CN112270581A - 一种图书馆用借还书无人车、系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种图书馆用借还书无人车，包括车体，所述车体上设有通用底盘、图书存放装置、车体控制装置、图书夹取装置和图像识别装置，所述车体控制装置与图书馆系统通信连接，所述图书夹取装置与图像识别装置连接；所述车体控制装置包括第一控制模块、障碍物识别模块、路径规划模块、定位模块和通信模块，所述第一控制模块分别与障碍物识别模块、路径规划模块、定位模块和通信模块连接；所述图书夹取装置包括机械臂、第二控制模块和图书夹取爪，所述第二控制模块设在机械臂的固定端，所述图书夹取爪设在机械臂的活动端；所述图像识别装置设置在机械臂的活动端靠近图书夹取爪的位置。本发明还公开一种图书馆用借还书系统及方法。

Description

一种图书馆用借还书无人车、系统及方法

技术领域

本发明涉及智慧图书馆管理技术领域，具体为一种图书馆用借还书无人车、系统及方 法。

背景技术

图书馆的管理模式仍然较为传统，主要有以下问题：1.借阅者找书花费时间长：由于 图书信息更新不及时、对图书馆馆藏分布不了解等原因，借阅者通常需要花费很长时间去 寻找目标图书。2.管理人员工作量大：管理人员需要完成对归还图书进行整理分类、把归 还图书运送回原书架位置处等工作，这些工作不仅流程繁琐且工作量大。

公开号CN108510108A的中国专利于2018年9月7日公开了一种图书馆还书方法，包括：接收书架上方定位光源发射的可见光信号，并确定可见光信号对应的书架号，作为目标书架号；判断自动还书车上是否存在与目标书架号对应的图书；若存在，则控制自动还书车移动至目标书架号对应的书架下，并将自动还书车中目标书架号对应的图书放置在目标书架号对应的书架上。该专利申请主要解决图书归还的自动化，但仅针对已确定接收书架的自动还书，不能在借阅者与图书馆之间建立直接的图书借阅与归还通道。

公开号CN109035627A的中国专利于2018年12月18日公开了一种面向园区的自动驾 驶图书配送系统，信息管理系统接收图书借阅柜系统的图书借还状态信息以及用户在线借 还书请求信息，并生成图书配送任务，发送给所述无人配送车系统；无人车配送系统接收 图书配送任务，并规划所述无人配送车系统的任务规划，同时将车辆状态信息发送给图书 借阅柜系统；图书馆借阅柜系统接收车辆状态信息，并在用户完成借还书任务后，反馈图 书借还状态给信息管理系统。该专利申请基于自动驾驶技术，让图书馆借阅柜具有任务规 划、自主移动的能力，同时结合无人配送车系统完成图书配送、回收以及馆间调度任务， 但是其借还书流程较复杂，不能通过无人车在借阅者与图书馆之间直接进行借还书操作。

公开号CN109686015A的中国专利于2019年4月26日公开了一种无人智慧图书馆中图书借阅管理方法，包括：当识别到有读者进入智慧图书馆门口时，通过人脸识别读者身份信息；记录图书馆中各个书架上所存放书籍的图书信息，存储到服务器中；当识别到读者站在某一书架前时，通过摄像头所采集的图像识别读者手上所携带书籍的图书信息，并与服务器中记录的该书架上的图书信息进行比对，从而判断书架上的书籍是否发生变化；识别到读者离开该书架时，根据最终判断结果更新书架的书籍情况，并记录此时该读者手上所携带书籍；当识别到该读者离开时，根据所述记录更新该读者的借记档案。该专利申请主要通过在图书馆中借还业务的无感借还，提高借还书效率，但是仅通过摄像头采集图像进行图像识别来判断读者借书与还书的方式精度较低，特别是在识别读者所借书籍时，存在书本被遮挡无法正确识别的问题。

