CN111301915A - 一种书籍存放厚度可调的智能存取书架装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种书籍存放厚度可调的智能存取书架装置及其控制方法，属于智能图书架领域。本发明的书籍存放厚度可调的智能存取书架装置，其包括书籍存放架装置、取还书装置和控制系统，书籍存放架装置具有上下层叠设置的卧式推拉书盒，相邻卧式推拉书盒之间通过书盒高度升降机构和高度升降驱动机构连接，通过高度升降驱动机构能够根据书本厚度灵活调整每层书盒的书籍存放厚度空间，解决了薄书占用大空间、厚书无法存放的问题，有效优化了书籍存放架装置的书籍存放空间；并且，卧式推拉书盒的书盒伸缩托架能够在书籍伸缩驱动机构作用下前后伸缩，配合取还书装置的书籍托杆上下运动实现书籍在书盒伸缩托架上的取放，书籍的取还动作更加简单高效。

Description

一种书籍存放厚度可调的智能存取书架装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种图书架及其控制方法，更具体地说，涉及一种书籍存放厚度可调的智能存取书架装置及其控制方法。

背景技术

近年来，随着图书行业的快速发展，书籍、文献的种类也越来越多，为了便于书籍的查阅，现有书籍大多存放于书架上，因此书架也成为图书馆等地方的必须设备。传统书架的架体上通常设置有多个存放图书的空格，方便插放各类不同的书籍，为了最大限度地利用书架内的空间，书本一般都是采用立式并排的方式放置，为方便读者查阅，一般都是将相同种类的图书放置在一起，由于不同种类的图书都在同一排的位置，相邻的书本之间一般夹得较紧，没有可供拿取的空间，拿取很不方便，并且在书本拿出后，原有空间容易被其他书本占用，导致书本再次插入原位更为困难，这样就导致读者在归还书籍时会将书籍在容易放置的位置插入，使书本的位置容易发生变化，不便于大量书籍的统一管理和读者的查阅。

书籍立式放置虽然方便读者在书架上查阅，但在智能取还书系统中，书籍从书架上取下后需要翻转90°将书籍放平，从而增加了书籍抓取机械手的设计难度，因此对于智能取还书系统，书籍卧式放置具有明显优势，一方面书籍放置更加稳定，另一方面书籍抓取更加灵活方便。中国专利申请号201910380024.7，申请公布日为2019年7月9日，发明创造名称为：一种全自动一体化智能还书装置及其还书方法，该申请案涉及一种全自动一体化智能还书装置，包括循迹小车，循迹小车内设有单片机，循迹小车的驱动模块连接单片机的输出端，循迹小车顶部设第一电动推杆，第一电动推杆的一端连接有舵机，舵机连接水平的连杆，连杆的一端连接机械臂固定架，机械臂固定架的底部设伸缩杆，伸缩杆的一端连接有具有铁磁性的夹板，机械臂固定架上设有用于吸合夹板的电磁铁，夹板上设第一挡板，机械臂固定架上设第二电动推杆，第二电动推杆的一端设向下延伸的第二挡板，第二挡板处设扫码器和第一红外探头，机械臂固定架的底部设用于夹持书籍的夹紧板，扫码器和第一红外探头均连接单片机的输入端。该专利申请案提供了一种节省人力的全自动一体化智能还书装置及其还书方法，但其书籍存取动作依靠机械臂的两个夹板挡板夹持书籍，由于书籍上下端存在柔性等因素，书籍上下端夹取稳定性较差，并且书籍的存放仅能在上部依次放置，取书时也只能先取出上部书籍，这样就导致下部书籍难以一次性抓取，且无法将不同书籍放置在指定书架位置，实际使用局限性较大。

另外，由于不同书籍的厚度存在差异，现有图书架的书籍存放空间大多设计为标准空间，这样就存在厚度较薄的书籍占用大的存储空间，且厚度较厚的书籍无法存放的问题，使得整个图书架的空间利用率较差，不利于书本的灵活存放。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有图书架装置存在书籍存放空间无法根据不同书籍厚度调节而导致空间利用率低、以及书籍取还动作复杂、取还书效率较低等不足，提供一种书籍存放厚度可调的智能存取书架装置及其控制方法，采用本发明的技术方案，书籍存放架装置的卧式推拉书盒通过书盒高度升降机构连接，通过高度升降驱动机构能够根据书本厚度灵活调整每层书盒的书籍存放厚度空间，解决了薄书占用大空间、厚书无法存放的问题，有效优化了书籍存放架装置的书籍存放空间；并且，利用卧式推拉书盒的书盒伸缩托架配合取还书装置的书籍托杆来实现书籍的取放，书籍的取还动作更加简单高效，满足了大量书籍的统一管理需要，实现了书籍的智能化管理。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种书籍存放厚度可调的智能存取书架装置，包括书籍存放架装置、取还书装置和控制系统，所述的取还书装置设于书籍存放架装置的一侧，用于拿取或放置书籍存放架装置上的书籍，所述的控制系统分别与书籍存放架装置和取还书装置的动作执行机构通信连接，用于控制书籍存放架装置和取还书装置协同工作来实现书籍的拿取或归还，其中：

所述的书籍存放架装置包括书架架体和安装于书架架体上的书籍存放机构，所述的书籍存放机构包括若干上下层叠设置的卧式推拉书盒、安装于相邻卧式推拉书盒之间的书盒高度升降机构和用于驱动各层书盒高度升降机构的高度升降驱动机构，所述的卧式推拉书盒具有能够伸缩运动的书盒伸缩托架和用于驱动书盒伸缩托架伸缩运动的书籍伸缩驱动机构，所述的书盒伸缩托架的底部设有前端开口的插槽；

所述的取还书装置包括移动框架、行走机构和升降取放机构，所述的行走机构设于移动框架的底部，用于带动移动框架沿书籍存放架装置的一侧水平移动；所述的升降取放机构安装于移动框架上，包括书籍托杆和用于带动书籍托杆上下运动的托杆升降驱动机构，所述的书籍托杆与书盒伸缩托架上的插槽位置相对应。

