人与档案架发生碰撞。

优选地，在控制装置的控制下：

控制系统以最佳路径，控制线性轨道模组驱动机器人沿X、Y轴运动，将机器人移动至所需要管理的档案前，当机器人运动到既定位置，再开始取放工作。

优选地，在控制装置的控制下：

剪式升降机构带着档案取放机构沿Z轴运动，使其对准所需管理档案所在的层。

优选地，在控制装置的控制下：

旋转机构带着档案取放机构和剪式升降机构一起绕Z轴运动，使档案取放机构的档案槽对准档案。

优选地，在控制装置的控制下：

档案取放机构伸出气动吸盘，当吸盘顶到档案时，通过力传感器得知吸盘到达预想位置，此时吸盘吸紧，档案取放机构将档案拖入档案槽内，完成取档案过程。

优选地，在控制装置的控制下：

智能AGV小车会自动根据控制系统指定的地点，计算最佳路径，移动到档案管理机器人所在位置附近，准备接收机器人取来的档案。

优选地，在控制装置的控制下：

档案管理机器人会调整X、Y、Z三轴位置，将取得的档案准确地放入置于AGV小车上的缓存档案柜内。

从缓存档案柜取档案放入档案柜过程与上述过程类似，在此便不再赘述。

与现有技术相比，本发明具有如下显而易见的突出实质性特点和显著技术进步：

1、本发明的机构设计精巧实用，实现可能大。它有可驱动机器人在天花板上沿X、Y轴移动的线性轨道模组，有可让档案取放机构沿Z轴移动的剪式升降机构，有调整角度用的旋转机构。这些机构充分利用了档案馆天花板到档案架之间的空间，保证了其能够在档案馆的环境下几乎对人们没有干扰的方式，高效的完成档案管理的工作。

2、本发明能够实现机器人自主取放档案以及整理档案的功能。它能根据指令自主计算最佳路径，通过各个机构的配合，高效、精准地实现全自动取放档案功能。

3、本发明的成本和可维护性相比现有的技术有很大优势。该机器人的整体结构不算特别复杂，成本相对较低，在维护方面也比现有的技术要方便很多。该项技术解放了人类管理员的劳动力，使得档案管理变得自动化、有序化、智能化。

附图说明

图1是整体结构示意图。

图2是档案管理机器人示意图。

图3是旋转机构示意图。

图4是剪式升降机构示意图。

图5是档案取放机构示意图。

图6是缓存档案柜示意图。

附图中标记为：1.线性轨道模组；2.档案管理机器人；3；缓存档案柜；4.智能AGV小车；5.控制装置；6.旋转机构；7.剪式升降机构；8.档案取放机构；9.连接板；10.连接件；11.剪式机构顶板；12.主动齿轮；13.固定齿轮；14.大滑轮；15.小滑轮；16.钢丝绳；17.滑轨；18.连杆；19.剪式机构底板；20.小电机；21.联轴器；22.微型丝杠；23.档案槽；24.吸盘；25.缓存柜档案槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和

特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚

明确的界定。

实施例一：

参见图1~图6，本基于剪式机构悬挂机器人的智能档案管理系统，包括线性导轨模组1、档案管理机器人2、缓存档案柜3、智能AGV小车4以及控制装置5，其特征在于：

所述线性导轨模组1安装在天花板上，档案管理机器人2悬挂在线性导轨模组1上；运载着缓存档案柜3的智能AGV小车4在地面上行驶；控制装置5也放置在地面上，控制装置5与线性导轨模组1和档案管理机器人2用电缆连接，与智能AGV小车4通过无线通信方式实现控制。

工作时，档案管理员只需通过控制装置5下达取放指令，线性轨道模组1便会将档案管理机器人2移动至该档案存放处，然后档案管理机器人2将从档案架上取出档案，同时运载着缓存档案柜3的智能AGV小车4也会移动至相应地点，档案管理机器人2取到档案后，会放入缓存档案柜3中，由智能AGV小车4运送到指定地点。