目前相关领域的已有产品主要存在功能单一且实现程度较低的问题，例如图书整理装 置、图书抓取装置等，仅仅实现了图书整理工作、图书抓取工作等单一功能；或者例如， 通过摄像头采集图像进行借还书管理，其实际实现程度较低。同时，现有的图书馆智慧管 理仍需要人力辅助，其智能化、无人化程度仍然较低。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种图书馆用借还车、系统及方法，通过无 人车实现图书的自动借还流程，智能化、无人化程度较高。

本发明是通过以下技术方案予以实现的：

作为本发明说明书的一方面，提供了一种图书馆用借还书无人车，包括车体，所述车 体上设有通用底盘、图书存放装置、车体控制装置、图书夹取装置和图像识别装置，所述车体控制装置与图书馆系统通信连接，所述图书夹取装置与图像识别装置连接；所述车体控制装置包括第一控制模块、障碍物识别模块、路径规划模块、定位模块和通信模块，所 述第一控制模块分别与障碍物识别模块、路径规划模块、定位模块和通信模块连接；所述 图书夹取装置包括机械臂、第二控制模块和图书夹取爪，所述第二控制模块设在机械臂的 固定端，所述图书夹取爪设在机械臂的活动端；所述图像识别装置设置在机械臂的活动端 靠近图书夹取爪的位置。

上述技术方案中，车体控制装置通过通信模块接收图书馆系统发送的借还书的订单信 息，第一控制装置将接收的订单信息发送给路径规划模块进行路径规划并依据规划的路径 控制无人车行进，行进过程中，通过障碍物识别模块识别障碍物并发送给第一控制装置， 第一控制装置控制车体进行障碍物避让，同时，第一控制装置将无人车的定位信息实时发 送给图书馆系统，以便于后台人员能及时确认无人车所处位置；图书存放装置存放待借出 或待归还的图书；图书夹取装置将图书从书架夹取并放置到图书存放装置上，或者将图书 从图书存放装置夹取并放置到图书馆书架上；图像识别装置用于在夹取图书时，精准定位 图书的位置，获取图书名称及在馆具体位置，实现图书自动借还时的预分类，提高图书自 动借还的效率。

作为进一步的技术方案，所述车体上设有电池电量传感器、车速传感器和电源温度传 感器，所述电池电量传感器、车速传感器和电源温度传感器分别与第一控制模块连接。第 一控制模块将监测到电池电量传感器、行驶速度和电源温度实时上传至图书馆系统，以便 于图书馆工作人员能第一时间获知无人车的工作状态，保证无人车配送过程的顺利进行。

作为进一步的技术方案，所述车体的正面设有交互装置，所述交互装置与第一控制模 块连接；所述车体的后面设有RFID识别模块，所述RFID识别模块与第一控制模块连接。 通过交互装置进行人机交互，并显示图书在馆信息、订单信息等。所述RFID识别模块用于在还书时获取待归还图书的信息并进行比对，确定所识别图书的名称、在馆位置信息。

作为进一步的技术方案，所述图像识别装置包括激光导引定位模块和图像扫描模块； 所述激光导引定位模块包括激光发射装置和激光接收装置，所述激光发射装置设于图书夹 取爪上，所述激光接收装置设于相邻两个图书隔板之间的书架层板中间位置；所述图像扫 描模块包括辅助照明装置和条码扫描摄像器，与所述扫描扫描摄像器相匹配的图书条码包 括图书的名称、厚度、在馆位置信息，所述在馆位置信息包括图书所在书架的位置、图书 位于所在书架的层及图书位于所在层的区块位置；所述图书条码设于书架层板上激光接收 装置的正下方。所述图像识别装置用于从图书馆书架取书时获取目标图书的名称及在馆信 息。

作为进一步的技术方案，所述机械臂包括升降机构和执行机构；所述升降机构的一端 与车体顶部固定连接，另一端与执行机构连接；所述执行机构的活动端与图书夹取爪连接； 所述图书夹取爪包括图书夹板、红外测距模块、压力传感器，其中，所述图书夹板两两相 对设置，所述红外测距模块设置在两图书夹板之间靠近执行机构的位置，所述压力传感器 设置在图书夹板朝向图书的一侧。

