CN210939280U

CN210939280U - 一种用于图书馆的四爪式自动取书装置

Info

Publication number: CN210939280U
Application number: CN201920895382.7U
Authority: CN
Inventors: 吴瑞明; 陈凯旋; 陈凯翔; 蔡泽林; 冯浩然; 柴亚珂; 胡益旻
Original assignee: Zhejiang Lover Health Science and Technology Development Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Lover Health Science and Technology Development Co Ltd
Priority date: 2019-06-14
Filing date: 2019-06-14
Publication date: 2020-07-07
Anticipated expiration: 2029-06-14

Abstract

本实用新型公开了一种用于图书馆的四爪式自动取书装置，包括AGV小车、车载微型书架、升降机构、存取书机构和CCD摄像机，AGV小车上方右端设有车载微型书架，AGV小车上方左端设有升降机构，升降机构上方设有存取书机构，存取书机构右端设有CCD摄像机。本实用新型能够应用于图书馆、档案馆，减轻管理人员的工作压力，同时提高了工作效率。四爪式存取机构能够自动完成存书及取书工作，不会破坏书籍，同时无需对现有图书馆进行大规模改建。

Description

一种用于图书馆的四爪式自动取书装置

技术领域

本实用新型涉及自动存取书装置的技术领域，特别是用于一种用于智能图书馆或档案馆的四爪式自动存取书装置的技术领域。

背景技术

智能图书馆是把智能技术应用于图书馆，形成的一种自动化管理与传统图书馆工作有机结合的创新体。由于图书馆或档案馆书籍之间排列紧密，现有的图书馆两爪式自动取书机器人多使用锋利的夹爪穿过书籍之间的间隙，夹取书本，容易对书籍封面造成损伤。同时由于每本书籍的厚度不同，现有的图书馆自动取书机器人很难精确定位目标书籍的精确位置，难以准确夹取目标书籍。目前三爪式自动取书机器人通过在夹爪上部增加第三钩爪，将目标书籍勾出的方式取书。三爪式图书馆自动取书机器人能够降低对抓取机构的精度要求，同时避免的锋利的夹爪刮伤书籍封皮的问题。但三爪型机器人只能够方便取书，无法较好的存放书籍由此带来了一系列问题以及不便。

发明内容

本实用新型的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种用于图书馆的四爪式自动取书装置，能够应用于图书馆、档案馆，减轻管理人员的工作压力，同时提高了工作效率。四爪式存取机构能够自动完成存书及取书工作，不会破坏书籍，同时无需对现有图书馆进行大规模改建。

为实现上述目的，本实用新型提出了一种用于图书馆的四爪式自动取书装置，包括AGV小车、车载微型书架、升降机构、存取书机构和CCD摄像机，AGV小车上方右端设有车载微型书架，AGV小车上方左端设有升降机构，升降机构上方设有存取书机构，存取书机构右端设有CCD摄像机。

作为优选，所述AGV小车包括底盘、工控机、WIFI模块、PLC、CCD摄像机、视频采集卡和动力电池，底盘内安装有工控机、WIFI模块、PLC、CCD摄像机、视频采集卡和动力电池，工控机与PLC电性连接，PLC与WIFI模块、CCD摄像机、视频采集卡、动力电池均电性连接。

作为优选，所述车载微型书架用于存放书籍；所述车载微型书架为弧形桶状隔层结构，车载微型书架内部腔体通过隔板分成8个隔层；所述车载微型书架的弧线圆心与升降机构的回转中心重合。

作为优选，所述升降机构用于调节存取书机构的高度；所述升降机构包括轴承座、轴、第一步进电机、主动齿轮、从动齿轮、第二步进电机、升降机构支架和丝杆，轴承座与第一步进电机均固定在AGV小车的车架上，轴承座包括下轴承座和上轴承座，轴承座内配合有轴；所述从动齿轮与升降机构支架刚性连接，从动齿轮中部配合有轴；所述第一步进电机的输出轴上固定有主动齿轮，主动齿轮与从动齿轮相啮合；所述第二步进电机的输出轴上配合有丝杆，丝杆上配合有取书机构。