实施例二：

本实施例与实施例一基本相同，特别之处如下：

所述基于剪式机构悬挂机器人的智能档案管理系统，其特征在于：所述档案管理机器人包括旋转机构6、剪式升降机构7以及档案取放机构8，所述旋转机构6包括连接板9、连接件10、主动齿轮12、固定齿轮13以及带编码器的电机；连接板9与连接件10固联，连接件10与剪式机构顶板11通过带法兰的角接触轴承相连，可以相对转动；一个电机安装在剪式机构顶板11上，主动齿轮连接12安装在电机轴上，固定齿轮13与连接件10固联，电机带动主动齿轮12绕固定齿轮13转动，实现档案管理机器人2绕Z轴的旋转运动；

所述剪式升降机构7包括剪式机构顶板11、大滑轮14、小滑轮15、钢丝绳16、滑轨17、连杆18、剪式机构底板19以及四个电机，四个大滑轮14分别安装在四个电机轴上，小滑轮15安装在固联于剪式机构顶板11的滑轮座上，钢丝绳16的两端分别和大滑轮14以及剪式机构底板19固联，该机构可以通过电机旋转带动钢丝绳16经过小滑轮15改变方向后，缠绕在大滑轮14上，完成档案取放机构8的上下升降；剪式升降机构7采用了绳驱动的柔性驱动方式，并且采用了两个滑轮来改变钢丝绳16的运动方向，解决了钢丝绳容易松弛的缺陷。在不需要工作时，剪式升降机构6收紧，充分利用档案架与天花板之间的些小空间；

所述档案取放机构8包括小电机20、联轴器21、微型丝杠22、档案槽23、吸盘24以及直线导轨，小电机20安装在剪式机构底板19上，通过联轴器21与微型丝杠22连接，丝杠的螺母上安装一个吸盘固定架，用于安装吸盘24，通过控制小电机20的转动以及吸盘24的吸紧和松开来完成档案袋的取放，且通过压力传感器来检测吸盘24是否达到预想位置；有5个档案槽23，可根据需要控制单独取/放在某一槽位中的档案，也可5个同时进行；

所述缓存档案柜3分为两层，每层又分为两格，每格内有5个档案缓存槽25，配合档案取放机构8的5个档案槽23；

所述控制装置5的数据库中包含有档案馆布局图，档案管理员只需在控制装置5的触摸屏上选择想要取/放的档案，系统就能根据指令自动计算最佳路径，驱动线性导轨模组1带着档案管理机器人2移动到指定档案所在位置；同时，系统自动计算最佳路径，使智能AGV小车4带着缓存档案柜3移动到指定位置。

实施例三：

本基于剪式机构悬挂机器人的智能档案管理系统，用于档案馆的档案取放和整理。本发明系统包括线性轨道模组1，档案管理机器人2，档案缓存柜3，智能AGV小车4以及控制装置5。档案管理机器人包括旋转机构6、剪式升降机构7、档案取放机构8。其特征是：机器人非工作状态下，剪式升降机构7是收紧的，悬挂在安装在天花板的线性轨道模组1上。当需要它工作时，它便按照既定的路线沿着轨道移动到需要取放的档案架前；然后剪式升降机构7开始下降，将档案取放机构8降到所需高度；接着由档案取放机构8来完成档案的取放。此外，旋转机构6可以让机器人旋转180°，这样机器人可以完成一条过道两侧的档案取放工作。机器人取得的档案可以放入置于AGV小车4上的档案缓存柜3里，便于档案的批量管理。其优点在于，实现了档案管理工作的自动化，减轻了档案馆工作人员的劳动强度。

本实施例中，将介绍智能档案管理系统完成自动取档案并放入缓存档案柜，然后由智能AGV小车运送至门口的具体实现过程：

当管理员向智能档案管理系统输入指令时，系统会自动进行路径规划，选择最优路径，驱动安装在天花板上的线性模组1，使档案管理机器人2沿着X、Y方向移动至指定档案所在的档案架前过道上方（线性模组1和档案管理机器人2通过连接板9连接）；

