CN211466413U - 一种图书馆管理机器人 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种图书馆管理机器人，整体为人形，包括躯干、位于躯干上方的头部及位于躯干两侧的两臂；头部内安装有中央处理器，头部的眼部位置安有用于扫描图书的图书扫描仪；躯干下方安装有用于驱动机器人运动的躯干驱动机构；躯干前侧安装有与用户交互的交互显示屏；两臂的远离躯干端设有用于夹持图书的机械夹爪，躯干与两臂的连接处设有用于驱动两臂的臂驱动机构；中央处理器分别与图书扫描仪、躯干驱动机构、交互显示屏、臂驱动机构及机械夹爪连接。本实用新型的图书馆管理机器人，既可进行图书借还，还可进行图书整理，功能全面，单独选用即可满足图书馆的管理需求，节约了图书馆的投资成本及运维成本，极具应用前景。
Description
技术领域
本实用新型属于图书馆智能管理技术领域，涉及一种图书馆管理机器人。
背景技术
现代图书馆藏书量的巨大，图书管理将是一项越来越艰辛的工作。仅靠传统的人工操作不仅将浪费大量的时间、人力和财力，还会不可避免地出现很多错误，带来不必要的麻烦。尽管现在已经有很多图书馆采用贴条形码或RFID技术辅助图书的识别与管理，但这只是稍稍提高了效率，并没有从根本上解决问题。这时，以机器人为基础的运营自动化就成为了图书馆未来发展的必然趋势。
机器人代替人类员工完成图书的上下架、借取、归还、查错查重和其他管理操作，其执行效率高，正确率高，完全可以满足图书馆日常管理工作的需要。但现有的图书管理机器人多为图书上架机器人，其存在功能单一的问题，专利CN 109955230 A公开了一种图书管理机器人，其虽然通过垂直齿异向旋转同步扩缩部件，可使得夹板组件和扩板组件上的两块夹板或扩板同步同速在两侧分离/合拢，实现了双向同步的扩板动作，解决了当前单向的撑开位移造成的弊端，但其仅能实现图书上下架工作，无法完成图书馆的图书借取、归还及查错查重等其他工作，当下还需安排其他设备或人员处理这些工作，这一方面影响了图书馆的工作效率，另一方面增加了图书馆的运行成本。
因此，开发一种功能多样且适用性好的图书馆管理机器人极具现实意义。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术功能单一的缺陷，提供一种功能多样且适用性好的图书馆管理机器人。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种图书馆管理机器人，整体为人形，包括躯干、位于躯干上方的头部及位于躯干两侧的两臂；
所述头部内安装有中央处理器，头部的眼部位置安有用于扫描图书的图书扫描仪；
所述躯干下方安装有用于驱动机器人运动的躯干驱动机构；
所述躯干前侧安装有与用户交互的交互显示屏(触摸屏)；
所述两臂的远离躯干端设有用于夹持图书的机械夹爪，躯干与两臂的连接处设有用于驱动两臂的臂驱动机构；
所述中央处理器分别与图书扫描仪、躯干驱动机构、交互显示屏、臂驱动机构及机械夹爪连接，用户通过交互显示屏向中央处理器输入指令后，中央处理器通过图书扫描仪获取图书相关信息后，通过躯干驱动机构得到指定位置后，通过控制臂驱动机构及机械夹爪将图书放置在该图书的对应位置。
本实用新型的图书馆管理机器人的整体结构呈人形，符合用户的审美，其既可进行图书借还的常规操作，还可完成图书馆图书整理的工作，相比于现有的图书上架机器人，其功能全面，单独选用本实用新型的图书馆管理机器人即可满足图书馆的管理需求，节约了图书馆的投资成本及运维成本，本实用新型特别适用于图书储量较小、以图书借还工作为主的城镇图书馆或阅览室，能够极大地加快此类图书馆的智能化进程，极具应用前景。
作为优选的技术方案：
如上所述的一种图书馆管理机器人，所述交互显示屏位于躯干的前胸部位置。本实用新型的具体保护范围并不仅限于此，交互显示屏的具体位置本领域技术人员可根据需要进行设置。
如上所述的一种图书馆管理机器人，交互显示屏的下方设有水平布置的载书台，所述载书台与躯干连接。借阅者通过交互显示屏可通过完成借阅归还，机器人会将取到的书籍放到载书台上，然后送往借阅者或者放回书架。
如上所述的一种图书馆管理机器人，所述躯干的不同高度处还安有多个图书扫描仪，在避免视野盲区的同时能满足不同高度用户的需求，多位用户可通过多个图书扫描仪同时进行操作。
如上所述的一种图书馆管理机器人，所述头部前后额头上安有与中央处理器连接的微型摄像头，能够进行24小时移动安保监控，如发现异常中央处理器会发出报警信号。
如上所述的一种图书馆管理机器人，所述两臂结构相同，其中一臂主要由与躯干连接的上臂和下臂组成，上臂与躯干和下臂分别通过关节模组连接，所述关节模组集成有无框直驱力矩电机、低压直流驱动器、谐波减速机制动器和双反馈装置，集成基于观测器的多环伺服控制算法、前馈摩擦补偿算法，使其控制更稳定，相较于传统驱动方式节省了大量的传动零部件，尺寸小，符合机器人紧凑、灵活的设计特点。