作为优选，所述存取书机构用于存取书籍；所述存取书机构包括上机械臂和下机械臂；所述上机械臂包括上机械手支架、动力组件、推杆和归位弹簧，上机械手支架固定于滑块上，滑块设于升降机构的丝杆上；所述动力组件包括凸轮和第五步进电机，第五步进电机的输出轴上安装有凸轮，凸轮两侧配合有推杆，推杆通过铰链连接在上机械手支架上，推杆与上机械手支架之间设有归位弹簧；所述下机械臂包括丝杆机构、曲柄滑块机构、四杆机构、第四步进电机和夹书板，所述丝杆机构包括第三步进电机、丝杆、下机械手滑块，第三步进电机的输出轴通过联轴器连接有丝杆，丝杆上配合有下机械手滑块，下机械手滑块上设有第四步进电机，第四步进电机的输出轴上配合有曲柄滑块机构，曲柄滑块机构包括转盘、连杆、滑轨和杆，转盘固定在第四步进电机的输出轴上，转盘上通过铰链连接有连杆，连杆的另一端的滑块设于滑轨内，滑块上部柱体设于杆的槽内；所述杆安装于支撑杆上，支撑杆上设有四杆机构，四杆机构为四根杆构成的平行四边形结构，四杆机构上设有夹书板。

作为优选，所述CCD摄像机用于确定目标书籍位置以及目标书籍厚度；所述CCD摄像机安装在上机械手支架上。

本实用新型的有益效果：本实用新型结构简单、使用便利、成本低廉、实用性好的优点。具体如下：

1、本实用新型通过CCD摄像机自动确定书籍位置，当书架同一层书籍顺序发生错乱时，不影响正常存取书工作。

2、本实用新型采用四爪式抓取机构相比于目前的三爪式取书机构，既能够取书，也能够存书，提高了工作效率。同时避免刮伤书籍。

3、本实用新型书籍夹取机构能够保证夹书板在工作过程中保持平行，提高了接触面积，降低书籍滑落的风险。

4、本实用新型采用CCD摄像机获取书籍尺寸（厚度、高度）信息，无需在夹取机构上设置扭矩传感器等多余传感器。

5、本实用新型存书时通过车载CCD摄像机扫描车载书架直接录入书籍信息，无需经过图书馆柜台录入系统。

本实用新型的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。

附图说明

图1是本实用新型一种用于图书馆的四爪式自动取书装置的立体结构示意图。

图2是本实用新型一种用于图书馆的四爪式自动取书装置的前视结构示意图。

图3是本实用新型一种用于图书馆的四爪式自动取书装置的上机械手立体结构示意图。

图4是本实用新型一种用于图书馆的四爪式自动取书装置的上机械手俯视结构示意图。

图5是本实用新型一种用于图书馆的四爪式自动取书装置的下机械手立体结构示意图。

图6是本实用新型一种用于图书馆的四爪式自动取书装置的下机械手俯视结构示意图。

图中：1-AGV小车、2-车载微型书架、3-轴承座、3-1-下轴承座、3-2-上轴承座、4-轴、5-第一步进电机、6-主动齿轮、7-从动齿轮、8-升降机构、9-第二步进电机、10-升降机构支架、11-存取书机构、12-第三步进电机、13-丝杆、14-下机械手滑块、15-第四步进电机、16-转盘、17-连杆、18-滑轨、19-杆、20-支撑杆、21-夹书板支撑杆、22-夹书板、23-上机械手支架、24-凸轮、25-推杆、26-归位弹簧、27-齿轮箱饰板、28-CCD摄像机、29-第五步进电机。

具体实施方式

参阅图1、图2、图3、图4、图5和图6，本实用新型，包括AGV小车1、车载微型书架2、升降机构8、存取书机构11和CCD摄像机28，AGV小车1上方右端设有车载微型书架2，AGV小车1上方左端设有升降机构8，升降机构8上方设有存取书机构11，存取书机构11右端设有CCD摄像机28。

具体的，所述AGV小车1包括底盘、工控机、WIFI模块、PLC、CCD摄像机、视频采集卡和动力电池，底盘内安装有工控机、WIFI模块、PLC、CCD摄像机、视频采集卡和动力电池，工控机与PLC电性连接，PLC与WIFI模块、CCD摄像机、视频采集卡、动力电池均电性连接。

具体的，所述车载微型书架2用于存放书籍；所述车载微型书架2为弧形桶状隔层结构，车载微型书架2内部腔体通过隔板分成8个隔层；所述车载微型书架2的弧线圆心与升降机构8的回转中心重合。

具体的，所述升降机构8用于调节存取书机构11的高度；所述升降机构8包括轴承座3、轴4、第一步进电机5、主动齿轮6、从动齿轮7、第二步进电机9、升降机构支架10和丝杆，轴承座3与第一步进电机5均固定在AGV小车1的车架上，轴承座3包括下轴承座3-1和上轴承座 3-2，轴承座3内配合有轴4；所述从动齿轮7与升降机构支架10刚性连接，从动齿轮7中部配合有轴4；所述第一步进电机5的输出轴上固定有主动齿轮6，主动齿轮6与从动齿轮7相啮合；所述第二步进电机9的输出轴上配合有丝杆，丝杆上配合有取书机构11。

