CN111136637A - 一种用于图书馆存书取书的装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于图书馆存书取书的装置，包括移动小车（1）、升降机构（2）、存取机构（3）、控制系统（4）、识别系统（5）、驱动系统；所述移动小车（1）由万向滚轮（11）、底板（12）、存书箱（13）组成；所述升降机构（2）由升降杆（21）和旋转台（22）组成；所述存取机（3）构由连接块（31）、置书架（32）、机械臂（33）组成；所述控制系统（4）安装在所述底板（12）上方的前侧；所述识别系统（5）安装在所述底板（12）的前端；所述驱动系统包括电机和液压装置。该装置存书取书高效、快捷，能够不间断的实现多本书籍的存取、连贯性高。

Description

一种用于图书馆存书取书的装置

技术领域

本发明涉及图书馆用品技术领域，具体涉及一种用于图书馆存书取书的装置。

背景技术

教育对每个国家的发展都有着至关重要的作用，其中以阅读方式的主要途径，而为了便于公众的阅读，每个国家都会在不同的机构或单位设立图书馆，对图书资料进行搜集、整理、收藏，以供人阅览、参考。

随着人类文明的不断发展，书籍的数量在不断增加，书籍的种类繁多，图书管理将是一项越来越艰辛的工作。书籍的存取是图书管理中重要的一环，基本上图书馆在存取的过程还是依靠传统的人工操作方式，这不仅浪费了大量的人力、财力和时间，还会不可避免的出现错误，出现图书位置错误的现象。高处书籍的存取也是目前的难题之一，通常图书管理员通过楼梯进行高处书籍的存取，此方法一是图书管理员安全得不到有效保障，二是若存取书籍过多、图书管理员需要分批次携带、费时费力；同时，现有技术中还存在利用机械装置进行高处书籍存取的技术，但目前的机械装置多是将一本书籍取下放置到位后、再进行下一本书籍的存取，损耗时间长、效率低下；并且利用机械手臂抓取，若相邻书籍之间间距较小，机械手臂无法准确探入、抓取不牢固，导致取书存书过程卡滞。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供种用于图书馆存书取书的装置，该装置能实现书籍的存取、效率高，可同时进行多本书籍的存取。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种用于图书馆存书取书的装置，其特征在于：包括移动小车、升降机构、存取机构、控制系统、识别系统、驱动系统；

所述移动小车由万向滚轮、底板、存书箱组成；所述万向滚轮为四个、分别安装在所述底板四角；所述存书箱固定安装在所述底板上方的后侧；

所述升降机构由升降杆和旋转台组成；所述升降杆为圆柱体结构、其安装在所述底板上方的前侧，所述旋转台为圆柱体结构、其套在所述升降杆下端且所述旋转台下端面与所述升降杆下端面共面、所述旋转台轴心线与所述升降杆轴心线共线；所述升降杆外壁开有滑槽，所述滑槽内设置滑动块，所述滑动块靠近所述升降杆轴线侧与所述升降杆内部的升降装置相连；所述滑动块远离升降杆轴线侧为上侧小、下侧大的倾斜面结构a；所述倾斜面结构a上均匀分布若干正六边形小凸台，所述正六边形小凸台的轴心线与所述升降杆轴心线平行且每个正六边形小凸台高度均一致，所述正六边形小凸台不少于5个；