更进一步地，所述的书盒高度升降机构在卧式推拉书盒的左右两侧各设有一组，该书盒高度升降机构包括下支撑杆、上支撑杆、安装于下支撑杆和上支撑杆之间的至少一组剪叉式伸缩机构，所述的剪叉式伸缩机构包括第一撑杆和第二撑杆，所述的第一撑杆和第二撑杆的中间铰接形成X形伸缩单元，所述的第一撑杆的上端与上支撑杆相铰接，下端与下支撑杆滑动配合，所述的第二撑杆的下端与下支撑杆相铰接，上端与上支撑杆滑动配合，所述的下支撑杆与下方相邻的书盒高度升降机构的上支撑杆固连，所述的上支撑杆与上方相邻的书盒高度升降机构的下支撑杆固连；所述的高度升降驱动机构与第一撑杆的滑动配合端或第二撑杆的滑动配合端相连接，用于带动剪叉式伸缩机构在高度方向上升降运动。

更进一步地，所述的第一撑杆的滑动配合端和第二撑杆的滑动配合端均设有撑杆滚轮。

更进一步地，所述的高度升降驱动机构设于每层卧式推拉书盒的后方，该高度升降驱动机构包括电机安装板、推拉控制杆、推拉导向杆、高度升降驱动电机、推拉驱动丝杆和推拉侧杆，所述的电机安装板通过推拉导向杆与对应层的卧式推拉书盒的书盒固定架相连接，所述的推拉控制杆滑动安装于推拉导向杆上，所述的推拉驱动丝杆平行于推拉导向杆安装于电机安装板与书盒固定架之间，所述的推拉控制杆与推拉驱动丝杆采用滚珠丝杆螺母副传动连接，所述的高度升降驱动电机安装于电机安装板上，且高度升降驱动电机的驱动端与推拉驱动丝杆传动连接，所述的推拉控制杆的两端各设有一根推拉侧杆，每根推拉侧杆均与对应的第一撑杆或第二撑杆的滑动配合端相铰接，通过高度升降驱动电机旋转带动推拉侧杆沿推拉驱动丝杆轴向前后移动来带动各层书盒高度升降机构升降运动。

更进一步地，所述的卧式推拉书盒包括书盒固定架、书盒固定侧板、支撑杆、书盒伸缩托架和书籍伸缩驱动机构，所述的书盒固定架的左右两侧各设有一根书盒固定侧板，两根所述的书盒固定侧板的前端设有支撑杆，所述的书盒伸缩托架的左右两侧分别滑动安装于书盒固定侧板上，且书盒伸缩托架的底部支撑在支撑杆上；所述的书籍伸缩驱动机构包括固定于书盒伸缩托架一侧的书籍伸缩齿条、安装于书籍伸缩齿条对应侧书盒固定侧板上的书籍伸缩驱动电机和安装于书籍伸缩驱动电机输出轴上的书籍伸缩齿轮，所述的书籍伸缩齿轮与书籍伸缩齿条相啮合，书籍伸缩驱动电机带动书籍伸缩齿轮旋转，驱动书籍伸缩齿条带动书盒伸缩托架在书盒固定侧板上前后伸缩运动。

更进一步地，所述的支撑杆上设有支撑在书盒伸缩托架底部的支撑滚轮，所述的书盒伸缩托架的两侧后部分别通过滚轮安装座安装有与对应的书盒固定侧板滚动配合的后置滚轮。

更进一步地，所述的行走机构包括行走滚轮、行走驱动电机、行走驱动齿轮和行走齿条，所述的行走滚轮安装于移动框架的底部，所述的行走驱动电机安装于移动框架的底部，且行走驱动电机的输出轴与设于移动框架底部的行走驱动齿轮传动连接，所述的行走齿条沿书籍存放架装置的一侧横向水平铺设于地面上，所述的行走驱动齿轮与行走齿条相啮合，且在地面上还设有与行走滚轮相配合的轨道槽。

更进一步地，所述的行走滚轮安装于移动框架底部的一侧，所述的行走齿条设于远离行走滚轮的一侧，所述的移动框架的底部还设有至少一个与行走齿条相啮合的随动的行走驱动齿轮。

更进一步地，所述的托杆升降驱动机构包括书籍托杆架、托杆升降滑块、托杆升降导轨、升降驱动电机、升降驱动丝杆和升降丝杆螺母，所述的书籍托杆固定安装于书籍托杆架上，所述的托杆升降导轨竖向安装于移动框架上，所述的书籍托杆架通过托杆升降滑块滑动安装于托杆升降导轨上，所述的升降驱动丝杆与托杆升降导轨平行地安装于移动框架上，所述的升降丝杆螺母固定于书籍托杆架上，且升降丝杆螺母与升降驱动丝杆采用滚珠丝杆螺母副传动连接，所述的升降驱动电机安装于移动框架上，且升降驱动电机的驱动端与升降驱动丝杆传动连接。

本发明的一种书籍存放厚度可调的智能存取书架装置的控制方法，

S1、书籍存放过程中，控制系统根据书籍厚度调节书籍所在卧式推拉书盒的高度，控制系统向高度升降驱动机构发出控制命令，高度升降驱动机构动作带动书盒高度升降机构升降运动，实现相应的卧式推拉书盒高度随所存放书籍厚度进行调节；

S2、取书时，用户通过控制系统索引到相应目标书籍，控制系统根据取书命令找到对应书籍在书籍存放架装置的书籍存放机构中的位置，然后控制系统向取还书装置的行走机构和升降取放机构发出控制指令，控制取还书装置移动至目标书籍所在位置，使升降取放机构的书籍托杆上平面略低于目标书籍所在的书盒伸缩托架下平面；同时，控制系统向目标书籍所在的卧式推拉书盒发出控制指令，控制书籍伸缩驱动机构带动书盒伸缩托架连同目标书籍向外推出；然后控制系统再次向升降取放机构发出控制指令，控制托杆升降驱动机构带动书籍托杆向上升起，使目标书籍向上抬起而脱离书盒伸缩托架；随后控制系统控制卧式推拉书盒的书籍伸缩驱动机构带动书盒伸缩托架缩回复位，完成目标书籍在书籍存放架装置上的取出；

