CN110640767A - 一种智能还书机器人的控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能还书机器人控制系统，包括还书模块控制系统、AGV控制系统、归架手臂控制系统和机械手控制系统，所述AGV控制系统用于为还书机器人提供移动、寻迹、承载；所述还书模块控制系统用于为还书机器人提供图书识别、存书、出书、翻书和触摸屏状态显示；所述归架手臂控制系统用于为还书机器人提供将图书从出书位置到书架的移动；所述机械手控制系统用于为还书机器人提供图书的盘点、夹书、归架动作。该控制系统通过自动引导技术和RFID射频技术，实现了图书从还书位置到放归书架的流水化作业。

Description

一种智能还书机器人的控制系统

技术领域

本发明涉及还书机器人技术领域，特别是涉及一种智能还书机器人的控制系统。

背景技术

随着科技的不断进步，信息化和智能化逐渐开始走入我们的生活，在这样一个信息时代，计算机的广泛应用为我们的生活工作都带来了很多便利，图书馆智能还书机器人也是大势所趋。将控制系统融入图书馆还书系统中，实现图书馆还书的智能化。

现有的图书管还书整理工作大多数由人工进行整理，传统的人工还书效率低下，耗费大量的人力和时间，增加管理图书成本。例如，当图书管理人员要整理归还的图书时，需要先检阅图书的编号，然后按照编号的排序归还至相应的位置，因此这项工作具有较强的重复性。而且，图书的整理工作具有一定的枯燥性，可能存现摆放不准确的情况，常常给读者借阅图书造成不便。所以图书管理的智能化研究成为一种必然的趋势。

目前，虽然在图书管理的智能化有一定的研究成果，但都不能高效、准确地实现智能化运送图书，对于图书的自动化定位和摆放都有所欠缺。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种智能还书机器人的控制系统，该控制系统通过自动引导技术和RFID射频技术，实现了图书从还书位置到放归书架的流水化作业。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种智能还书机器人的控制系统，包括还书模块控制系统、AGV控制系统、归架手臂控制系统和机械手控制系统，所述AGV控制系统用于为还书机器人提供移动、寻迹、承载；该AGV控制系统由输入输出系统、电源系统和触摸屏组成；

所述还书模块控制系统用于为还书机器人提供图书识别、存书、出书、翻书和触摸屏状态显示；该还书模块控制系统由RFID模块、触摸屏、电源系统、输入输出系统组成。

所述归架手臂控制系统用于为还书机器人提供将图书从出书位置到书架的移动；该归架手臂控制系统由电源系统和输入输出系统组成；

所述机械手控制系统用于为还书机器人提供图书的盘点、夹书、归架动作；该机械手控制系统由输入输出系统、电源系统和书籍识别模块组成。

优选的，所述AGV控制系统中的输入输出系统包括输入系统和输出系统，所述输入系统与用户按键、防撞系统和防撞限位相连；所述输出系统与电调、轮毂电机和提示灯相连。

优选的，所述还书模块控制系统中的RFID模块与一次RFID识别和二次RFID识别相连；所述还书模块控制系统中的输入输出系统包括输入系统和输出系统；所述输入系统与用户按键和限位开关相连，其中限位开关与横移平台限位和升降限位相连；所述输出系统包括电机驱动模块、步进电机驱动模块和舵机驱动模块；所述电机驱动模块与横移电机、推书电机和升降电机一相连接；所述步进电机驱动模块与翻书电机和升降电机二相连接；所述舵机驱动模块与横移平台旋转舵机和横移平台夹持舵机相连接。

优选的，所述归架手臂控制系统中的输入输出系统由输入系统和输出系统组成；所述输入系统与限位开关相连；所述限位开关用于控制Z轴限位和X轴限位；所述输出系统与步进电机驱动模块相连；所述步进电机驱动模块与Z轴步进电机和X轴步进电机相连。

优选的，所述机械手控制系统中的输入输出系统由输入系统和输出系统组成；所述输入系统与限位开关相连；所述限位开关用于控制旋转限位和Y轴限位；所述输出系统与电机驱动模块相连；所述电机驱动模块与旋转电机、Y轴电机、推书电机、撑书电机和夹书电机相连。

优选的，所述机械手控制系统中的书籍识别模块与条码扫描和红外传感器相连。

优选的，所述还书模块控制系统、AGV控制系统、归架手臂控制系统和机械手控制系统中的电源系统均由蓄电池组、稳压模块和滤波模块组成。

本发明的有益效果体现在：本发明提供的控制系统中AGV控制系统可以为还书机器人提供移动、寻迹、承载，并设有防撞系统和防撞限位，可以确保还书机器人在运行中的安全；所述还书模块控制系统可以为还书机器人提供图书识别、存书、出书、翻书和触摸屏状态显示；所述归架手臂控制系统可以为还书机器人提供将图书从出书位置到书架的移动；所述机械手控制系统可以为还书机器人提供图书的盘点、夹书、归架动作；该控制系统通过自动引导技术和RFID射频技术，实现了图书从还书位置到放归书架的流水化作业。