具体地，所述红外测距模块用于测量在图书夹板向前移动夹取图书时，图书相对于图 书夹板的距离。所述压力传感器用于测量图书夹板与所夹图书之间的压力，使得图书夹板 既能夹取图书又不会损坏图书。

进一步地，所述图书夹板设为E形。可在图书夹板的表面铺设薄海绵层，以最大程度 地在图书夹取过程中保护图书。

作为进一步的技术方案，所述执行机构为可收缩结构，所述执行机构的第一臂与第二 臂之间的夹角可调；所述图书夹取爪和图像识别装置均设在第二臂的自由端，且所述图像 识别装置设置在第二臂臂身的下方，所述图书夹取抓设置在第二臂自由端的端部。

作为进一步的技术方案，所述图书存放装置包括四面双层结构的车载书架，其中，上 层书架固定，下层书架可移动；所述车体的内侧四角设有电源，用于分别为步进电机供电， 所述步进电机用于驱动下层书架移动；所述车载书架上设有多个图书隔板，多个所述图书 隔板通过凹凸结构与车载书架连接。

作为本发明说明书的另一方面，提供了一种图书馆用借还书系统，采用所述的无人车 实现，所述系统包括通信连接的无人车系统和图书馆系统；所述图书馆系统包括无人车管 理模块、图书管理模块、订单管理模块、人机交互模块和数据传输模块；所述无人车管理 模块用于对无人车的运行数据和借还调度进行管理；所述图书管理模块用于对图书馆数据 库、在馆图书及借出图书进行管理；所述订单管理模块用于整理收集用户的订单并将图书 位置在预设范围内的订单集中；所述数据传输模块用于图书馆系统与无人车系统之间的数 据交互；所述人机交互模块用于图书管理员进行人机交互；所述无人车系统包括无人车自 动驾驶模块、无人车图书管理模块和通信模块；所述无人车自动驾驶模块用于根据待归还 图书或待借出图书的位置信息进行路径规划和自动驾驶；所述无人车图书管理模块用于对 待归还或待借出的图书进行管理并将图书位置在预设范围内的订单信息集中然后发送给 无人车自动驾驶模块；所述通信模块用于无人车系统与图书馆系统之间的数据交互。

作为进一步的技术方案，所述无人车系统还包括：无人车状态监测模块，用于监测无 人车的电池电量、行驶速度、电源温度、实时位置并将监测到的数据发送给图书馆系统；无人车交互模块，用于借阅者登录后显示借阅者信息、图书借还信息、图书在馆信息并进行图书的借出和归还操作。

作为本发明说明书的另一方面，提供了一种图书馆用借还书方法，采用所述的系统实 现，所述方法包括：

发起借书请求，生成借书订单；

基于借书订单将待借出图书的位置信息在预设范围内的订单集中并派发给无人车；

无人车基于订单信息进行路径规划，依据规划的路径行进至书架取书，将待借出的图 书运送至借阅者选择的取书位置；或者，

发起还书请求，生成还书订单；

基于还书订单将待归还图书的位置信息在预设范围内的订单集中并派发给无人车；

无人车基于订单信息进行路径规划，依据规划的路径行进至借阅者选择的还书位置， 无人车装载将待归还的图书并行进至目标书架，将待归还图书置于目标书架上。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)本发明提供的无人车可实现无人存取书、图书馆内无人配送及图书自动归还等， 功能多样，无人化程度高。进一步来说，所述无人车的车体控制装置通过通信模块接收图 书馆系统发送的借还书的订单信息，将接收的订单信息发送给路径规划模块进行路径规划 并依据规划的路径控制无人车行进，行进过程中，通过障碍物识别模块识别障碍物并由第 一控制装置控制车体进行障碍物避让，同时，第一控制装置将无人车的定位信息实时发送 给图书馆系统，以便于后台人员能及时确认无人车所处位置；无人车上配置有图书存放装 置用于存放待借出或待归还的图书；图书夹取装置将图书从书架夹取并放置到图书存放装 置上，或者将图书从图书存放装置夹取并放置到图书馆书架上；图像识别装置用于在夹取 图书时，精准定位图书的位置，获取图书名称及在馆具体位置，实现图书自动借还时的预 分类，提高图书自动借还的效率。