所述存取机构由连接块、置书架、机械臂组成；所述连接块与所述倾斜面结构a相连，其连接面对应为上侧大、下侧小的倾斜面结构b；所述倾斜面结构b上对应所述正六边形小凸台分布若干正六边形凹槽；所述置书架为“L”形长方体结构、分别由置书架竖线段与置书架横线段组成；所述置书架竖线段靠近所述升降杆轴线侧与所述连接块的倾斜面结构b相对侧相连，所述置书架横线段端部安装一扫码器、用于识别书籍编码和感应书架位置；所述机械臂对应所述单个置书架为两组、分别安装在所述置书架相对的两侧且两侧均不为所述置书架与所述连接块连接侧；所述机械臂由旋转块、伸缩杆以及电磁铁薄板组成，所述旋转块与所述置书架连接、且可在置书架上绕自身轴线转动；所述旋转块远离所述升降杆轴线侧与所述伸缩杆连接，所述伸缩杆远离所述旋转块的一侧与所述电磁跌薄板连接且所述伸缩杆与所述置书架横线段平行；所述置书架两侧的所述电磁铁薄板通电后相互吸合；所述连接块与所述滑动块均为电磁铁、通电后相互吸合；

所述旋转台上端面相对于所述连接块开有连接槽，所述连接槽的下端面b高于所述滑槽的下端面a，所述下端面a与所述下端面b的高度差等于所述正六边形小凸台的高度；所述旋转台外壁设置支撑板，所述支撑板与所述旋转台固定连接、位于所述置书架正下方，用于固定、支撑置书架；所述连接槽宽度与所述滑槽宽度一致；

所述控制系统安装在所述底板上方的前侧、用于控制各机构的运行；

所述识别系统安装在所述底板的前端，用于根据地面或书架信号或标志反馈控制系统、进而控制移动小车进行移动，主要是通过识别机构将装置移动至指定位置；

所述驱动系统包括电机和液压装置。

进一步，为保证存取书时的最大效率且避免存书取书时各机构相互干扰，所述滑槽的个数为4～8个且所述滑槽绕所述升降杆轴线均匀分布。

进一步，所述倾斜面结构a的倾斜角度为30°～40°。

进一步，所述旋转台半径比所述置书架与所述升降杆轴心线的最短距离小1mm～3mm。

进一步，为保证旋转台与升降杆相互独立转动，所述旋转台内壁与所述升降杆外壁为间隙配合。

进一步，所述滑动块掉入所述滑槽底部时，所述滑动块底面与所述下端面a共面，所述连接块卡入所述连接槽中且所述连接块底面与所述下端面b共面，所述置书架底面与所述支撑板顶面共面。

进一步，所述支撑板底面与所述底板顶面相距2mm～3mm。

进一步，为保证滑动块与连接块吸合时稳固、断开时迅速分离，所述正六边形小凸台的个数为5～9个。

进一步，所述旋转块上安装有自锁机构和回弹机构。

进一步，所述电机包括转动电机以及驱动电机；所述转动电机安装在所述底板下方，分别控制升降杆、旋转台的转动；所述驱动电机安装在所述底板下方，用于控制所述万向滚轮转动。

进一步，所述液压装置安装在所述底板上，其分别控制所述升降装置上下移动以及伸缩杆左右伸缩。

进一步，所述存书箱内部设置有循环轨道，用于整理取下的书籍或提供需要存放的书籍。

进一步，所述存书箱由存放箱以及取书箱组成，所述存放箱用于存放从书架上取下的书籍，所述取书箱用于存放待放回书架的书籍。

进一步，所述驱动系统、所述识别系统、所述移动小车、所述升降机构、所述存取机构与所述控制系统电性连接。

本发明具有如下技术效果：

（1）通过电磁铁薄板的相互吸合实现取书，夹持更为方便、稳故，有效避免相邻书籍之间间距较小时、传统机械手臂无法探入实现抓取的情况发生；通过电磁铁薄板的设计，使夹持力均匀分布在薄板上，避免存书取书时夹持力过于集中而造成书籍的损坏或在书籍表面形成凹坑；同时，配合旋转块的自锁机构，防止夹持力度过大而压缩、损坏书籍。

（2）通过置书架、升降杆和旋转台的设置，实现了取书过程中，一个置书架完成取书后，通过升降杆的升降以及旋转台的旋转，将所取书籍存放至存书箱；同时另一个置书架在升降杆的旋转、升降以及移动小车的带动下，完成另一本书籍的抓取，无需等待前一个置书架完成工作，多个置书架依次循环进行存书取书过程，衔接更紧密、效率更高。

