CN110216692A - 一种具有周向放书位的图书放还装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种具有周向放书位的图书馆管理装置，具体执行的功能是将圆形寄存书架上的图书进行归还整理工作。本发明包括圆形寄存书架，车架，图书取放机构及传动系统。其特点是设计外形新颖，采用周向放书位使图书放还装置灵活度有很大的提升，便于在图书馆里来回穿梭；圆形寄存书架做旋转运动从而减少机械手夹取图书的时间。本发明优点为无需改造传统的图书馆书架节省成本；减轻图书管理员的工作强度。

Description

一种具有周向放书位的图书放还装置

技术领域

本发明涉及图书管管理工作的需要，针对图书馆这一场所设计的一种图书借还与管理装置；属于机械自动化领域。

背景技术

图书馆作为汲取知识的场所，也被国家作为发展增设对象而不断增多，这也导致图书馆管理工作变的更加繁重。传统的图书也被贴上条形码或RFID技术辅助图书管理员对图书的识别与管理，但是这只是改善了图书识别的效率并没有减轻图书管理工作的强度。因此，以装置为单位上下书架管理图书成为未来图书馆管理的趋势。图书管理装置不需要在传统书架上做改进，只需把装置放在图书馆中便能进行借还书和整理图书的工作，工作效率高，大大的减少了图书管理的工作量，使图书馆管理越来越自动化，智能化。

发明内容

针对现有图书馆自动化管理工作的不足，本发明提供一种更加灵活便捷、更加高效稳定、装置外形更加新颖的具有周向放书位的图书馆管理装置。

本发明采取的技术方案是设计一种具有周向放书位的结构图书馆管理装置，具体执行的功能是对圆形寄存书架上的图书进行归还并整理书架。本发明包括圆形寄存书架，车架，图书取放机构，机械手结构及传动系统。其特点是设计外形新颖，采用回转结构使装置整体灵活度有了很大的提升，便于在图书馆里来回穿梭；

圆形寄存书架做成扇形格子状，并可以累积两层，每层都有定位销、定位圆槽定位，可以随着回转台旋转从而减少扫描夹取图书的时间；

圆形回转支撑台连接主导轨装置与圆形回转台，可实现回转台的自转与主导轨相对与回转台的公转，行动灵活，夹取方便。

主导轨上装有滑块，滑块可上下滑动，小臂滑杆可左右滑动，配合自身主导轨旋转运动，从而可以准确定位图书在原书架上面的位置；

机械手采用铰链连杆机构，结构简洁方便，可配图像识别传感器，可识别书类别；也可配备距离传感器可对机械手进行位置的微调，更加准确的进行定位；还可配备压力传感装置，时时刻刻计算检测机械手夹取书的合适力度。

1、本发明设计结构巧妙，应对于图书馆这种障碍物比较多的地方，回转式结构灵活方便，若配合距离感应及导航系统可以在图书馆任意穿梭，可退可进，行动自如。

2、图书取放机构简洁、灵活度大，直上直下坐标式结构保证运行效率的提高，图书取放机构可设置各种传感检测机构，保证图书馆管理装置的运动，识别，夹取，放回等操作的顺利进行。

3、本发明为在无需改造传统的图书馆书架及设备的情况下，便能进行图书馆的自动化管理。大大的减轻了图书馆管理员的工作强度，为以后全自动智能图书馆的发展奠定基础。

附图说明

图1是本发明的整体装配结构图；

图2是本发明的驱动轮传动箱结构图；

图3是本发明的图4是本主导轨传动箱结构图；

图4是本发明的机械手结构图；

图5是本发明的导轨丝杠安装结构图；

图6是本发明的驱动轮传动箱局部放大图；

图7是本发明的整体装配结构图。

其中：1-寄存书架定位圆槽、2-寄存书架、3-回转台、4-挡圈、5-车架、6-驱动轮传动箱、7-驱动轮、8-大臂电机、9-主导轨、10-小臂丝杠、11-小臂滑杆、12-机械手、13-车体连杆、14-主导轨回转台、15-转向轮、16-主导轨传动箱、17-后轮、18-第一小臂电机、19-第二小臂电机、20-驱动轮主轴、21-伞齿轮组（3个）、22-传动杆、23-圆形寄存架传动伞齿轮、24-驱动轮主轴传动齿轮、25-第一驱动电机、26-撑杆（对称有4个）、27-主导轨驱动伞齿轮、28-第二驱动齿轮、29-第二驱动电机、30-转向驱动伞齿轮、31-机械手驱动连杆、32-机械手推拉杆、33-滑槽、34-第一定位销、35-第二定位销组（两组）、36-机械手壳体、37-防滑沟槽、38-第三定位销、39-机械手第一连杆、40-机械手第二连杆、41-机械手第三连杆、42-机械手第四连杆、43-机械手第五连杆、44-机械手手指、45-大臂丝杠、46-滑块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步阐述。