S3、还书时，用户向控制系统发出还书命令，控制系统根据所还书籍信息找到该书籍在书籍存放架装置的书籍存放机构中所需归还的位置，控制系统向取还书装置的行走机构和升降取放机构发出控制指令，使升降取放机构带着书籍一起移动至目标卧式推拉书盒处，且使书籍托杆上平面略高于目标卧式推拉书盒的书盒伸缩托架的上平面；然后，控制系统向目标卧式推拉书盒发出控制指令，控制书籍伸缩驱动机构带动书盒伸缩托架向外推出；使书盒伸缩托架位于所归还书籍的下方；随后，控制系统再次向升降取放机构发出控制指令，控制升降取放机构的书籍托杆向下移动，使所归还书籍放置在目标卧式推拉书盒的书盒伸缩托架上；之后，控制系统控制书籍伸缩驱动机构带动书盒伸缩托架连同书籍一起拉回复位，完成书籍的归还动作。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

(1)本发明的一种书籍存放厚度可调的智能存取书架装置，其包括书籍存放架装置、取还书装置和控制系统，书籍存放架装置具有上下层叠设置的卧式推拉书盒，相邻卧式推拉书盒之间通过书盒高度升降机构和高度升降驱动机构连接，通过高度升降驱动机构能够根据书本厚度灵活调整每层书盒的书籍存放厚度空间，解决了薄书占用大空间、厚书无法存放的问题，有效优化了书籍存放架装置的书籍存放空间；并且，卧式推拉书盒的书盒伸缩托架能够在书籍伸缩驱动机构作用下前后伸缩，配合取还书装置的书籍托杆上下运动实现书籍在书盒伸缩托架上的取放，书籍的取还动作更加简单高效，满足了大量书籍的统一管理需要，实现了书籍的智能化管理；

(2)本发明的一种书籍存放厚度可调的智能存取书架装置，其书盒高度升降机构在卧式推拉书盒的左右两侧各设有一组，书盒高度升降机构采用剪叉式伸缩机构，利用剪叉式伸缩机构的撑杆动作实现相邻书盒之间高度的调节，结构简单紧凑，升降动作稳定性好，且剪叉式伸缩机构的承载稳定性更好；

(3)本发明的一种书籍存放厚度可调的智能存取书架装置，其第一撑杆的滑动配合端和第二撑杆的滑动配合端均设有撑杆滚轮，利用撑杆滚轮将撑杆与上下支撑杆之间的滑动转换成滚动，使剪叉式伸缩机构的升降动作更加顺畅稳定，提高了书盒升降可靠性；

(4)本发明的一种书籍存放厚度可调的智能存取书架装置，其高度升降驱动机构设于每层卧式推拉书盒的后方，利用电机驱动滚珠丝杆螺母副带动推拉侧杆的前后运动来控制书盒高度升降机构的升降运动，高度升降驱动机构的动作稳定性好，使每组卧式推拉书盒结构更加紧凑，且具有更大的高度调节行程，能够满足更大厚度范围内书籍的存放；

(5)本发明的一种书籍存放厚度可调的智能存取书架装置，其卧式推拉书盒的书盒伸缩托架稳定滑动配合在书盒固定侧板上，并且采用电机驱动齿轮齿条结构来带动书盒伸缩托架在书盒固定侧板上前后伸缩运动，结构简单紧凑，伸缩运动稳定可靠；

(6)本发明的一种书籍存放厚度可调的智能存取书架装置，其支撑杆上设有支撑在书盒伸缩托架底部的支撑滚轮，书盒伸缩托架的两侧后部分别通过滚轮安装座安装有与对应的书盒固定侧板滚动配合的后置滚轮，使得书盒伸缩托架的伸缩运动更加顺畅和稳定；

(7)本发明的一种书籍存放厚度可调的智能存取书架装置，其取还书装置的行走机构采用齿轮齿条机构驱动，利用行走驱动电机带动行走驱动齿轮在行走齿条上行走，结构简单，运动稳定可靠；并且，行走滚轮安装于移动框架底部的一侧，行走齿条设于远离行走滚轮的一侧，移动框架的底部还设有至少一个与行走齿条相啮合的随动的行走驱动齿轮，利用一侧的行走驱动齿轮与行走滚轮配合支撑移动框架，使行走驱动齿轮与行走齿条啮合传动更加稳定可靠；

(8)本发明的一种书籍存放厚度可调的智能存取书架装置，其取还书装置的托杆升降驱动机构采用滚珠丝杆传动机构带动书籍托杆升降运动，升降运动稳定性好，且位置控制准确，保证了取还书装置的书籍托杆与卧式推拉书盒的书盒伸缩托架能够准确稳定配合；

(9)本发明的一种书籍存放厚度可调的智能存取书架装置的控制方法，利用控制系统协调控制书籍存放架装置和取还书装置的运动，控制方法简单可行，取还书动作灵活稳定，且工作效率高，实用性强，可广泛用于图书馆等大量书籍的智能化统一管理。

附图说明

图1为本发明的一种书籍存放厚度可调的智能存取书架装置的立体结构示意图；

图2为本发明中书籍存放架装置的结构示意图；

图3为本发明中书籍存放架装置的书籍存放机构的结构示意图；

图4为本发明中书籍存放架装置中的一组卧式推拉书盒与书盒高度升降机构的装配结构示意图；

图5为本发明中书籍存放架装置中的一组书盒高度升降机构与高度升降驱动机构的装配结构示意图；

图6为本发明中书籍存放架装置中的书盒高度升降机构的局部结构示意图；

图7为本发明中书籍存放架装置中的卧式推拉书盒的一个角度示意图；

图8为本发明中书籍存放架装置中的卧式推拉书盒的另一个角度示意图；

图9为本发明中取还书装置的结构示意图。

示意图中的标号说明：

100、书籍存放架装置；11、书架架体；11-1、安装台；11-2、脚轮；12、书籍存放机构；12-1、卧式推拉书盒；12-1-1、书盒固定架；12-1-2、书盒固定侧板；12-1-3、支撑杆；12-1-4、支撑滚轮；12-1-5、书盒伸缩托架；12-1-6、插槽；12-1-7、书籍伸缩齿条；12-1-8、书籍伸缩驱动电机；12-1-9、书籍伸缩齿轮；12-1-10、滚轮安装座；12-1-11、后置滚轮；12-2、书盒高度升降机构；12-2-1、下支撑杆；12-2-2、上支撑杆；12-2-3、第一撑杆；12-2-4、第二撑杆；12-2-5、撑杆滚轮；12-3、高度升降驱动机构；12-3-1、电机安装板；12-3-2、推拉控制杆；12-3-3、推拉导向杆；12-3-4、高度升降驱动电机；12-3-5、推拉驱动丝杆；12-3-6、推拉侧杆；