与此同时，系统也将给智能AGV小车4发出指令，小车载着缓存档案柜3以最佳路径移动至该档案柜前，且与档案管理机器人2保持适当距离；

当档案管理机器人2达到既定位置后，控制系统驱动剪式升降机构7的四个电机转动，电机固定在剪式机构顶板11下方，一端连接大滑轮14，钢丝绳16绕过小滑轮15后缠绕在大滑轮14上，且钢丝绳16一端与大滑轮14固联，另一端与剪式机构底板19固联，剪式机构顶板11和剪式机构底板19通过六组剪式机构连杆18连接。四个电机同时转动，钢丝绳16放长，剪式机构底部的连杆一端连接有小滚轮，随着钢丝绳16放长时剪式机构底板19下降，小滚轮在滑槽17内向内侧滚动，由此完成档案取放机构8的下降过程。此外，系统可以从电机的编码器中读取角度值，从而得知钢丝绳16放长的长度，也就是机构下降的高度；

若档案取放机构8端面没有与档案架端面正对，旋转机构6可以调整其角度。连接件10与连接板9固联，并与剪式机构顶板11相连，但与剪式机构顶板11之间可以相对转动，固定齿轮13与连接件10固联，主动齿轮12安装在固定于剪式机构顶板11下方的电机上，与固定齿轮13啮合。当需要调整角度时，控制系统驱动该电机转动，便可以使档案取放机构8正对档案架。此外，系统可以从电机的编码器中读取角度值，因此系统可知晓档案管理机器人8的实时角度，达到精准的控制；

然后，当档案取放机构8到达准确位置时，系统控制小电机20（可同时控制1~5个）转动，小电机20通过联轴器21与微型丝杠22连接，带动其转动，从而使吸盘24能沿着微型丝杠22轴向伸出。

接着，当吸盘24接触到档案袋，并通过安装在吸盘24后面的压力传感器检测到预先设定好的压力值时，系统控制吸盘24吸紧，并控制小电机20反方向旋转，将吸着档案袋的吸盘24拉回，从而将档案袋取入档案取放机构8的档案槽23内；

紧接着，系统控制剪式升降机构7的四个电机旋转使档案取放机构8上升或者下降到适当高度（与缓存档案柜3指定层高度对齐），同时旋转机构6将档案取放机构8端面旋转至正对缓存档案柜3。与此同时，系统驱动线性模组1，带着档案管理机器人2沿X、Y方向运动，智能AGV小车4也配合移动，使档案管理机器人2和缓存档案柜3都达到系统指定位置，两者贴近；

随后，系统控制小电机20转动，将档案袋从档案槽23推出。缓存档案柜3分两层，每层又分为两格，每格内有5个档案缓存槽25，其间距与档案取放机构8中的档案槽23对应。当吸盘24将档案袋推至档案缓存槽25中，且吸盘24后面的压力传感器检测到预先设定好的压力值时，系统控制吸盘24松开，然后控制小电机20反转，将吸盘24收回。最后，控制装置5通过无线通信，给智能AGV小车4发送指令，小车以最佳路径移动至门口。至此，智能档案管理系统完成了自动取档案并放入缓存档案柜的过程。

此外，为增加系统的安全性，机器人周围安装有超声波发生器，可以实时监控机器人与档案架之间的距离，防止机器人与其他物体发生碰撞。

以上对本发明的的具体实施例进行了描述。但本发明并不局限于上述特定实施方式，凡基于本发明所做的任何改动或变型均属于本发明要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种基于剪式机构悬挂机器人的智能档案管理系统，包括线性导轨模组（1）、档案管理机器人（2）、缓存档案柜（3）、智能AGV小车（4）以及控制装置（5），其特征在于：