第一实施例

参照图1、图2、图7，图中展示了本发明产品的基础实施例。在本发明产品的基本实施例中，采用了具有周向设置的放书位的书架（2）、以及可以绕书架周向相对移动的夹具（12）。虽然图中仅展示了圆柱形书架的示意图，但基础实施例对于书架的形状并不限定，将其替换为圆台状书架、圆弧形书架、甚至多边形书架等，只要令夹具（12）可相对于书架（2）侧面作周向运动，上述各种形状实际上均可采用相同的原理实现图书的取放。

在本实施例中，不同于传统的只具有一个工作面的长方形书架，同时利用起多个侧面的书架（2）有利于合理地利用书架空间，提升图书放还装置的承载能力，减少图书放还装置在指定书柜与待还书暂存点的往返次数。

在上述改进的基础上，传统的夹具未必能够实现本发明所需的夹取功能，因此应对夹具（12）进行具体说明。以较为常见的机械手（12）为例，为实现图书取放功能，机械手（12）的前端闭合后应具有较薄的厚度，其目的在于令机械手（12）前端更容易插入图书间的缝隙。机械手（12）插入图书间的缝隙后，令机械手（12）张开，即可扩大图书缝隙，为图书插入留出位置。

另一方面，为了实现夹具（12）对图书的取放，机械手（12）至少应具有两方面的位移能力，即在书架（2）周向移动、进行找书的位移能力，以及在书架（2）以外的空间xyz三向移动、实现图书插放的能力。

对于夹具（12）在书架（2）以外空间的xyz三向移动功能，可通过将夹具（12）安装在对位平台等现有装置上实现。对于夹具（12）在书架（2）周向移动功能，可通过将夹具（12）安装在移动平台导轨等装置上实现。

此外，本发明产品还应具备移动装置，所述移动装置分别与书架、夹具相连接，用于运载书架及夹具移动。在本实施例中，采用驱动轮（7）、转向轮（15）、及后轮（17）实现图书放还装置的移动。

第二实施例

作为第一实施例的一个变种，本实施例的目的在于优化图书放还装置的结构。在第一实施例中，将书架（2）限定为周向具有放书位的书架，通过对书架（2）多个面的利用，提升了装置的运载能力，但是并非所有的形状都有利于图书运载。

以传统的长方形书柜为例，长方形书柜虽然在室内摆放时具有较高的空间利用率，但其也具有较明显的缺陷。在实际使用中，由于长方形书架又窄又高的特点，会使得长方形书柜中心偏高，在外力作用下易导致重心发生偏移，这不利于保障设备移动过程中的安全。考虑到图书放还装置在移动过程中的配重问题，书架（2）的高度不宜过高，其配重重心应该尽量靠近底部，且以具有均匀形状的均匀书架较佳。

基于以上分析可知，圆柱形或圆台型书架是较为合理的书架（2）结构。

参照图1，本实施例提供的是一种具有圆柱形结构的书架（2），侧面周向各方向均设置有放书位，当书架（2）上的放书位完全占满后，其重心落入书架（2）重心附近区域，有利于图书放还装置的稳定运行。

另一方面，采用圆柱或圆台形书架，有利于简化夹具（12）在空间上的控制难度，提升稳定性。以图1为例，将书架（2）限定为圆台状后，可以通过令书架（2）旋转实现实施例一种的夹具（12）在书架（2）周向移动的功能。当然，采用同样的原理本领域技术人员容易想到，也可令夹具（12）绕书架（2）旋转，亦可实现上述功能。实际上，不论是书架（2）转动还是夹具（12）转动，均是通过连接装置令书架（2）与夹具（12）形成了转动副，具体的连接方式多种多样，本发明不再赘述。