200、取还书装置；21、移动框架；22、行走机构；22-1、行走滚轮；22-2、行走驱动电机；22-3、行走驱动齿轮；22-4、行走齿条；23、升降取放机构；23-1、书籍托杆；23-2、书籍托杆架；23-3、托杆升降滑块；23-4、托杆升降导轨；23-5、升降驱动电机；23-6、升降驱动丝杆；23-7、升降丝杆螺母。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

实施例

结合图1至图9所示，本实施例的一种书籍存放厚度可调的智能存取书架装置，包括书籍存放架装置100、取还书装置200和控制系统，取还书装置200设于书籍存放架装置100的一侧，用于拿取或放置书籍存放架装置100上的书籍，图1中示出了一组书籍存放架装置100，实际应用过程中，可将书籍存放架装置100成排设置，每排书籍存放架装置100与一组取还书装置200相配合，即由一组取还书装置200即可完成一排书籍存放架装置100的书籍取还工作；控制系统分别与书籍存放架装置100和取还书装置200的动作执行机构通信连接，用于控制书籍存放架装置100和取还书装置200协同工作来实现书籍的拿取或归还，控制系统中记录有书籍信息及其所在地址，控制系统中具有交互终端设备，例如触摸屏等，用户通过交互终端设备选择需要查阅的书籍或通过扫描的方式输入需要归还的书籍信息，控制系统中存储有对应书籍的地址信息，即书籍在书架中的第几排、第几个书籍存放架装置100的哪一层上，控制系统根据用户输入的控制命令即可控制书籍存放架装置100和取还书装置200执行相应的动作。

如图2和图3所示，书籍存放架装置100包括书架架体11和安装于书架架体11上的书籍存放机构12，在图2中，一组书籍存放架装置100的书架架体11上设置了一组书籍存放机构12，实际应用过程中，可在一组书架架体11上并排或阵列设置多组书籍存放机构12。为了便于书籍存放架装置100的移动和安装，在书架架体11的四个角上分别安装有脚轮11-2，书架架体11上还设有用于安装书籍存放机构12的安装台11-1。参见图3和图4所示，每套书籍存放机构12均包括若干上下层叠设置的卧式推拉书盒12-1、安装于相邻卧式推拉书盒12-1之间的书盒高度升降机构12-2和用于驱动各层书盒高度升降机构12-2的高度升降驱动机构12-3，高度升降驱动机构12-3能够带动书盒高度升降机构12-2进行升降运动，从而改变各层卧式推拉书盒12-1的高度空间，从而满足不同厚度书籍的灵活存放。卧式推拉书盒12-1具有能够伸缩运动的书盒伸缩托架12-1-5和用于驱动书盒伸缩托架12-1-5伸缩运动的书籍伸缩驱动机构，书盒伸缩托架12-1-5的底部设有前端开口的插槽12-1-6；书籍伸缩驱动机构带动书盒伸缩托架12-1-5前后伸缩运动，从而能够带动其上的书籍从卧式推拉书盒12-1中伸出，或伸出后承接待归还的书籍。

参见图3、图4、图5和图6所示，在本实施例中，上述的书盒高度升降机构12-2在卧式推拉书盒12-1的左右两侧各设有一组，该书盒高度升降机构12-2包括下支撑杆12-2-1、上支撑杆12-2-2、安装于下支撑杆12-2-1和上支撑杆12-2-2之间的至少一组剪叉式伸缩机构，下支撑杆12-2-1和上支撑杆12-2-2之前的距离由剪叉式伸缩机构进行调节，该剪叉式伸缩机构包括第一撑杆12-2-3和第二撑杆12-2-4，第一撑杆12-2-3和第二撑杆12-2-4的中间铰接形成X形伸缩单元，第一撑杆12-2-3的上端与上支撑杆12-2-2相铰接，下端与下支撑杆12-2-1滑动配合，第二撑杆12-2-4的下端与下支撑杆12-2-1相铰接，上端与上支撑杆12-2-2滑动配合，下支撑杆12-2-1与下方相邻的书盒高度升降机构12-2的上支撑杆12-2-2固连，上支撑杆12-2-2与上方相邻的书盒高度升降机构12-2的下支撑杆12-2-1固连；高度升降驱动机构12-3与第一撑杆12-2-3的滑动配合端或第二撑杆12-2-4的滑动配合端相连接，用于带动剪叉式伸缩机构在高度方向上升降运动。通过高度升降驱动机构带动第一撑杆12-2-3或第二撑杆12-2-4滑动配合端的运动来改变第一撑杆12-2-3和第二撑杆12-2-4之间的夹角，从而改变剪叉式伸缩机构的高度。采用剪叉式伸缩机构实现书盒高度调节，利用剪叉式伸缩机构的撑杆动作实现相邻书盒之间高度的调节，结构简单紧凑，升降动作稳定性好，且剪叉式伸缩机构的承载稳定性更好。为了提高书盒升降可靠性，在第一撑杆12-2-3的滑动配合端和第二撑杆12-2-4的滑动配合端均优选设有撑杆滚轮12-2-5，利用撑杆滚轮将撑杆与上下支撑杆之间的滑动转换成滚动，使剪叉式伸缩机构的升降动作更加顺畅稳定。如图4、图5和图6所示，在本实施例中，上述的高度升降驱动机构12-3设于每层卧式推拉书盒12-1的后方，该高度升降驱动机构12-3包括电机安装板12-3-1、推拉控制杆12-3-2、推拉导向杆12-3-3、高度升降驱动电机12-3-4、推拉驱动丝杆12-3-5和推拉侧杆12-3-6，电机安装板12-3-1通过推拉导向杆12-3-3与对应层的卧式推拉书盒12-1的书盒固定架12-1-1相连接，推拉控制杆12-3-2滑动安装于推拉导向杆12-3-3上，推拉驱动丝杆12-3-5平行于推拉导向杆12-3-3安装于电机安装板12-3-1与书盒固定架12-1-1之间，推拉控制杆12-3-2与推拉驱动丝杆12-3-5采用滚珠丝杆螺母副传动连接，高度升降驱动电机12-3-4安装于电机安装板12-3-1上，且高度升降驱动电机12-3-4的驱动端与推拉驱动丝杆12-3-5传动连接，推拉控制杆12-3-2的两端各设有一根推拉侧杆12-3-6，每根推拉侧杆12-3-6均与对应的第一撑杆12-2-3或第二撑杆12-2-4的滑动配合端相铰接，通过高度升降驱动电机12-3-4旋转带动推拉侧杆12-3-6沿推拉驱动丝杆12-3-5轴向前后移动来带动各层书盒高度升降机构12-2升降运动。具体工作时，高度升降驱动电机12-3-4带动推拉驱动丝杆12-3-5旋转，带动推拉控制杆12-3-2前后伸缩运动，从而带动推拉侧杆12-3-6控制剪叉式伸缩机构的第一撑杆12-2-3和第二撑杆12-2-4改变夹角，实现下支撑杆12-2-1和上支撑杆12-2-2之间高度的调节。采用上述的高度升降驱动机构12-3，动作稳定性好，使每组卧式推拉书盒结构更加紧凑，且具有更大的高度调节行程，能够满足更大厚度范围内书籍的存放。