(2)本发明提供的图书馆用借还系统通过无人车系统和图书馆系统相互配合，提高 了借阅书籍的效率，借阅者直接在公众号或APP上寻找目标图书并预约下订单，无人车接 到订单后便开始工作，省去了借阅者前往现场寻找图书的环节，节约了借阅者的时间。

(3)本发明提供的图书馆用借还方法，基于所提供的无人车及借还系统，实现图书的智能化、无人化借还流程，减轻了图书管理人员的工作量，图书管理员不再需对归还图书进行分类、运送工作，借阅者在归还时可直接通过无人车进行预分类，并由无人车配送至原处，减轻了图书管理人员的工作量。

附图说明

图1为根据本发明实施例的图书馆用借还无人车的结构示意图。

图2(a)-(b)为根据本发明实施例的通用底盘的示意图。

图3为根据本发明实施例的图书夹取装置的示意图。

图4为根据本发明实施例的图书夹取装置收缩状态示意图。

图5为根据本发明实施例的图书夹取爪的示意图。

图6为根据本发明实施例的图像识别装置的示意图。

图7为根据本发明实施例的激光接收位置和图书条码位置示意图。

图8为根据本发明实施例的图书存放装置示意图。

图9为根据本发明实施例的图书存放装置的步进电机电源的安装示意图。

图10为根据本发明实施例的RFID识别装置示意图。

图中：1、通用底盘；101、动力模块；102、电源模块；103、底盘外壳；1031、警示 灯；1032、多孔通风结构；2、车体控制装置；3、图像识别装置；3011、激光发射装置；3012、激光接收装置；3021、辅助照明装置；3022、条码扫描摄像头；3023、图书条码； 4、图书夹取装置；303、RFID识别装置；401、第二控制模块；402、机械臂；403、图书 夹取爪；4031、图书夹板；4032、红外测距模块；4033、压力传感器；5、图书存放装置； 501、车载书架；502、图书隔板；503、步进电机；504、步进电机电源。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述 发实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本 领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发 明所保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地 连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；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。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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包 括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第 一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下 方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种图书馆用借还书无人车，包括车体，所述车体上设有 通用底盘1、图书存放装置5、车体控制装置2、图书夹取装置4和图像识别装置3，所述 车体控制装置2与图书馆系统通信连接，所述图书夹取装置4与图像识别装置3连接；所 述车体控制装置2包括第一控制模块、障碍物识别模块、路径规划模块、定位模块和通信 模块，所述第一控制模块分别与障碍物识别模块、路径规划模块、定位模块和通信模块连 接；所述图书夹取装置4包括机械臂402、第二控制模块401和图书夹取爪403，所述第 二控制模块401设在机械臂的固定端，所述图书夹取爪403设在机械臂的活动端；所述图 像识别装置3设置在机械臂402的活动端靠近图书夹取爪403的位置。

作为一种实施方式，所述通用底盘1中，所述动力模块101采用电机驱动，所述电源模块102为直流电源，所述底盘后方设置有充电口。所述通用底盘的底盘外壳103采用大 警示灯1031以及多孔通风结构1032，大警示灯1031设置于底盘外壳103的正前方，用于 在行驶过程中给人以提示，多孔通风结构1032的设计是为避免行驶过程中电源温度过高。 如图2所示。

作为一种实施方式，所述图书存放装置5包括四面双层结构的车载书架，其中，上层 书架固定，下层书架可移动；所述车体的内侧四角设有电源，用于分别为步进电机供电，所述步进电机用于驱动下层书架移动；所述车载书架上设有多个图书隔板，多个所述图书隔板通过凹凸结构与车载书架连接。所述上层书架两侧放置在车体外伸平台上，上沿通过螺丝螺母与车体固定。所述图书隔板与所述车载书架通过凹凸结构连接，所述车载书架外沿贴有吸铁条。