（3）通过倾斜面结构a、倾斜面结构b、正六边形小凸台、正六边形凹槽以及电磁铁的配合，确保滑动块与连接块吸合时更紧密、牢固，不会在升降、旋转过程中出现连接块从滑动块上脱落的情况；同时，配合连接槽与滑槽的高度差，更加高效、彻底的实现滑动块与连接块的分离，确保旋转台与升降杆之间的旋转相互独立、互不干扰，保证存取书籍的高效性以及系统的工作稳定性、确保存书取书过程的连贯性。

（4）该装置操作简单，能快速识别书籍并完成书籍的抓取或存放，同时，该装置循环完成多本书籍的存取、存取衔接更紧密、连贯性高、效率高，能够连续不间断的实现多本书籍的存取。

附图说明

图1为本发明实施例中存书取书装置结构示意图。

图2为本发明实施例中存书取书装置的俯视图。

图3为图2的A-A向剖视图。

图4为图2的B向局部放大图。

图5为图3的C向局部放大图。

图6为图3的D向局部放大图。

图7为图3的E-E向对于升降杆的局部剖视图。

图8为本发明实施例中滑动块的结构示意图，其中，图8（a）为剖视图，图8（b）为俯视图。

图9为本发明实施例中连接块的结构示意图，其中，图9（a）为剖视图，图9（b）为俯视图。

其中，1、移动小车；11、万向滚轮；12、底板；13、存书箱；131、存放箱；132、取书箱；2、升降机构；21、升降杆；211、升降装置；212、滑槽；213、滑动块；2131、倾斜面结构a；2132、正六边形小凸台；22、旋转台；221、连接槽；2211、下端面a；2212、下端面b；222、支撑板；3、存取机构；31、连接块；311、倾斜面结构b；312、正六边形凹槽；32、置书架；321、置书架竖线段；322、置书架横线段；3221、扫码器；33、机械臂；331、旋转块；332、伸缩杆；333、电磁铁薄板；4、控制系统；5、识别系统。

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1-9所示，一种用于图书馆存书取书的装置，其特征在于：包括移动小车1、升降机构2、存取机构3、控制系统4、识别系统5、驱动系统；

移动小车1由万向滚轮11、底板12、存书箱13组成；万向滚轮11为四个、分别安装在底板12四角；存书箱13固定安装在底板12上方的后侧；存书箱13内部设置有循环轨道，用于整理取下的书籍或提供需要存放的书籍。存书箱13由存放箱131以及取书箱132组成，存放箱131用于存放从书架上取下的书籍，取书箱132用于存放待放回书架的书籍。

升降机构2由升降杆21和旋转台22组成；升降杆21为圆柱体结构、其安装在底板12上方的前侧，旋转台22为圆柱体结构、其套在升降杆21下端且旋转台22下端面与升降杆21下端面共面、旋转台22轴心线与升降杆21轴心线共线；升降杆21外壁开有滑槽212，为保证存取书时的最大效率且避免存书取书时各机构相互干扰，滑槽212的个数为4～8个、优选6个且滑槽212绕升降杆21轴线均匀分布。滑槽212内设置滑动块213，滑动块213靠近升降杆21轴线侧与升降杆21内部的升降装置211相连；滑动块213远离升降杆21轴线侧为上侧小、下侧大的倾斜面结构a 2131；倾斜面结构a 2131的倾斜角度为30°～40°、优选35°。倾斜面结构a 2131上均匀分布若干正六边形小凸台2132，正六边形小凸台2132的轴心线与升降杆21轴心线平行且每个正六边形小凸台2132高度均一致，正六边形小凸台2132的个数为5～9个、优选5个。