接图4、图7和图8所示，本实施例中的卧式推拉书盒12-1包括书盒固定架12-1-1、书盒固定侧板12-1-2、支撑杆12-1-3、书盒伸缩托架12-1-5和书籍伸缩驱动机构，书盒固定架12-1-1的左右两侧各设有一根书盒固定侧板12-1-2，两根书盒固定侧板12-1-2的前端设有支撑杆12-1-3，书盒伸缩托架12-1-5的左右两侧分别滑动安装于书盒固定侧板12-1-2上，且书盒伸缩托架12-1-5的底部支撑在支撑杆12-1-3上；书籍伸缩驱动机构包括固定于书盒伸缩托架12-1-5一侧的书籍伸缩齿条12-1-7、安装于书籍伸缩齿条12-1-7对应侧书盒固定侧板12-1-2上的书籍伸缩驱动电机12-1-8和安装于书籍伸缩驱动电机12-1-8输出轴上的书籍伸缩齿轮12-1-9，书籍伸缩齿轮12-1-9与书籍伸缩齿条12-1-7相啮合，书籍伸缩驱动电机12-1-8带动书籍伸缩齿轮12-1-9旋转，驱动书籍伸缩齿条12-1-7带动书盒伸缩托架12-1-5在书盒固定侧板12-1-2上前后伸缩运动。书籍存放在书盒伸缩托架12-1-5上，在书盒伸缩托架12-1-5的后部设有推板，便于书盒伸缩托架12-1-5向外伸出时将书籍一起向外推出。采用上述的卧式推拉书盒12-1，采用电机驱动齿轮齿条结构来带动书盒伸缩托架12-1-5在书盒固定侧板12-1-2上前后伸缩运动，结构简单紧凑，伸缩运动稳定可靠。为了提高书盒伸缩托架12-1-5的伸缩运动稳定性，优选地，在支撑杆12-1-3上设有支撑在书盒伸缩托架12-1-5底部的支撑滚轮12-1-4，书盒伸缩托架12-1-5的两侧后部分别通过滚轮安装座12-1-10安装有与对应的书盒固定侧板12-1-2滚动配合的后置滚轮12-1-11，使得书盒伸缩托架12-1-5的伸缩运动更加顺畅和稳定。

如图9所示，上述的取还书装置200包括移动框架21、行走机构22和升降取放机构23，行走机构22设于移动框架21的底部，用于带动移动框架21沿书籍存放架装置100的一侧水平移动；升降取放机构23安装于移动框架21上，包括书籍托杆23-1和用于带动书籍托杆23-1上下运动的托杆升降驱动机构，书籍托杆23-1与书盒伸缩托架12-1-5上的插槽12-1-6位置相对应。具体地，行走机构22包括行走滚轮22-1、行走驱动电机22-2、行走驱动齿轮22-3和行走齿条22-4，行走滚轮22-1安装于移动框架21的底部，行走驱动电机22-2安装于移动框架21的底部，且行走驱动电机22-2的输出轴与设于移动框架21底部的行走驱动齿轮22-3传动连接，行走齿条22-4沿书籍存放架装置100的一侧横向水平铺设于地面上，行走驱动齿轮22-3与行走齿条22-4相啮合，且在地面上还设有与行走滚轮22-1相配合的轨道槽。工作时，行走驱动电机22-2带动主动的行走驱动齿轮22-3旋转，使得主动的行走驱动齿轮22-3在行走齿条22-4上滚动移动，利用行走滚轮22-1在轨道槽中移动实现整个取还书装置200的水平移动。为了提高行走机构22的运行稳定性，行走滚轮22-1安装于移动框架21底部的一侧，行走齿条22-4设于远离行走滚轮22-1的一侧，移动框架21的底部还设有至少一个与行走齿条22-4相啮合的随动的行走驱动齿轮22-3，利用一侧的行走驱动齿轮22-3与行走滚轮22-1配合支撑移动框架21，使行走驱动齿轮22-3与行走齿条22-4啮合传动更加稳定可靠。上述的托杆升降驱动机构包括书籍托杆架23-2、托杆升降滑块23-3、托杆升降导轨23-4、升降驱动电机23-5、升降驱动丝杆23-6和升降丝杆螺母23-7，书籍托杆23-1固定安装于书籍托杆架23-2上，托杆升降导轨23-4竖向安装于移动框架21上，书籍托杆架23-2通过托杆升降滑块23-3滑动安装于托杆升降导轨23-4上，升降驱动丝杆23-6与托杆升降导轨23-4平行地安装于移动框架21上，升降丝杆螺母23-7固定于书籍托杆架23-2上，且升降丝杆螺母23-7与升降驱动丝杆23-6采用滚珠丝杆螺母副传动连接，升降驱动电机23-5安装于移动框架21上，且升降驱动电机23-5的驱动端与升降驱动丝杆23-6传动连接。升降驱动电机23-5带动升降驱动丝杆23-6旋转，进而带动书籍托杆23-1在托杆升降导轨23-4上上下运动。由于书籍托杆23-1的位置刚好与书盒伸缩托架12-1-5上的插槽12-1-6相对应，使得书籍托杆23-1能够在书盒伸缩托架12-1-5的插槽12-1-6内上下运动，从而能够实现书籍在书盒伸缩托架12-1-5上托起或放置。