具体的，所述存取书机构11用于存取书籍；所述存取书机构11包括上机械臂和下机械臂；所述上机械臂包括上机械手支架23、动力组件、推杆25和归位弹簧26，上机械手支架23固定于滑块上，滑块设于升降机构8的丝杆上；所述动力组件包括凸轮24和第五步进电机29，第五步进电机29的输出轴上安装有凸轮24，凸轮24两侧配合有推杆25，推杆25通过铰链连接在上机械手支架23上，推杆25与上机械手支架23之间设有归位弹簧26；所述下机械臂包括丝杆机构、曲柄滑块机构、四杆机构、第四步进电机15和夹书板22，所述丝杆机构包括第三步进电机12、丝杆13、下机械手滑块14，第三步进电机12的输出轴通过联轴器连接有丝杆13，丝杆13上配合有下机械手滑块14，下机械手滑块14上设有第四步进电机15，第四步进电机15的输出轴上配合有曲柄滑块机构，曲柄滑块机构包括转盘16、连杆17、滑轨18和杆19，转盘16固定在第四步进电机15的输出轴上，转盘16上通过铰链连接有连杆17，连杆17的另一端的滑块设于滑轨18内，滑块上部柱体设于杆19的槽内；所述杆19安装于支撑杆20上，支撑杆20上设有四杆机构，四杆机构为四根杆构成的平行四边形结构，四杆机构上设有夹书板22。

具体的，所述CCD摄像机28用于确定目标书籍位置以及目标书籍厚度；所述CCD摄像机28安装在上机械手支架23上。

本实用新型工作过程：

本实用新型一种用于图书馆的四爪式自动取书装置在工作过程中，结合附图进行说明。

本实用新型包括AGV小车1、车载微型书架2、存取书机构11、升降机构8、CCD摄像机28。

取书过程如下：

读者在图书馆终端中输入需要借阅的书籍信息；图书馆终端将目标书籍所在的书架位置发送到AGV小车1；图书馆终端控制AGV到达指定书架位置；AGV小车1到达目标书籍的书架位置后，第一步进电机5动作；动力经主动齿轮6、从动齿轮7传至升降机构支架10，带动升降机构8转动，CCD摄像机28镜头正对书籍条形码方向；电机9转动，将存取书机构11举升至目标书籍所在的书架层，保证CCD摄像机28可以扫描到书籍条形码；CCD摄像机28到达指定位置后，AGV小车1沿书架边缘缓慢行驶（同时，保证将上机械手推杆25深入书籍上方空隙）；CCD摄像机28对书籍进行扫描。当扫描到目标时，AGV小车1停止；控制系统对CCD摄像机28采集到的图像信息进行处理，计算目标书籍的粗略尺寸；第二步进电机9动作，升降机构8下移，将上机械手推杆25下边缘压到目标书籍两侧书籍上；电机29动作，凸轮24推动推杆25向外转动，将目标书籍两侧书籍向两侧分开，产生间隙；电机12动作，将夹书板22—1与22—2分别插入目标书籍两侧；电机15动作，转盘16转动。连杆17与转盘16铰链连接，带动滑块在滑轨18内直线运动；滑块上凸台在杆19-1与杆19-2的槽内滑动，夹书板22—1与22—2向内部夹紧，将目标书籍夹紧；电机9动作，将夹取机构举升；AGV小车向外侧移动，将书籍从书架抽出；书籍取出后，电机5转动，带动升降机构8转动，将书籍正对车载微型书架2隔层；电机9动作，升降机构下移，将书籍放入隔层；电机15动作，夹书板22—1、22—2分离；电机9动作，升降机构上移；单次取书结束，重复上述动作，继续取书。

存书过程如下：

借阅者将书籍逐次放入车载书架；电机9动作，将CCD摄像机调整到书籍条形码位置；电机5动作，转动升降机构8；CCD摄像机28对书籍进行扫描。将书籍信息传入图书馆管理系统；图书馆管理系统向AGV小车1发送书籍位置信息，规划行驶路径；AGV小车1到达指定书架位置后，存取机构11将书籍从车载书架2取出后，由升降机构8上升到指定书架高度；AGV小车1沿书架移动，CCD摄像机28扫描书籍，确定书籍目标存放位置；上机械手推杆25—1、25—2将两侧书籍推开；下机械手夹书板22—1、22—2将书籍送入书架；AGV外移，单次存书结束；重复上述动作，继续存书。

上述中，车载微型书架2的弧线圆心与升降机构8的回转中心重合，保证每个隔层与升降机构8的径向距离相同。CCD摄像机28用于扫描书籍条形码以及确定书籍高度及厚度，为机械手定位提供保障。四杆机构：由四根杆构成平行四边形结构，当杆19在曲柄滑块机构的作用下绕机架旋转时，夹书板支撑杆21能够保证与支撑杆20平行，从而保证两块夹书板保持平行；在夹取书籍时，能够永远保持最大接触面积，保证夹取书籍的稳定性。夹书板22：夹书板22安装在平行四杆机构上，通过四杆机构的作用，保证两块夹书板22在工作过程中始终相互平行。