第三实施例

第三实施例的目的在于降低夹具（12）夹取图书时的难度。在传统的长方形书柜中，往往将图书以立式排列，书籍间的缝隙较小。另一方面，在图书馆常用的现有的长方形多层小推车上，有时出于摆放方便，管理员会将图书横平依次叠放。无论以上述何种方式板房图书，均会给夹具（12）夹取图书带来困难。

本实施例在实施例二的基础上，为了解决上述问题，在相邻的放书位间设置限位装置。参照图1，在本实施例中，用于示例的限位装置即为各放书位间设置的挡板。在挡板的作用下，圆柱形书架被分隔成了若干个具有扇形结构的放书位。

扇形结构的放书位相对于传统图书存放方式具有以下优势：首先，扇形结构具有较宽的入口，将图书插入放书位时，较宽的入口有利于管理员将图书放入放书位中，同时也使得夹具（12）更易于夹取图书；其次，扇形结构具有较窄的末端，将图书插入扇形放书位中，放书位两边的挡板逐渐靠近，当图书的厚度宽于扇形结构末端的宽度时，放书位两侧的挡板会将图书夹紧，为图书在书架（2）上的固定提供一定的支持力。

第四实施例

本实施例以完整的实施方案进行举例，对以上实施例的产品的结合及其他细节予以说明。

参照图1~图7，回转式结构图书馆管理装置由圆形寄存书架，车架，图书取放机构及传动系统组成。所述的圆形寄存书架由圆形寄存书架（2）、寄存书架定位圆槽（1）组成；所述车架由回转台（3）、挡圈（4）、车架（5）、驱动轮传动箱（6）、驱动轮（7）、转向轮（15）组成，其中驱动轮传动箱（6）又由驱动轮主轴（20）、伞齿轮组（21）、传动杆（22）、圆形寄存架传动伞齿轮（23）、驱动轮主轴传动齿轮（24）、第一驱动电机（25）组成；所述图书取放机构由主大臂电机（8）、主导轨（9）、小臂丝杠（10）、小臂滑杆（11）、机械手驱动连杆（31）、机械手（12）、主导轨回转台（14）、主导轨传动箱（16）、前轮（17）、第一小臂电机（18）、第二小臂电机（19）、大臂丝杠（45）、滑块（46）组成，其中主导轨传动箱（16）又由4个撑杆（26）、主导轨驱动伞齿轮(27)、第二驱动齿轮(28)、第二驱动电机(29)、转向驱动伞齿轮(30)组成，机械手(12)又由机械手推拉杆(32)、滑槽(33)、第一定位销(34)、第二定位销组（35）、机械手壳体(36)、防滑沟槽(37)、第三定位销(38)、机械手第一连杆(39)、机械手第二连杆(40)、机械手第三连杆(41)、机械手第四连杆（42）、机械手第五连杆（43）、机械手手指（44）组成；

参照图1、图5，安装时由定位圆槽（1）定位圆形寄存（2）放置于回转台（3）上，连接挡圈（4）与车架（5）组成主体。图书取放机构由导轨（9）安放于主导轨回转台（14）上由主导轨传动箱（16）提供竖直方向上的转动。主导轨（9）连接大臂丝杠（45）和小臂滑块（46），小臂滑块（46）连接小臂丝杠（10）和小臂滑杆（11）组成移动转动定位装置，小臂滑杆（11）连接前端连接机械手（12）。

参照图4，机械手（12）由小臂电机（19）驱动使小臂滑杆（11）内的机械手驱动连杆（31）转动连接机械手推拉杆（33）的末端丝杠伸缩滑动从而带动机械手做开合运动，机械手由滑槽（19）、第一定位销（20）、第二定位销组（21）、防滑沟槽（22）组成的铰链连杆机构用于书的夹取与放置，图书取放机构与车架通过车体连杆（13）进行连接。

所述机械手包括机械手壳体（36），该机械手壳体（36）与小臂滑杆（10）和小臂丝杠（11）的活动端固定连接；机械手壳体（36）上设有直线滑槽（33）、连杆定位孔、第一定位销（34）、及第二定位销组（35）；所述连杆定位孔内安装机械手推拉杆（33），机械手推拉杆（33）与第三定位销（38）连接，该第三定位销（38）安装在直线滑槽（33）内形成移动副；所述第三定位销（33）与一对对称的机械手第一连杆（39）铰接；