参见图1所示，本实施例的一种书籍存放厚度可调的智能存取书架装置的控制方法，其具体工作过程如下：

S1、书籍存放过程中，控制系统根据书籍厚度调节书籍所在卧式推拉书盒12-1的高度，使卧式推拉书盒12-1的高度略高于书籍厚度即可；即控制系统向高度升降驱动机构12-3发出控制命令，高度升降驱动机构12-3动作带动书盒高度升降机构12-2升降运动，实现相应的卧式推拉书盒12-1高度随所存放书籍厚度进行调节；具体动作过程如下：

参见图4、图5和图6所示，控制系统识别存储书籍的厚度信息(可人工向控制系统输入书本厚度信息)，控制系统根据书籍的厚度信息向高度升降驱动电机12-3-4发出控制指令，控制高度升降驱动电机12-3-4旋转，从而通过滚珠丝杆螺母传动机构带动推拉控制杆12-3-2前后移动，利用两侧的推拉侧杆12-3-6推拉剪叉式伸缩机构的撑杆，从而带动剪叉式伸缩机构伸缩运动，实现下支撑杆12-2-1和上支撑杆12-2-2之间距离的调节。高度调节数值大小可利用控制系统控制高度升降驱动电机12-3-4的旋转圈数计算得到。通常情况下，每个卧式推拉书盒12-1中存放的书本是确定的，在第一次放置书本时调节一次对应卧式推拉书盒12-1的高度即可，此后卧式推拉书盒12-1的高度固定。

S2、取书时，用户通过控制系统索引到相应目标书籍，控制系统根据取书命令找到对应书籍(目标书籍)在书籍存放架装置100的书籍存放机构12中的位置，然后控制系统向取还书装置200的行走机构22和升降取放机构23发出控制指令，控制取还书装置200移动至目标书籍所在位置，使升降取放机构23的书籍托杆23-1上平面略低于目标书籍所在的书盒伸缩托架12-1-5下平面；具体地，控制系统控制图9所示的行走驱动电机22-2工作，使取还书装置200的升降取放机构23移动至目标书籍处，然后控制系统控制图9所示的升降驱动电机23-5工作，使书籍托杆23-1上平面略低于目标书籍所在的书盒伸缩托架12-1-5下平面；同时，控制系统向目标书籍所在的卧式推拉书盒12-1发出控制指令，控制书籍伸缩驱动机构带动书盒伸缩托架12-1-5连同目标书籍向外推出，即控制系统控制书籍伸缩驱动电机12-1-8工作，通过齿轮齿条机构带动书盒伸缩托架12-1-5向外伸出，将书盒伸缩托架12-1-5连同目标书籍向外推出；然后控制系统再次向升降取放机构23发出控制指令，控制托杆升降驱动机构带动书籍托杆23-1向上升起，使目标书籍向上抬起而脱离书盒伸缩托架12-1-5；随后控制系统控制卧式推拉书盒12-1的书籍伸缩驱动机构带动书盒伸缩托架12-1-5缩回复位，完成目标书籍在书籍存放架装置100上的取出；书籍取出后，可由行走机构22和托杆升降驱动机构带动书籍移动至书籍输送平台中，将书籍输送至用户取书点。

S3、还书时，用户向控制系统发出还书命令，控制系统根据所还书籍信息找到该书籍在书籍存放架装置100的书籍存放机构12中所需归还的位置，控制系统可提醒用户将书籍放置在相应还书点，书籍输送平台将书籍输送走，此时控制系统向取还书装置200从书籍输送平台中将书籍取走，并且控制系统向取还书装置200的行走机构22和升降取放机构23发出控制指令，使升降取放机构23带着书籍一起移动至目标卧式推拉书盒12-1处，且使书籍托杆23-1上平面略高于目标卧式推拉书盒12-1的书盒伸缩托架12-1-5的上平面；然后，控制系统向目标卧式推拉书盒12-1发出控制指令，控制书籍伸缩驱动机构带动书盒伸缩托架12-1-5向外推出，使书盒伸缩托架12-1-5位于所归还书籍的下方；随后，控制系统再次向升降取放机构23发出控制指令，控制升降取放机构23的书籍托杆23-1向下移动，使所归还书籍放置在目标卧式推拉书盒12-1的书盒伸缩托架12-1-5上；之后，控制系统控制书籍伸缩驱动机构带动书盒伸缩托架12-1-5连同书籍一起拉回复位，完成书籍的归还动作。

在本实施例中，上述的控制系统可采用PLC控制器，主要用于控制各个电机启停和正反转，至于控制系统的程序编制及其电路连接，其根据上述动作和功能即可依据现有技术设计得到，不属于本发明的改进，在此不再赘述。

本发明的一种书籍存放厚度可调的智能存取书架装置及其控制方法，其书籍存放架装置的卧式推拉书盒通过书盒高度升降机构连接，通过高度升降驱动机构能够根据书本厚度灵活调整每层书盒的书籍存放厚度空间，解决了薄书占用大空间、厚书无法存放的问题，有效优化了书籍存放架装置的书籍存放空间；并且，利用卧式推拉书盒的书盒伸缩托架配合取还书装置的书籍托杆来实现书籍的取放，书籍的取还动作更加简单高效，满足了大量书籍的统一管理需要，实现了书籍的智能化管理。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。