如图8所示，图书放置在车载书架501上，通过图书隔板502隔开，车载书架501与图书隔板502通过凹凸结构连接，并通过安置于车载书架501外侧的吸铁条吸引图书隔板502，增强其稳定性。当需要存放取出的图书位于下面一层时，该层步进电机503将车载 书架501及书架上的图书隔板502和图书推出来，形成阶梯式的结构，这样图书夹取机械 臂在工作时用于机械臂计算与控制的计算量大大减小，降低了研发难度。如图9所示，为 了美观，步进电机503由圆筒外壳包裹，步进电机电源504位于车体结构505中心空间的 内侧四角。同时，这种四面两层的涉及最大程度的提高了空间利用率，工作效率大大提升。

作为一种实施方式，图书夹取装置为图书夹取机械臂，如图3所示，包括第二控制模 块401、机械臂402、图书夹取爪403，第二控制模块401负责对从激光导引定位模块、红外测距模块4032、压力传感器4033以及从图书条码中获取的信息进行分析，通过分析对 机械臂402以及图书夹取爪403做出命令。

机械臂402包括升降机构和执行机构，所述第二控制装置401设在升降机构顶部执行 机构下端。本发明图书夹取机械臂402有两种状态：工作状态与收缩状态。在机械臂402没有接收到命令的时候，其活动臂处于收缩状态，第二控制模块控制其与机械臂主体的夹角变小。完成后，升降机构缓慢向下移动，收缩状态可以使图书夹取机械臂402在平常不 工作时避免出现因图书夹取机械臂过于突出造成的安全问题，还可以降低部分零件裸露的概率，降低图书夹取机械臂的故障率，也同时也使图书夹取机械臂402相对于整个无人车来说显得不那么突出，更加美观。如图4所示。

如图5所示，图书夹取爪403包括图书夹板4031、红外测距模块4032、压力传感器4033。图书夹板4031为E形，表面铺有薄海绵，可以最大程度地在夹取图书过程中保护 图书，红外测距模块4032是为了测量在图书夹板4031向前移动夹取图书时，图书相对于 图书夹板4031的距离。所述压力传感器4033分布与图书夹板4031的内侧，用来感知图 书夹板4031与所夹图书之间的压力，可以在夹紧图书的同时避免图书被夹取损坏。

作为一种实施方式，如图6-7所示，所述图像识别装置3包括激光导引定位模块和图 像扫描模块；所述激光导引定位模块包括激光发射装置3011和激光接收装置3012，所述激光发射装置3011设于图书夹取爪403上，所述激光接收装置3012设于相邻两个图书隔 板之间的书架层板中间位置；所述图像扫描模块包括辅助照明装置3021和条码扫描摄像 器3022，与所述扫描扫描摄像器相匹配的图书条码3023包括图书的名称、厚度、在馆位 置信息，所述在馆位置信息包括图书所在书架的位置、图书位于所在书架的层及图书位于 所在层的区块位置；所述图书条码设于书架层板上激光接收装置的正下方。

具体地，图像扫描模块用于无人车在书架前进行取还书操作时的图书信息获取并比 对，RFID识别模块303用于读者还书时的图书信息获取并比对。路径规划模块根据车上所 有图书的在馆位置信息进行路径规划，根据无人车定位模块到达图书所在书架前的大致位 置，通过激光定位导引模块对书架的书以及车载书架501上的书进行精准定位，通过图书 夹取机械臂与激光定位导引模块进行配合精准抓取存放图书，从而实现图书存、取、配送 一体化、无人化。