附图说明

本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，其中：

图1是本发明实施例的智能还书机器人控制系统整体结构示意图。

图2是本发明实施例的智能还书机器人还书模块控制系统结构示意图。

图3是本发明实施例的智能还书机器人AGV控制系统和归架手臂控制系统结构示意图。

图4是本发明实施例的智能还书机器人机械手控制系统结构示意图。

图5是本发明实施例的智能还书机器人的立体图。

图6和图7是本发明实施例的智能还书机器人还书模块的侧面示意图。

图8是本发明实施例的智能还书机器人还书模块的立体结构示意图。

图9是本发明实施例的智能还书机器人归架手臂和机械手的立体结构示意图。

图中：1-AGV小车，2-书仓，3-归架手臂，4-机械手，201-放书板，202-推板电机，203-翻书电机，204-升降电机二，205-横移电机，206-翻书板，207-横移平台，208-横移平台旋转舵机，209-横移平台夹持舵机，301-X轴电机，302-Y轴电机，303-Z轴电机，401-撑书电机，402-推书电机，403-夹书电机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所述，本发明优选的实施例提供了一种智能还书机器人的控制系统，包括还书模块控制系统、AGV控制系统、归架手臂控制系统和机械手控制系统，

所述AGV控制系统用于为还书机器人提供移动、寻迹、承载；该AGV控制系统由输入输出系统、电源系统和触摸屏组成；所述还书模块控制系统用于为还书机器人提供图书识别、存书、出书、翻书和触摸屏状态显示；该还书模块控制系统由RFID模块、触摸屏、电源系统、输入输出系统组成。所述归架手臂控制系统用于为还书机器人提供将图书从出书位置到书架的移动；该归架手臂控制系统由电源系统和输入输出系统组成；所述机械手控制系统用于为还书机器人提供图书的盘点、夹书、归架动作；该机械手控制系统由输入输出系统、电源系统和书籍识别模块组成；所述还书模块控制系统、AGV控制系统、归架手臂控制系统和机械手控制系统中的电源系统均由蓄电池组、稳压模块和滤波模块组成。

如图3所示，所述AGV控制系统中的输入输出系统包括输入系统和输出系统，所述输入系统与用户按键、防撞系统和防撞限位相连；所述输出系统与电调、轮毂电机和提示灯相连。所述归架手臂控制系统中的输入输出系统由输入系统和输出系统组成；所述输入系统与限位开关相连；所述限位开关用于控制Z轴限位和X轴限位；所述输出系统与步进电机驱动模块相连；所述步进电机驱动模块与Z轴步进电机和X轴步进电机相连。

如图2所示，所述还书模块控制系统中的RFID模块与一次RFID识别和二次RFID识别相连；所述还书模块控制系统中的输入输出系统包括输入系统和输出系统；所述输入系统与用户按键和限位开关相连，其中限位开关与横移平台限位和升降限位相连；所述输出系统包括电机驱动模块、步进电机驱动模块和舵机驱动模块；所述电机驱动模块与横移电机、推书电机和升降电机一相连接；所述步进电机驱动模块与翻书电机和升降电机二相连接；所述舵机驱动模块与横移平台旋转舵机和横移平台夹持舵机相连接。

如图4所示，所述机械手控制系统中的输入输出系统由输入系统和输出系统组成；所述输入系统与限位开关相连；所述限位开关用于控制旋转限位和Y轴限位；所述输出系统与电机驱动模块相连；所述电机驱动模块与旋转电机、Y轴电机、推书电机、撑书电机和夹书电机相连。所述机械手控制系统中的书籍识别模块与条码扫描和红外传感器相连。