以上示意性地对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性地设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种书籍存放厚度可调的智能存取书架装置，包括书籍存放架装置(100)、取还书装置(200)和控制系统，所述的取还书装置(200)设于书籍存放架装置(100)的一侧，用于拿取或放置书籍存放架装置(100)上的书籍，所述的控制系统分别与书籍存放架装置(100)和取还书装置(200)的动作执行机构通信连接，用于控制书籍存放架装置(100)和取还书装置(200)协同工作来实现书籍的拿取或归还，其特征在于：

所述的书籍存放架装置(100)包括书架架体(11)和安装于书架架体(11)上的书籍存放机构(12)，所述的书籍存放机构(12)包括若干上下层叠设置的卧式推拉书盒(12-1)、安装于相邻卧式推拉书盒(12-1)之间的书盒高度升降机构(12-2)和用于驱动各层书盒高度升降机构(12-2)的高度升降驱动机构(12-3)，所述的卧式推拉书盒(12-1)具有能够伸缩运动的书盒伸缩托架(12-1-5)和用于驱动书盒伸缩托架(12-1-5)伸缩运动的书籍伸缩驱动机构，所述的书盒伸缩托架(12-1-5)的底部设有前端开口的插槽(12-1-6)；

所述的取还书装置(200)包括移动框架(21)、行走机构(22)和升降取放机构(23)，所述的行走机构(22)设于移动框架(21)的底部，用于带动移动框架(21)沿书籍存放架装置(100)的一侧水平移动；所述的升降取放机构(23)安装于移动框架(21)上，包括书籍托杆(23-1)和用于带动书籍托杆(23-1)上下运动的托杆升降驱动机构，所述的书籍托杆(23-1)与书盒伸缩托架(12-1-5)上的插槽(12-1-6)位置相对应。

2.根据权利要求1所述的一种书籍存放厚度可调的智能存取书架装置，其特征在于：所述的书盒高度升降机构(12-2)在卧式推拉书盒(12-1)的左右两侧各设有一组，该书盒高度升降机构(12-2)包括下支撑杆(12-2-1)、上支撑杆(12-2-2)、安装于下支撑杆(12-2-1)和上支撑杆(12-2-2)之间的至少一组剪叉式伸缩机构，所述的剪叉式伸缩机构包括第一撑杆(12-2-3)和第二撑杆(12-2-4)，所述的第一撑杆(12-2-3)和第二撑杆(12-2-4)的中间铰接形成X形伸缩单元，所述的第一撑杆(12-2-3)的上端与上支撑杆(12-2-2)相铰接，下端与下支撑杆(12-2-1)滑动配合，所述的第二撑杆(12-2-4)的下端与下支撑杆(12-2-1)相铰接，上端与上支撑杆(12-2-2)滑动配合，所述的下支撑杆(12-2-1)与下方相邻的书盒高度升降机构(12-2)的上支撑杆(12-2-2)固连，所述的上支撑杆(12-2-2)与上方相邻的书盒高度升降机构(12-2)的下支撑杆(12-2-1)固连；所述的高度升降驱动机构(12-3)与第一撑杆(12-2-3)的滑动配合端或第二撑杆(12-2-4)的滑动配合端相连接，用于带动剪叉式伸缩机构在高度方向上升降运动。

3.根据权利要求2所述的一种书籍存放厚度可调的智能存取书架装置，其特征在于：所述的第一撑杆(12-2-3)的滑动配合端和第二撑杆(12-2-4)的滑动配合端均设有撑杆滚轮(12-2-5)。

4.根据权利要求2所述的一种书籍存放厚度可调的智能存取书架装置，其特征在于：所述的高度升降驱动机构(12-3)设于每层卧式推拉书盒(12-1)的后方，该高度升降驱动机构(12-3)包括电机安装板(12-3-1)、推拉控制杆(12-3-2)、推拉导向杆(12-3-3)、高度升降驱动电机(12-3-4)、推拉驱动丝杆(12-3-5)和推拉侧杆(12-3-6)，所述的电机安装板(12-3-1)通过推拉导向杆(12-3-3)与对应层的卧式推拉书盒(12-1)的书盒固定架(12-1-1)相连接，所述的推拉控制杆(12-3-2)滑动安装于推拉导向杆(12-3-3)上，所述的推拉驱动丝杆(12-3-5)平行于推拉导向杆(12-3-3)安装于电机安装板(12-3-1)与书盒固定架(12-1-1)之间，所述的推拉控制杆(12-3-2)与推拉驱动丝杆(12-3-5)采用滚珠丝杆螺母副传动连接，所述的高度升降驱动电机(12-3-4)安装于电机安装板(12-3-1)上，且高度升降驱动电机(12-3-4)的驱动端与推拉驱动丝杆(12-3-5)传动连接，所述的推拉控制杆(12-3-2)的两端各设有一根推拉侧杆(12-3-6)，每根推拉侧杆(12-3-6)均与对应的第一撑杆(12-2-3)或第二撑杆(12-2-4)的滑动配合端相铰接，通过高度升降驱动电机(12-3-4)旋转带动推拉侧杆(12-3-6)沿推拉驱动丝杆(12-3-5)轴向前后移动来带动各层书盒高度升降机构(12-2)升降运动。

5.根据权利要求4所述的一种书籍存放厚度可调的智能存取书架装置，其特征在于：所述的卧式推拉书盒(12-1)包括书盒固定架(12-1-1)、书盒固定侧板(12-1-2)、支撑杆(12-1-3)、书盒伸缩托架(12-1-5)和书籍伸缩驱动机构，所述的书盒固定架(12-1-1)的左右两侧各设有一根书盒固定侧板(12-1-2)，两根所述的书盒固定侧板(12-1-2)的前端设有支撑杆(12-1-3)，所述的书盒伸缩托架(12-1-5)的左右两侧分别滑动安装于书盒固定侧板(12-1-2)上，且书盒伸缩托架(12-1-5)的底部支撑在支撑杆(12-1-3)上；所述的书籍伸缩驱动机构包括固定于书盒伸缩托架(12-1-5)一侧的书籍伸缩齿条(12-1-7)、安装于书籍伸缩齿条(12-1-7)对应侧书盒固定侧板(12-1-2)上的书籍伸缩驱动电机(12-1-8)和安装于书籍伸缩驱动电机(12-1-8)输出轴上的书籍伸缩齿轮(12-1-9)，所述的书籍伸缩齿轮(12-1-9)与书籍伸缩齿条(12-1-7)相啮合，书籍伸缩驱动电机(12-1-8)带动书籍伸缩齿轮(12-1-9)旋转，驱动书籍伸缩齿条(12-1-7)带动书盒伸缩托架(12-1-5)在书盒固定侧板(12-1-2)上前后伸缩运动。