在书架精准定位存取图书时，在通过条码获取图书的图书厚度、在馆位置信息后，无 人车通过无人车控制模块使无人车运动至书架前的大致位置，由机械臂第二控制模块401 先根据在馆位置信息中的图书所在书架层数确定图书专用夹取爪403应在的垂直高度，并 控制机械臂402使激光发射装置3011与安装与书架两隔板之间的层板中央的激光接收装 置3012处于同一水平高度，当激光发射装置3011发射的三束激光刚好被激光接收装置 3012接收并反馈成功时，即可确定图书专用夹取爪403与图书所在书架的位置在同一水平 线上，此时条码扫描摄像器3022便开始扫描图书条码3023，获取图书的名称、厚度信息，并与订单信息进行比对，比对成功后，此时机械臂402根据此前获取的图书厚度控制图书夹板4031张开的距离，水平向前移动直至红外测距模块4032闪烁，此时两图书夹板4031 距离变小，直至压力传感器4033触发停止，此时便实现了图书对于书架的精准爪取。若 比对失败时，便通过无人车管理模块向系统报错，进行下一任务。当室内光线条件不佳时， 辅助照明装置3021便开启辅助条码扫描。

对于在无人车上图书存放装置5的存取图书，其原理与在书架精准定位存取图书一致， 都是通过三束激光的相互对应确定位置。

RFID射频识别装置303位置示意图如图10所示，读者需要归还图书时，需要将书按照箭头指示方向通过RFID射频识别装置303扫描条码，然后相应的图书隔板502上的信 号指示灯闪烁，指示图书应被放入的位置。RFID射频识别装置303将扫描到的条码蕴含的 信息发送给路径规划模块，使其根据车上所有订单信息进行合理的路径规划；同时发送给 无人车订单管理模块，使图书信息实时更新，并且在图书归还于书架过程中进行图书信息 比对。

所述车体上设有电池电量传感器、车速传感器和电源温度传感器，所述电池电量传感 器、车速传感器和电源温度传感器分别与第一控制模块连接。第一控制模块将监测到电池 电量传感器、行驶速度和电源温度实时上传至图书馆系统，以便于图书馆工作人员能第一 时间获知无人车的工作状态，保证无人车配送过程的顺利进行。

所述车体的正面设有交互装置，所述交互装置与第一控制模块连接，通过交互装置进 行人机交互，并显示图书在馆信息、订单信息等。

所述无人车的第一控制模块中，所述障碍物识别模块包括无人车前方的左右双目摄像 头、车载毫米波雷达以进行障碍物识别。所述路径规划模块接收障碍物识别模块的障碍物 信息以及无人车定位模块的位置信息以及无人车订单模块发来的订单信息来规划最优路 径。

实施例2

本实施例提供一种图书馆用借还书系统，采用所述的无人车实现，所述系统包括通信 连接的无人车系统和图书馆系统；所述图书馆系统包括无人车管理模块、图书管理模块、 订单管理模块、人机交互模块和数据传输模块；所述无人车管理模块用于对无人车的运行 数据和借还调度进行管理；所述图书管理模块用于对图书馆数据库、在馆图书及借出图书 进行管理；所述订单管理模块用于整理收集用户的订单并将图书位置在预设范围内的订单 集中；所述数据传输模块用于图书馆系统与无人车系统之间的数据交互；所述人机交互模 块用于图书管理员进行人机交互；所述无人车系统包括无人车自动驾驶模块、无人车图书 管理模块和通信模块；所述无人车自动驾驶模块用于根据待归还图书或待借出图书的位置 信息进行路径规划和自动驾驶；所述无人车图书管理模块用于对待归还或待借出的图书进 行管理并将图书位置在预设范围内的订单信息集中然后发送给无人车自动驾驶模块；所述 通信模块用于无人车系统与图书馆系统之间的数据交互。

所述无人车系统还包括：无人车状态监测模块，用于监测无人车的电池电量、行驶速 度、电源温度、实时位置并将监测到的数据发送给图书馆系统；无人车交互模块，用于借阅者登录后显示借阅者信息、图书借还信息、图书在馆信息并进行图书的借出和归还操作。