含有上述控制系统的智能还书机器人，其结构如图5所示，包括含AGV控制系统的AGV小车1，还书模块、归架手臂3和机械手4。

结合图6-图9，对该控制系统的具体工作流程进行说明：

管理人员通过AGV控制系统的触摸屏进行对AGV小车1的参数设计以及启动，当启动按钮信号输入后，状态提示灯点亮。用户将图书放置在放书板201后，位于下方的一次RFID进行识别图书信息以及在还书模块控制系统的触摸屏显示书籍信息，按下还书模块控制系统的触摸屏“我要还书”按钮，还书信号确认后，还书模块控制系统中的电机驱动模块得到信号使升降电机一正转动作将还书位书板下降从而使图书落入书仓2进行存书，当图书落入书仓2后，升降电机一将放书板返回原位后停止动作，位于下方的二次RFID识别书仓中最底层图书位置信息、高度信息。位置信号确认后，AGV控制系统得到输入信号，启动轮毂电机、并根据图书位置信号通过磁导寻迹对目标架位方向移动。当还书机器人到达目标架位后，AGV控制系统的轮毂电机停止。通过得到的图书高度信息，升降电机二204进行升降动作，当达到图书可通过高度时，推书电机202动作将图书从书仓推至翻书板中，当图书到达翻书板206后，推板电机202停止。升降电机二204下降至原位并且步进电机驱动模块给翻书电机203动作信号进行翻书板206的翻书动作，当图书被翻起，翻书电机203停止运行，横移平台夹持舵机209将图书进行固定，电机驱动模块给横移电机205动作信号，进行出书动作，当图书出书动作完成，翻书电机203反转，翻书板206返回原位后舵机驱动模块向横移平台旋转舵机208发出动作信号使图书旋转。当图书旋转90度后，归架手臂控制系统发出X轴电机301正转动作和Z轴电机303下降或上升动作，当触发Z轴限位后Z轴电机停止，当触发X轴限位后X轴电机停止。机械手控制系统的电机驱动模块向Y轴电机302发出动作信号，当触发Y轴限位后Y轴电机停止，撑书电机401、推书电机402进行动作，推书电机限位触发后撑书电机401停止，夹书电机403进行图书夹持动作，图书夹持完成后，推书电机402缩回原位。X轴电机301反转，将图书从横移平台207取出，图书取出后，横移电机205反转返回原位，X轴电机301、Z轴电机303、Y轴电机302通过图书位置信息进行对目标书架移动，当位置到达后，X轴电机301、Z轴电机303、Y轴电机302停止；旋转电机动作将机械手3旋转90度，撑书电机401将书架图书撑开一定空间，推书手爪动作将图书推至目标书架，之后夹书手爪、推书手爪、撑书手爪一并缩回。图书归架后，AGV控制系统向轮毂电机发送返回起始点或下一个目标架位信号，完成还书。

综上所述，本发明提供的控制系统中AGV控制系统可以为还书机器人提供移动、寻迹、承载，并设有防撞系统和防撞限位，可以确保还书机器人在运行中的安全；所述还书模块控制系统可以为还书机器人提供图书识别、存书、出书、翻书和触摸屏状态显示；所述归架手臂控制系统可以为还书机器人提供将图书从出书位置到书架的移动；所述机械手控制系统可以为还书机器人提供图书的盘点、夹书、归架动作；该控制系统通过自动引导技术和RFID射频技术，实现了图书从还书位置到放归书架的流水化作业。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变化。本领域的普通技术人员，以本发明所明确公开的或根据文件的书面描述毫无异议的得到的，均应认为是本专利所要保护的范围。

Claims (7)

1.一种智能还书机器人的控制系统，包括还书模块控制系统、AGV控制系统、归架手臂控制系统和机械手控制系统，其特征在于，

所述AGV控制系统用于为还书机器人提供移动、寻迹、承载；该AGV控制系统由输入输出系统、电源系统和触摸屏组成；

所述还书模块控制系统用于为还书机器人提供图书识别、存书、出书、翻书和触摸屏状态显示；该还书模块控制系统由RFID模块、触摸屏、电源系统、输入输出系统组成；

所述归架手臂控制系统用于为还书机器人提供将图书从出书位置到书架的移动；该归架手臂控制系统由电源系统和输入输出系统组成；

所述机械手控制系统用于为还书机器人提供图书的盘点、夹书、归架动作；该机械手控制系统由输入输出系统、电源系统和书籍识别模块组成。

2.根据权利要求1所述的智能还书机器人的控制系统，其特征在于，所述AGV控制系统中的输入输出系统包括输入系统和输出系统，所述输入系统与用户按键、防撞系统和防撞限位相连；所述输出系统与电调、轮毂电机和提示灯相连。

3.根据权利要求1所述的智能还书机器人的控制系统，其特征在于，所述还书模块控制系统中的RFID模块与一次RFID识别和二次RFID识别相连；所述还书模块控制系统中的输入输出系统包括输入系统和输出系统；所述输入系统与用户按键和限位开关相连，其中限位开关与横移平台限位和升降限位相连；所述输出系统包括电机驱动模块、步进电机驱动模块和舵机驱动模块；所述电机驱动模块与横移电机、推书电机和升降电机一相连接；所述步进电机驱动模块与翻书电机和升降电机二相连接；所述舵机驱动模块与横移平台旋转舵机和横移平台夹持舵机相连接。

4.根据权利要求1所述的智能还书机器人的控制系统，其特征在于，所述归架手臂控制系统中的输入输出系统由输入系统和输出系统组成；所述输入系统与限位开关相连；所述限位开关用于控制Z轴限位和X轴限位；所述输出系统与步进电机驱动模块相连；所述步进电机驱动模块与Z轴步进电机和X轴步进电机相连。

5.根据权利要求1所述的智能还书机器人的控制系统，其特征在于，所述机械手控制系统中的输入输出系统由输入系统和输出系统组成；所述输入系统与限位开关相连；所述限位开关用于控制旋转限位和Y轴限位；所述输出系统与电机驱动模块相连；所述电机驱动模块与旋转电机、Y轴电机、推书电机、撑书电机和夹书电机相连。

6.根据权利要求1所述的智能还书机器人的控制系统，其特征在于，所述机械手控制系统中的书籍识别模块与条码扫描和红外传感器相连。

7.根据权利要求1所述的智能还书机器人的控制系统，其特征在于，所述还书模块控制系统、AGV控制系统、归架手臂控制系统和机械手控制系统中的电源系统均由蓄电池组、稳压模块和滤波模块组成。

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