本实用新型，能够应用于图书馆、档案馆，减轻管理人员的工作压力，同时提高了工作效率。四爪式存取机构能够自动完成存书及取书工作，不会破坏书籍，同时无需对现有图书馆进行大规模改建。

上述实施例是对本实用新型的说明，不是对本实用新型的限定，任何对本实用新型简单变换后的方案均属于本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种用于图书馆的四爪式自动取书装置，其特征在于：包括AGV小车（1）、车载微型书架（2）、升降机构（8）、存取书机构（11）和CCD摄像机（28），AGV小车（1）上方右端设有车载微型书架（2），AGV小车（1）上方左端设有升降机构（8），升降机构（8）上方设有存取书机构（11），存取书机构（11）右端设有CCD摄像机（28）。

2.如权利要求1所述的一种用于图书馆的四爪式自动取书装置，其特征在于：所述AGV小车（1）包括底盘、工控机、WIFI模块、PLC、CCD摄像机、视频采集卡和动力电池，底盘内安装有工控机、WIFI模块、PLC、CCD摄像机、视频采集卡和动力电池，工控机与PLC电性连接，PLC与WIFI模块、CCD摄像机、视频采集卡、动力电池均电性连接。

3.如权利要求1所述的一种用于图书馆的四爪式自动取书装置，其特征在于：所述车载微型书架（2）用于存放书籍；所述车载微型书架（2）为弧形桶状隔层结构，车载微型书架（2）内部腔体通过隔板分成8个隔层；所述车载微型书架（2）的弧线圆心与升降机构（8）的回转中心重合。

4.如权利要求1所述的一种用于图书馆的四爪式自动取书装置，其特征在于：所述升降机构（8）用于调节存取书机构（11）的高度；所述升降机构（8）包括轴承座（3）、轴（4）、第一步进电机（5）、主动齿轮（6）、从动齿轮（7）、第二步进电机（9）、升降机构支架（10）和丝杆，轴承座（3）与第一步进电机（5）均固定在AGV小车（1）的车架上，轴承座（3）包括下轴承座（3-1）和上轴承座（3-2），轴承座（3）内配合有轴（4）；所述从动齿轮（7）与升降机构支架（10）刚性连接，从动齿轮（7）中部配合有轴（4）；所述第一步进电机（5）的输出轴上固定有主动齿轮（6），主动齿轮（6）与从动齿轮（7）相啮合；所述第二步进电机（9）的输出轴上配合有丝杆，丝杆上配合有取书机构（11）。

5.如权利要求1所述的一种用于图书馆的四爪式自动取书装置，其特征在于：所述存取书机构（11）用于存取书籍；所述存取书机构（11）包括上机械臂和下机械臂；所述上机械臂包括上机械手支架（23）、动力组件、推杆（25）和归位弹簧（26），上机械手支架（23）固定于滑块上，滑块设于升降机构（8）的丝杆上；所述动力组件包括凸轮（24）和第五步进电机（29），第五步进电机（29）的输出轴上安装有凸轮（24），凸轮（24）两侧配合有推杆（25），推杆（25）通过铰链连接在上机械手支架（23）上，推杆（25）与上机械手支架（23）之间设有归位弹簧（26）；所述下机械臂包括丝杆机构、曲柄滑块机构、四杆机构、第四步进电机（15）和夹书板（22），所述丝杆机构包括第三步进电机（12）、丝杆（13）、下机械手滑块（14），第三步进电机（12）的输出轴通过联轴器连接有丝杆（13），丝杆（13）上配合有下机械手滑块（14），下机械手滑块（14）上设有第四步进电机（15），第四步进电机（15）的输出轴上配合有曲柄滑块机构，曲柄滑块机构包括转盘（16）、连杆（17）、滑轨（18）和杆（19），转盘（16）固定在第四步进电机（15）的输出轴上，转盘（16）上通过铰链连接有连杆（17），连杆（17）的另一端的滑块设于滑轨（18）内，滑块上部柱体设于杆（19）的槽内；所述杆（19）安装于支撑杆（20）上，支撑杆（20）上设有四杆机构，四杆机构为四根杆构成的平行四边形结构，四杆机构上设有夹书板（22）。

6.如权利要求1所述的一种用于图书馆的四爪式自动取书装置，其特征在于：所述CCD摄像机（28）用于确定目标书籍位置以及目标书籍厚度；所述CCD摄像机（28）安装在上机械手支架（23）上。