作为一种实施方式，无人车管理模块通过电池电量传感器获取无人车电源剩余电量， 通过电源温度传感器获取电源此时的温度情况，通过车速传感器获取无人车此时的行驶速 度，通过无人车定位模块获取无人车实时位置信息，通过路径规划模块获取无人车路径信 息，并将所有信息在后台显示，对无人车的状态进行实时监控，在有突发情况发生时，维 修人员可以跟根据以上信息尽快赶到现场进行处置。

订单管理模块整理收集用户的订单，并将图书位置相近的订单(如，在预设的楼层， 或者在预设的几个书架范围内，或者在预设的某层书架的某个区块范围内)集中派发给无 人车图书管理模块。还书时，RFID识别装置将扫描条码得到的图书信息发给订单管理模块， 借书时，读者线上借书后台生成订单后发送给订单管理模块；订单管理模块按照位置相近 的图书放在同一订单的原则，将订单信息分给各个无人车上的无人车图书管理模块，无人 车图书管理模块接收订单管理模块发来的订单，并将订单上的图书位置信息发送给路径规 划模块，进行最优路径规划。无人车交互模块包括车载显示屏，借阅者可通过车载显示屏 查阅资料、查询本人在系统里的个人信息及相关借还书信息。

实施例3

本实施例提供一种图书馆用借还书方法，采用所述的系统实现，所述方法包括借书过 程和还书过程。

借书时，所述方法具体包括：

1)读者通过APP或公众号发起借书请求，生成借书订单。

2)图书馆系统的订单管理模块基于借书订单将待借出图书的位置信息在预设范围内 的订单集中并派发给无人车；这里可能会将所有订单按照位置信息划分成多个订单组，每 个订单组分发给一个无人车。

3)无人车的图书管理模块基于订单信息、无人车当前位置信息进行路径规划，依据 规划的路径行进至书架，通过图书夹取装置、图像识别装置的配合将待借出图书放置到无 人车的图书存放装置上，然后将图书运送至借阅者选择的取书位置；完成借书过程。

还书时的流程与借书流程原理相同，区别在于，还书时需要先通过APP或公众号确定 要还书的位置，便于无人车确定路径规划的目的地，同时，还书时，需要将图书经无人车上的RFID识别模块进行识别，以便将扫描到的条码蕴含的信息发送给路径规划模块，使 其根据车上所有订单信息进行合理的路径规划；同时发送给无人车图书管理模块，使图书 信息实时更新，并且在图书归还于书架过程中进行图书信息比对，提高图书归还的效率和 准确率。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实 施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或 示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。 在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描 述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的 方式结合。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参 照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以 对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替 换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案。

Claims (10)

1.一种图书馆用借还书无人车，包括车体，其特征在于，所述车体上设有通用底盘、图书存放装置、车体控制装置、图书夹取装置和图像识别装置，所述车体控制装置与图书馆系统通信连接，所述图书夹取装置与图像识别装置连接；所述车体控制装置包括第一控制模块、障碍物识别模块、路径规划模块、定位模块和通信模块，所述第一控制模块分别与障碍物识别模块、路径规划模块、定位模块和通信模块连接；所述图书夹取装置包括机械臂、第二控制模块和图书夹取爪，所述第二控制模块设在机械臂的固定端，所述图书夹取爪设在机械臂的活动端；所述图像识别装置设置在机械臂的活动端靠近图书夹取爪的位置。

2.根据权利要求1所述的图书馆用借还书无人车，其特征在于，所述车体上设有电池电量传感器、车速传感器和电源温度传感器，所述电池电量传感器、车速传感器和电源温度传感器分别与第一控制模块连接。

3.根据权利要求1所述的图书馆用借还书无人车，其特征在于，所述车体的正面设有交互装置，所述交互装置与第一控制模块连接；所述车体的后面设有RFID识别模块，所述RFID识别模块与第一控制模块连接。