如上所述的一种图书馆管理机器人，所述机械夹爪布置在下臂的末端，其包括夹爪电机和两相对且平行布置的夹板，所述夹爪电机的输出轴与传动杆的一端连接，传动杆的另一端通过连接杆与两夹板连接，两连接杆呈V形，夹爪电机正转带动传动杆向后运动，进而两连接杆的夹角变小即带动两夹板相互靠近即夹紧，所述夹板上安有压力传感器，所述压力传感器与中央处理器连接，在夹板夹紧时，压力传感器会向中央处理器发生信号，中央处理器根据该信号控制夹爪电机施加的力，使得使在夹取图书的过程中既不会图书掉落也不会对图书造成损坏。
如上所述的一种图书馆管理机器人，所述躯干驱动机构包括底板、前轮及两后轮；
所述前轮与两后轮布置在底板上，三轮呈等腰三角形排列，有效的保持机器人的平稳，其中前轮为万向轮，只起到导向和支撑作用，两后轮分别与布置在底板上的两躯干驱动电机的输出轴连接，通过两后轮的转速差实现转向。
如上所述的一种图书馆管理机器人，所述底板上还布置有锂电池组，所述锂电池组为躯干驱动电机、中央处理器、图书扫描仪、交互显示屏、臂驱动机构及机械夹爪供电。
有益效果：
(1)本实用新型的图书馆管理机器人，关节处运用关节模组，相较于传统机器人节省了大量传动装置，使机器人结构更精巧，灵活；
(2)本实用新型的图书馆管理机器人，整体结构呈人形，符合用户的审美；
(3)本实用新型的图书馆管理机器人，智能化程度高，能将图书管理者从繁琐的工作中解放出来，节省人力资源，实现图书管理智能化、信息化，高效化；
(4)本实用新型的图书馆管理机器人，既可进行图书借还的常规操作，还可完成图书馆图书整理的工作，功能全面，单独选用本实用新型的图书馆管理机器人即可满足图书馆的管理需求，节约了图书馆的投资成本及运维成本，特别适用于图书储量较小、以图书借还工作为主的城镇图书馆或阅览室，能够极大地加快此类图书馆的智能化进程，极具应用前景。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构示意图；
图2和3分别为本实用新型的主视图和仰视图；
图4为本实用新型的头部的结构示意图；
图5为本实用新型的手臂的结构示意图；
图6为本实用新型的机械夹爪的结构示意图；
图7为本实用新型的躯干驱动机构的结构示意图；
其中，1-头部，11-摄像头，12-图书扫描仪，2-手臂，21-上臂，22-下臂，23-关节模组I，24-关节模组II，3-机械夹爪，31-传动杆，32-连接杆，33-夹板，4-躯干驱动机构，41-底板，42-前轮，43-后轮，44-躯干驱动电机，5-交互显示屏，6-载书台，7-锂电池组。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式做进一步阐述。
一种图书馆管理机器人，如图1～3所示，整体为人形，包括躯干、位于躯干上方的如图4所示的头部1及位于躯干两侧的如图5所示的两臂；
头部1内安装有中央处理器，头部1的眼部位置安有用于扫描图书的图书扫描仪12，头部前后额头上安有与中央处理器连接的摄像头11；
躯干下方安装有用于驱动机器人运动的如图7所示的躯干驱动机构4，躯干驱动机构4包括底板41、前轮42及两后轮43；
前轮42与两后轮43布置在底板41上，三轮呈等腰三角形排列，其中前轮42为万向轮，两后轮43分别与布置在底板41上的两躯干驱动电机44的输出轴连接，底板上还布置有锂电池组7，锂电池组7为躯干驱动电机44、中央处理器、图书扫描仪12、交互显示屏5、臂驱动机构及机械夹爪3供电；
躯干前侧安装有与用户交互的交互显示屏5，其位于躯干的前胸部位置，交互显示屏5的下方设有水平布置的载书台6，载书台6与躯干连接，躯干的不同高度处还安有多个图书扫描仪；
两臂结构相同，一手臂2主要由与躯干连接的上臂21和下臂22组成，上臂21与躯干和下臂22分别通过关节模组II 24和关节模组I 23连接，关节模组(关节模组I和关节模组II)集成有无框直驱力矩电机、低压直流驱动器、谐波减速机制动器和双反馈装置；
下臂的末端设有用于夹持图书的如图6所示的机械夹爪3，机械夹爪3包括夹爪电机和两相对且平行布置的夹板33，夹爪电机的输出轴与传动杆31的一端连接，传动杆31的另一端通过连接杆32与两夹板33连接，两连接杆32呈V形，夹板33上安有压力传感器，压力传感器与中央处理器连接；
中央处理器分别与图书扫描仪、躯干驱动机构、交互显示屏、臂驱动机构及机械夹爪连接，用户通过交互显示屏向中央处理器输入指令后，中央处理器通过图书扫描仪获取图书相关信息后，通过躯干驱动机构得到指定位置后，通过控制臂驱动机构及机械夹爪将图书放置在该图书的对应位置。
本实用新型的图书馆管理机器人的操作流程如下：