存取机构3由连接块31、置书架32、机械臂33组成；连接块31与倾斜面结构a 2131相连，其连接面对应为上侧大、下侧小的倾斜面结构b 311；倾斜面结构b 311上对应正六边形小凸台2132分布若干正六边形凹槽312；置书架32为“L”形长方体结构、分别由置书架竖线段321与置书架横线段322组成；置书架竖线段321靠近升降杆21轴线侧与连接块31的倾斜面结构b 311相对侧相连，置书架横线段322端部安装一扫码器3221、用于识别书籍编码和感应书架位置。机械臂33对应单个置书架32为两组、分别安装在置书架32相对的两侧且两侧均不为置书架32与连接块31连接侧；机械臂33由旋转块331、伸缩杆332以及电磁铁薄板333组成，旋转块331与置书架32连接、且可在置书架32上绕自身轴线转动；旋转块331远离升降杆31轴线侧与伸缩杆332连接，伸缩杆332远离旋转块331的一侧与电磁跌薄板333连接且伸缩杆332与置书架横线段322平行；置书架32两侧的电磁铁薄板333通电后相互吸合；连接块31与滑动块213均为电磁铁、通电后相互吸合；旋转块331上安装有自锁机构和回弹机构。

旋转台22半径比置书架32与升降杆21轴心线的最短距离小1mm～3mm、优选2mm；为保证旋转台与升降杆相互独立转动，旋转台22内壁与升降杆21外壁为间隙配合、其间隙与倾斜面结构a 2131超出升降杆21外壁的长度一致。旋转台22上端面相对于连接块31开有连接槽221，连接槽221的下端面b 2212高于滑槽212的下端面a 2211，下端面a 2211与下端面b 2212的高度差S等于正六边形小凸台2132的高度L；旋转台22外壁设置支撑板222，支撑板221与旋转台22固定连接、位于置书架32正下方，用于固定、支撑置书架32；连接槽221宽度与滑槽212宽度一致；支撑板222底面与底板12顶面相距2mm～3mm、优选2.5mm。

滑动块213掉入滑槽212底部时，滑动块213底面与下端面a 2211共面，连接块31卡入连接槽221中且连接块31底面与下端面b 2212共面，置书架32底面与支撑板222顶面共面。

控制系统4安装在底板12上方的前侧、用于控制各机构的运行；

识别系统5安装在底板12的前端，用于根据地面或书架信号或标志反馈控制系统4、进而控制移动小车1进行移动，主要是通过识别机构将装置移动至指定位置；

驱动系统包括电机和液压装置（未示出）；电机包括转动电机以及驱动电机；转动电机安装在底板12下方，分别控制升降杆21、旋转台22的转动；驱动电机安装在底板12下方，用于控制万向滚轮11转动。液压装置安装在底板12上，其分别控制升降装置211上下移动以及伸缩杆332左右伸缩；升降装置211单独控制每一个滑动块213进行升降。

驱动系统、识别系统5、移动小车1、升降机构2、存取机构3与控制系统4电性连接。

工作原理：

该装置进行借阅取书时：

首先，在确定需要借取的书籍后，该装置通过移动下车1和识别系统5移动至相应的书架前，控制系统4对一个滑动块211和其对应的连接块31进行通电，使其处于吸合状态；升降装置211控制一个滑动块213上升，进而通过连接块31控制置书架32上升，扫码器3221扫描书籍下方的条形码进行识别，进而由控制系统4判断是否为待取书籍。

其次，当确定为待取书籍时，升降装置211停止运转；伸缩杆332伸长，控制电磁铁薄板333插入待取书籍两侧，到达取书的指定位置时（根据书籍长度可设置限位传感器或在电磁铁薄板333上布置感应传感器，确定取书的位置），控制系统4对电磁铁薄板333通电，控制电磁铁薄板333进行吸合，旋转块331跟随电磁铁薄板333吸合进行相应的转动，当旋转块331到达限位位置时（可根据书籍的普遍厚度在旋转块上设置限位传感器），旋转块331自锁机构进行自锁，同时控制系统4控制伸缩杆332缩短到初始位置，待取书籍置于置书架32上端。