4.根据权利要求1所述的图书馆用借还书无人车，其特征在于，所述图像识别装置包括激光导引定位模块和图像扫描模块；所述激光导引定位模块包括激光发射装置和激光接收装置，所述激光发射装置设于图书夹取爪上，所述激光接收装置设于相邻两个图书隔板之间的书架层板中间位置；所述图像扫描模块包括辅助照明装置和条码扫描摄像器，与所述扫描扫描摄像器相匹配的图书条码包括图书的名称、厚度、在馆位置信息，所述在馆位置信息包括图书所在书架的位置、图书位于所在书架的层及图书位于所在层的区块位置；所述图书条码设于书架层板上激光接收装置的正下方。

5.根据权利要求1所述的图书馆用借还书无人车，其特征在于，所述机械臂包括升降机构和执行机构；所述升降机构的一端与车体顶部固定连接，另一端与执行机构连接；所述执行机构的活动端与图书夹取爪连接；所述图书夹取爪包括图书夹板、红外测距模块、压力传感器，其中，所述图书夹板两两相对设置，所述红外测距模块设置在两图书夹板之间靠近执行机构的位置，所述压力传感器设置在图书夹板朝向图书的一侧。

6.根据权利要求5所述的图书馆用借还书无人车，其特征在于，所述执行机构为可收缩结构，所述执行机构的第一臂与第二臂之间的夹角可调；所述图书夹取爪和图像识别装置均设在第二臂的自由端，且所述图像识别装置设置在第二臂臂身的下方，所述图书夹取抓设置在第二臂自由端的端部。

7.根据权利要求1所述的图书馆用借还书无人车，其特征在于，所述图书存放装置包括四面双层结构的车载书架，其中，上层书架固定，下层书架可移动；所述车体的内侧四角设有电源，用于分别为步进电机供电，所述步进电机用于驱动下层书架移动；所述车载书架上设有多个图书隔板，多个所述图书隔板通过凹凸结构与车载书架连接。

8.一种图书馆用借还书系统，采用权利要求1至7中任一项所述的无人车实现，其特征在于，所述系统包括通信连接的无人车系统和图书馆系统；所述图书馆系统包括无人车管理模块、图书管理模块、订单管理模块、人机交互模块和数据传输模块；所述无人车管理模块用于对无人车的运行数据和借还调度进行管理；所述图书管理模块用于对图书馆数据库、在馆图书及借出图书进行管理；所述订单管理模块用于整理收集用户的订单并将图书位置在预设范围内的订单集中；所述数据传输模块用于图书馆系统与无人车系统之间的数据交互；所述人机交互模块用于图书管理员进行人机交互；所述无人车系统包括无人车自动驾驶模块、无人车图书管理模块和通信模块；所述无人车自动驾驶模块用于根据待归还图书或待借出图书的位置信息进行路径规划和自动驾驶；所述无人车图书管理模块用于对待归还或待借出的图书进行管理并将图书位置在预设范围内的订单信息集中然后发送给无人车自动驾驶模块；所述通信模块用于无人车系统与图书馆系统之间的数据交互。

9.根据权利要求8所述的图书馆用借还书系统，其特征在于，所述无人车系统还包括：无人车状态监测模块，用于监测无人车的电池电量、行驶速度、电源温度、实时位置并将监测到的数据发送给图书馆系统；无人车交互模块，用于借阅者登录后显示借阅者信息、图书借还信息、图书在馆信息并进行图书的借出和归还操作。

10.一种图书馆用借还书方法，采用权利要求8至9中任一项所述的系统实现，其特征在于，所述方法包括：

发起借书请求，生成借书订单；

基于借书订单将待借出图书的位置信息在预设范围内的订单集中并派发给无人车；

无人车基于订单信息进行路径规划，依据规划的路径行进至书架取书，将待借出的图书运送至借阅者选择的取书位置；或者，

发起还书请求，生成还书订单；

基于还书订单将待归还图书的位置信息在预设范围内的订单集中并派发给无人车；

无人车基于订单信息进行路径规划，依据规划的路径行进至借阅者选择的还书位置，无人车装载将待归还的图书并行进至目标书架，将待归还图书置于目标书架上。

Images