6.根据权利要求5所述的一种书籍存放厚度可调的智能存取书架装置，其特征在于：所述的支撑杆(12-1-3)上设有支撑在书盒伸缩托架(12-1-5)底部的支撑滚轮(12-1-4)，所述的书盒伸缩托架(12-1-5)的两侧后部分别通过滚轮安装座(12-1-10)安装有与对应的书盒固定侧板(12-1-2)滚动配合的后置滚轮(12-1-11)。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的一种书籍存放厚度可调的智能存取书架装置，其特征在于：所述的行走机构(22)包括行走滚轮(22-1)、行走驱动电机(22-2)、行走驱动齿轮(22-3)和行走齿条(22-4)，所述的行走滚轮(22-1)安装于移动框架(21)的底部，所述的行走驱动电机(22-2)安装于移动框架(21)的底部，且行走驱动电机(22-2)的输出轴与设于移动框架(21)底部的行走驱动齿轮(22-3)传动连接，所述的行走齿条(22-4)沿书籍存放架装置(100)的一侧横向水平铺设于地面上，所述的行走驱动齿轮(22-3)与行走齿条(22-4)相啮合，且在地面上还设有与行走滚轮(22-1)相配合的轨道槽。

8.根据权利要求7所述的一种书籍存放厚度可调的智能存取书架装置，其特征在于：所述的行走滚轮(22-1)安装于移动框架(21)底部的一侧，所述的行走齿条(22-4)设于远离行走滚轮(22-1)的一侧，所述的移动框架(21)的底部还设有至少一个与行走齿条(22-4)相啮合的随动的行走驱动齿轮(22-3)。

9.根据权利要求7所述的一种书籍存放厚度可调的智能存取书架装置，其特征在于：所述的托杆升降驱动机构包括书籍托杆架(23-2)、托杆升降滑块(23-3)、托杆升降导轨(23-4)、升降驱动电机(23-5)、升降驱动丝杆(23-6)和升降丝杆螺母(23-7)，所述的书籍托杆(23-1)固定安装于书籍托杆架(23-2)上，所述的托杆升降导轨(23-4)竖向安装于移动框架(21)上，所述的书籍托杆架(23-2)通过托杆升降滑块(23-3)滑动安装于托杆升降导轨(23-4)上，所述的升降驱动丝杆(23-6)与托杆升降导轨(23-4)平行地安装于移动框架(21)上，所述的升降丝杆螺母(23-7)固定于书籍托杆架(23-2)上，且升降丝杆螺母(23-7)与升降驱动丝杆(23-6)采用滚珠丝杆螺母副传动连接，所述的升降驱动电机(23-5)安装于移动框架(21)上，且升降驱动电机(23-5)的驱动端与升降驱动丝杆(23-6)传动连接。

10.一种权利要求1所述的书籍存放厚度可调的智能存取书架装置的控制方法，其特征在于：

S1、书籍存放过程中，控制系统根据书籍厚度调节书籍所在卧式推拉书盒(12-1)的高度，控制系统向高度升降驱动机构(12-3)发出控制命令，高度升降驱动机构(12-3)动作带动书盒高度升降机构(12-2)升降运动，实现相应的卧式推拉书盒(12-1)高度随所存放书籍厚度进行调节；

S2、取书时，用户通过控制系统索引到相应目标书籍，控制系统根据取书命令找到对应书籍在书籍存放架装置(100)的书籍存放机构(12)中的位置，然后控制系统向取还书装置(200)的行走机构(22)和升降取放机构(23)发出控制指令，控制取还书装置(200)移动至目标书籍所在位置，使升降取放机构(23)的书籍托杆(23-1)上平面略低于目标书籍所在的书盒伸缩托架(12-1-5)下平面；同时，控制系统向目标书籍所在的卧式推拉书盒(12-1)发出控制指令，控制书籍伸缩驱动机构带动书盒伸缩托架(12-1-5)连同目标书籍向外推出；然后控制系统再次向升降取放机构(23)发出控制指令，控制托杆升降驱动机构带动书籍托杆(23-1)向上升起，使目标书籍向上抬起而脱离书盒伸缩托架(12-1-5)；随后控制系统控制卧式推拉书盒(12-1)的书籍伸缩驱动机构带动书盒伸缩托架(12-1-5)缩回复位，完成目标书籍在书籍存放架装置(100)上的取出；

S3、还书时，用户向控制系统发出还书命令，控制系统根据所还书籍信息找到该书籍在书籍存放架装置(100)的书籍存放机构(12)中所需归还的位置，控制系统向取还书装置(200)的行走机构(22)和升降取放机构(23)发出控制指令，使升降取放机构(23)带着书籍一起移动至目标卧式推拉书盒(12-1)处，且使书籍托杆(23-1)上平面略高于目标卧式推拉书盒(12-1)的书盒伸缩托架(12-1-5)的上平面；然后，控制系统向目标卧式推拉书盒(12-1)发出控制指令，控制书籍伸缩驱动机构带动书盒伸缩托架(12-1-5)向外推出；使书盒伸缩托架(12-1-5)位于所归还书籍的下方；随后，控制系统再次向升降取放机构(23)发出控制指令，控制升降取放机构(23)的书籍托杆(23-1)向下移动，使所归还书籍放置在目标卧式推拉书盒(12-1)的书盒伸缩托架(12-1-5)上；之后，控制系统控制书籍伸缩驱动机构带动书盒伸缩托架(12-1-5)连同书籍一起拉回复位，完成书籍的归还动作。

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