所述线性导轨模组（1）安装在天花板上，档案管理机器人（2）悬挂在线性导轨模组（1）上；运载着缓存档案柜（3）的智能AGV小车（4）在地面上行驶；控制装置（5）也放置在地面上，控制装置（5）与线性导轨模组（1）和档案管理机器人（2）用电缆连接，与智能AGV小车（4）通过无线通信方式实现控制；

工作时，档案管理员只需通过控制装置（5）下达取放指令，线性轨道模组（1）便会将档案管理机器人（2）移动至该档案存放处，然后档案管理机器人（2）将从档案架上取出档案，同时运载着缓存档案柜（3）的智能AGV小车（4）也会移动至相应地点，档案管理机器人（2）取到档案后，会放入缓存档案柜（3）中，由智能AGV小车（4）运送到指定地点。

2.根据权利要求1所述的智能档案管理系统，其特征在于：所述档案管理机器人包括旋转机构（6）、剪式升降机构（7）以及档案取放机构（8），所述旋转机构（6）包括连接板（9）、连接件（10）、主动齿轮（12）、固定齿轮（13）以及带编码器的电机；连接板（9）与连接件（10）固联，连接件（10）与剪式机构顶板（11）通过带法兰的角接触轴承相连，可以相对转动；一个电机安装在剪式机构顶板（11）上，主动齿轮连接（12）安装在电机轴上，固定齿轮（13）与连接件（10）固联，电机带动主动齿轮（12）绕固定齿轮（13）转动，实现档案管理机器人（2）绕Z轴的旋转运动。

3.根据权利要求2所述的智能档案管理系统，其特征在于：所述剪式升降机构（7）包括剪式机构顶板（11）、大滑轮（14）、小滑轮（15）、钢丝绳（16）、滑轨（17）、连杆（18）、剪式机构底板（19）以及四个电机，四个大滑轮（14）分别安装在四个电机轴上，小滑轮（15）安装在固联于剪式机构顶板（11）的滑轮座上，钢丝绳（16）的两端分别和大滑轮（14）以及剪式机构底板（19）固联，该机构可以通过电机旋转带动钢丝绳（16）经过小滑轮（15）改变方向后，缠绕在大滑轮（14）上，完成档案取放机构（8）的上下升降；剪式升降机构（7）采用了绳驱动的柔性驱动方式，并且采用了两个滑轮来改变钢丝绳（16）的运动方向，解决了钢丝绳容易松弛的缺陷，在不需要工作时，剪式升降机构（6）收紧，充分利用档案架与天花板之间的些小空间。

4.根据权利要求2所述的智能档案管理系统，其特征在于：所述档案取放机构（8）包括小电机（20）、联轴器（21）、微型丝杠（22）、档案槽（23）、吸盘（24）以及直线导轨，小电机（20）安装在剪式机构底板（19）上，通过联轴器（21）与微型丝杠（22）连接，丝杠的螺母上安装一个吸盘固定架，用于安装吸盘（24），通过控制小电机（20）的转动以及吸盘（24）的吸紧和松开来完成档案袋的取放，且通过压力传感器来检测吸盘（24）是否达到预想位置；有5个档案槽（23），可根据需要控制单独取/放在某一槽位中的档案，也可5个同时进行。

5.根据权利要求1所述的智能档案管理系统，其特征在于：所述缓存档案柜（3）分为两层，每层又分为两格，每格内有5个档案缓存槽（25），配合档案取放机构（8）的5个档案槽（23）。

6.根据权利要求1所述的智能档案管理系统，其特征在于：所述控制装置（5）的数据库中包含有档案馆布局图，档案管理员只需在控制装置（5）的触摸屏上选择想要取/放的档案，系统就能根据指令自动计算最佳路径，驱动线性导轨模组（1）带着档案管理机器人（2）移动到指定档案所在位置；同时，系统自动计算最佳路径，使智能AGV小车（4）带着缓存档案柜（3）移动到指定位置。