然后，控制系统4断开电磁铁薄板333的电源，升降装置211控制滑动块213下降；当连接块31卡入对应的连接槽221时，控制系统4对连接块31以及滑动块213进行断电，此时滑动块落入滑槽212底部、连接块31与滑动块213分离，置书架32固定在支撑板222上。

再次，控制系统4控制旋转台22旋转（通过支撑板222上的传感器识别置书架32底面是否与支撑板222顶面共面，进而识别置书架32是否固定在支撑板222上，若置书架32在支撑板222上，则旋转台22旋转），通过扫码器3221识别置书架32是否旋转到存书箱13侧；若到达，停止旋转台22旋转，控制系统4控制伸缩杆332伸长，伸缩杆332将待取书籍放入存书箱13区域，旋转块331解除自锁、回弹机构回弹到初始位置，将待取书籍放入存书箱13中；存书箱13通过循环轨道将待取书籍分入存放箱131。

控制系统4对一组连接块31和滑动块213断电的同时对另一组连接块31以及滑动块213通电、控制其吸合以及控制升降装置211上升和升降杆21旋转，顺次、循环完成控制系统内其他书籍的借取。

该装置进行还书存放时，与借阅取书时类似：

首先，存书箱13通过循环轨道将待还书籍提取出，通过扫码器3221识别存书箱13中的待还书籍，移动小车1移动到具体的书架位置，然后伸缩杆332伸长，电磁铁薄板333进行待还书籍的夹取，旋转块331自锁、伸缩杆332缩短，待还书籍置于置书架32上。

其次，旋转台22旋转（通过滑动块213与连接块31的感应传感器识别它们是否为同一组，进而控制旋转台22的位置）使滑动块213与连接块31重新处于相对一组的状态，控制系统4控制滑动块213与连接块31吸合，滑动块213上升带动置书架32上升。

然后，扫码器3221识别待还书籍的书架位置、从而控制升降装置211停止，伸缩杆332伸长，将待还书籍放入书架中，旋转块331解除自锁、回弹机构回弹到初始位置、伸缩杆332缩短到初始位置，完成书籍的归还。

控制系统4对一组连接块31和滑动块213进行通电的同时可完成另一待还书籍的抓取、进而完成下一本书籍的归还。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种用于图书馆存书取书的装置，其特征在于：包括移动小车（1）、升降机构（2）、存取机构（3）、控制系统（4）、识别系统（5）、驱动系统；

所述移动小车（1）由万向滚轮（11）、底板（12）、存书箱（13）组成；所述万向滚轮（11）为四个、分别安装在所述底板（12）四角；所述存书箱（13）固定安装在所述底板（12）上方的后侧；

所述升降机构（2）由升降杆（21）和旋转台（22）组成；所述升降杆（21）为圆柱体结构、其安装在所述底板（12）上方的前侧，所述旋转台（22）为圆柱体结构、其套在所述升降杆（21）下端且所述旋转台（22）下端面与所述升降杆（21）下端面共面、所述旋转台（22）轴心线与所述升降杆（21）轴心线共线；所述升降杆（21）外壁开有滑槽（212），所述滑槽（212）内设置滑动块（213），所述滑动块（213）靠近所述升降杆（21）轴线侧与所述升降杆（21）内部的升降装置（211）相连；所述滑动块（213）远离升降杆（21）轴线侧为上侧小、下侧大的倾斜面结构a（2131）；所述倾斜面结构a（2131）上均匀分布若干正六边形小凸台（2132），所述正六边形小凸台（2132）的轴心线与所述升降杆（21）轴心线平行且每个正六边形小凸台（2132）高度均一致，所述正六边形小凸台（2132）不少于5个；