借阅者借书时只需在机器人身体前的显示屏上输入书籍名称，点击借阅，机器人通过云端分析得到书籍所在的位置，中央处理器即可自行规划前往对应书架路线，机器人的装有多种传感器相互配合能够有效的避让路线上的障碍物，到达书架后，身体不同高度的扫描仪同时扫描书架上的书籍，寻找对应的图书，然后通过机械手臂与机械夹爪夹取对应书籍，放于机器人身体前的载物台上，返回借阅者处，借阅者取起书籍，在显示屏上选择完成借阅，即可完成借阅，借阅者还书时也只需将书籍放于机器人的载物台上，在显示屏上选择还书，机器人便自动扫描书籍信息，并将图书放回于指定位置即完成还书。
经验证，本实用新型的图书馆管理机器人，关节处运用关节模组，相较于传统机器人节省了大量传动装置，使机器人结构更精巧，灵活；整体结构呈人形，符合用户的审美；智能化程度高，能将图书管理者从繁琐的工作中解放出来，节省人力资源，实现图书管理智能化、信息化，高效化；既可进行图书借还的常规操作，还可完成图书馆图书整理的工作，功能全面，单独选用本实用新型的图书馆管理机器人即可满足图书馆的管理需求，节约了图书馆的投资成本及运维成本，特别适用于图书储量较小、以图书借还工作为主的城镇图书馆或阅览室，能够极大地加快此类图书馆的智能化进程，极具应用前景。
虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应该理解，这些仅是举例说明，在不违背本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改。
Claims (9)
1.一种图书馆管理机器人，其特征在于，整体为人形，包括躯干、位于躯干上方的头部及位于躯干两侧的两臂；
所述头部内安装有中央处理器，头部的眼部位置安有用于扫描图书的图书扫描仪；
所述躯干下方安装有用于驱动机器人运动的躯干驱动机构；
所述躯干前侧安装有与用户交互的交互显示屏；
所述两臂的远离躯干端设有用于夹持图书的机械夹爪，躯干与两臂的连接处设有用于驱动两臂的臂驱动机构；
所述中央处理器分别与图书扫描仪、躯干驱动机构、交互显示屏、臂驱动机构及机械夹爪连接，用户通过交互显示屏向中央处理器输入指令后，中央处理器通过图书扫描仪获取图书相关信息后，通过躯干驱动机构得到指定位置后，通过控制臂驱动机构及机械夹爪将图书放置在该图书的对应位置。
2.根据权利要求1所述的一种图书馆管理机器人，其特征在于，所述交互显示屏位于躯干的前胸部位置。
3.根据权利要求2所述的一种图书馆管理机器人，其特征在于，交互显示屏的下方设有水平布置的载书台，所述载书台与躯干连接。
4.根据权利要求1所述的一种图书馆管理机器人，其特征在于，所述躯干的不同高度处还安有多个图书扫描仪。
5.根据权利要求1所述的一种图书馆管理机器人，其特征在于，所述头部前后额头上安有与中央处理器连接的摄像头。
6.根据权利要求1所述的一种图书馆管理机器人，其特征在于，所述两臂结构相同，其中一臂主要由与躯干连接的上臂和下臂组成，上臂与躯干和下臂分别通过关节模组连接，所述关节模组集成有无框直驱力矩电机、低压直流驱动器、谐波减速机制动器和双反馈装置。
7.根据权利要求6所述的一种图书馆管理机器人，其特征在于，所述机械夹爪布置在下臂的末端，其包括夹爪电机和两相对且平行布置的夹板，所述夹爪电机的输出轴与传动杆的一端连接，传动杆的另一端通过连接杆与两夹板连接，两连接杆呈V形，所述夹板上安有压力传感器，所述压力传感器与中央处理器连接。
8.根据权利要求1所述的一种图书馆管理机器人，其特征在于，所述躯干驱动机构包括底板、前轮及两后轮；
所述前轮与两后轮布置在底板上，三轮呈等腰三角形排列，其中前轮为万向轮，两后轮分别与布置在底板上的两躯干驱动电机的输出轴连接。
9.根据权利要求8所述的一种图书馆管理机器人，其特征在于，所述底板上还布置有锂电池组，所述锂电池组为躯干驱动电机、中央处理器、图书扫描仪、交互显示屏、臂驱动机构及机械夹爪供电。
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Cited By (4)
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|---|---|---|---|---|
| CN112276897A (zh) * | 2020-09-24 | 2021-01-29 | 南京大学 | 一种管理机器人 |
| CN113829336A (zh) * | 2021-10-18 | 2021-12-24 | 武汉优度智联科技有限公司 | 一种基于云计算的智慧校园大数据分析采集装置 |
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