所述机械手第一连杆（39）分别与机械手第二连杆（40）、机械手第四连杆（42）铰接；机械手第二连杆（40）、机械手第四连杆（42）、机械手第五连杆（43）、及机械手手指（44）依次铰接，形成一个平面四杆机构，该平面四杆机构中的机械手第四连杆（42）与第二定位销组（35）形成移动副；所述机械手第二连杆（40）还与机械手第三连杆（41）铰接，机械手第三连杆（41）通过第一定位销（34）与机械手壳体（36）形成转动副。

所述机械手手指（44）上设有防滑沟槽（37）。

参照图2、图6，车架（5）连接一对驱动轮（7）与转向轮（15），由驱动传动箱（6）通过驱动轮主轴传动齿轮（24）驱动驱动轮主轴（20）提供动力，其传动箱（6）由第一驱动电机（25）驱动伞齿轮组（21）通过传动杆（22）传动到圆形寄存架传动伞齿轮（23）。

参照图3，主导轨传动箱（16）安装第二驱动电机（29）带动第二驱动齿轮（28）依次驱动主导轨驱动伞齿轮（27）对于导轨回转台（14）的转动与驱动转向轮伞齿轮（30）对于后轮（17）的转动，4个撑杆（17）用以支撑导轨回转台（13）。

回转式图书管理装置工作时，读者把阅读完的书放于圆形寄存书架（2）上，回转台（3）由驱动转动机箱（6）提供动力旋转带动圆形寄存书架（2）把放有书的扇形格子转向主导轨（9）的方向，机械手（12）由主导杆（9）的旋转的带动下转向圆形寄存书架（2）其动力来源为主导轨传动箱（16）；机械手（12）连接的小臂滑杆（11）通过小臂电机（18）带动小臂丝杠（10）来调整左右位置以控制机械手（12）与书本之间的距离；小臂滑杆（11）通过大臂电机（8）带动大臂丝杠（45）通过滑块（46）可在主导轨（9）上滑动以调整高度位置；机械手（12）由小臂电机（19）的带动下做开合运动，令驱动轮传动箱（6）运转驱动图书放还装置驱动轮（7）使图书放还装置前往目标书架前面；主导轨（9）运动时可避开障碍物及读者的走动；到达目标书架前，机械手（12）成功夹取书本通过小臂滑杆（11）向后滑动使书脱离寄存书架（2），滑块（46）带动机械手（12）上升到目标位置所在的高度，到达指定放书位置小臂滑杆（11）向书架方向移动，书放到指定位置之后解压机械手（12），书本成功放入图书馆书架，所有机构回放到初始位置。重复以上动作，图书管理装置可完成图书馆书本的归还与整理工作。

对于本发明的技术领域范围之内，根据本发明的指导下，在不脱离本发明的原理及方案的情况下，对实施方案进行借用，修改，替换，变更等，仍然落在本发明专利的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种具有周向放书位的图书放还装置，其特征在于，包括：

书架，该书架上设有放书位，该放书位是沿书架侧面依次周向设置的；

夹具，该夹具可相对于所述书架侧面作周向移动，并可向放书位伸出；该夹具还可插入所述书架以外所摆放的两本书籍间的缝隙；

移动装置，所述移动装置分别与书架、夹具相连接，用于运载书架及夹具移动。

2.根据权利要求1所述的一种具有周向放书位的图书放还装置，其特征在于，所述书架是圆柱形或圆台形书架，书架侧面周向设置放书位。

3.根据权利要求2所述的一种具有周向放书位的图书放还装置，其特征在于，所述书架与夹具形成转动副，用于使夹具可相对于圆柱形书架的轴进行圆弧形位移。

4.根据权利要求2所述的一种具有周向放书位的图书放还装置，其特征在于，相邻放书位间设有限位装置。

5.根据权利要求1所述的一种具有周向放书位的图书放还装置，其特征在于，所述夹具包括升降装置、伸缩装置、转向装置、及机械手；所述升降装置用于升降机械手；所述伸缩装置用于伸缩机械手；所述转向装置用于令机械手水平旋转；所述机械手用于夹放图书，机械手闭合后的端部具有狭窄的厚度。

6.根据权利要求1所述的一种具有周向放书位的图书放还装置，其特征在于，所述移动装置是安装在图书放还装置底部的轮组。