所述存取机（3）构由连接块（31）、置书架（32）、机械臂（33）组成；所述连接块（31）与所述倾斜面结构a（2131）相连，其连接面对应为上侧大、下侧小的倾斜面结构b（311）；所述倾斜面结构b（311）上对应所述正六边形小凸台（2132）分布若干正六边形凹槽（312）；所述置书架（32）为“L”形长方体结构、分别由置书架竖线段（321）与置书架横线段（322）组成；所述置书架竖线段（321）靠近所述升降杆（21）轴线侧与所述连接块（31）的倾斜面结构b（311）相对侧相连，所述置书架横线段（322）端部安装一扫码器（3221）；所述机械臂（33）对应所述单个置书架（32）为两组、分别安装在所述置书架（32）相对的两侧且两侧均不为所述置书架（32）与所述连接块（31）的连接侧；所述机械臂（33）由旋转块（331）、伸缩杆（332）以及电磁铁薄板（333）组成，所述旋转块（331）与所述置书架（32）连接、且可在置书架（32）上绕自身轴线转动；所述旋转块（331）远离所述升降杆（21）轴线侧与所述伸缩杆（332）连接，所述伸缩杆（332）远离所述旋转块（331）的一侧与所述电磁跌薄板（333）连接且所述伸缩杆（332）与所述置书架横线段（322）平行；所述置书架（32）两侧的所述电磁铁薄板（333）通电后相互吸合；所述连接块（31）与所述滑动块（213）均为电磁铁；

所述旋转台（22）上端面相对于所述连接块（31）开有连接槽（221），所述连接槽（221）的下端面b（2212）高于所述滑槽（212）的下端面a（2211），所述下端面a（2211）与所述下端面b（2212）的高度差等于所述正六边形小凸台（2132）的高度；所述旋转台（22）外壁设置支撑板（222），所述支撑板（222）与所述旋转台（22）固定连接、位于所述置书架（32）正下方；所述连接槽（221）宽度与所述滑槽（212）宽度一致；

所述控制系统（4）安装在所述底板（12）上方的前侧；

所述识别系统（5）安装在所述底板（12）的前端；

所述驱动系统包括电机和液压装置。

2.根据权利要求1所述的一种用于图书馆存书取书的装置，其特征在于：所述旋转台（22）内壁与所述升降杆（21）外壁可为间隙配合。

3.根据权利要求2所述的一种用于图书馆存书取书的装置，其特征在于：所述滑动块（213）掉入所述滑槽（212）底部时，所述滑动块（213）底面与所述下端面a（2211）共面，所述连接块（31）卡入所述连接槽（221）中且所述连接块（31）底面与所述下端面b（2212）共面，所述置书架（32）底面与所述支撑板（222）顶面共面。

4.根据权利要求3所述的一种用于图书馆存书取书的装置，其特征在于：所述支撑板（222）底面与所述底板（12）顶面相距2mm～3mm。

5.根据权利要求4所述的一种用于图书馆存书取书的装置，其特征在于：所述旋转块（331）上安装有自锁机构和回弹机构。

6.根据权利要求5所述的一种用于图书馆存书取书的装置，其特征在于：所述电机包括转动电机以及驱动电机；所述转动电机与所述驱动电机均安装在所述底板（12）下方。

7.根据权利要求6所述的一种用于图书馆存书取书的装置，其特征在于：所述液压装置安装在所述底板（12）上。

8.根据权利要求7所述的一种用于图书馆存书取书的装置，其特征在于：所述存书箱（13）内部设置有循环轨道。

9.根据权利要求8所述的一种用于图书馆存书取书的装置，其特征在于：所述存书箱（13）由存放箱（131）以及取书箱（132）组成。

10.根据权利要求9所述的一种用于图书馆存书取书的装置，其特征在于：所述驱动系统、所述识别系统（5）、所述移动小车（1）、所述升降机构（2）、所述存取机构（3）与所述控制系统（4）电性连接。

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