一种图书馆用机器人的制作方法

本发明涉及图书馆自动化设备技术领域，尤其涉及一种图书馆用机器人。

背景技术：

目前各地图书馆为了方便读者查找书，通常都把图书垂直放置在书架内并将书脊面向读者、书脊上的文字正向。而读者在放置图书时经常会将书脊面向书架，或者往往不注意书脊上的文字方向，经常出现倒放的情况；为方便读者找书，图书馆的图书都是分类摆放的，而读者在选书过程中往往随意变更图书的位置，给其他读者找书造成不便。

现有的图书馆都是通过人工对书架上的图书进行整理，费时费力，现有技术还没有能够对图书馆书架上的图书进行自动整理的设备。

技术实现要素：

本发明针对现有图书馆图书整理设备的不足，研制一种图书馆用机器人，该装置能够自动识别出摆放错误的图书，并将图书转向后放至正确的位置，有效提高了图书馆的服务质量，方便了读者找书，同时减少了图书管理人员的工作负担。

本发明解决技术问题的技术方案为：一种图书馆用机器人，设置在图书馆内，图书摆放在书架上，所述机器人包括小车、升降机构、夹爪、图书识别器、滑移机构、撑书器，小车上设置有控制柜、蓄电池，升降机构、滑移机构安装在小车上，升降机构包括升降板、升降板上安装有旋转机构，旋转机构包括正面旋转电机、转接板、侧面旋转电机，转接板为l形板，正面旋转电机安装在升降板上，转接板连接正面旋转电机的输出轴，侧面旋转电机安装在转接板上，夹爪连接侧面旋转电机的输出轴，图书识别器设置在夹爪上；滑移机构包括平移机构、斜滑道，斜滑道安装在平移机构的移动板上，斜滑道的远书架端高于近书架端，斜滑道的底部设置有多个滚轮，斜滑道与夹爪对应；撑书器包括推杆、撑书框、连接板，推杆通过连接板固定在升降板上，撑书框安装在推杆的伸缩杆上，撑书框的远推杆端为开口的尖头，滑移机构、撑书器分别位于升降机构的两侧。

作为优化，所述推杆设置在升降板的一侧，推杆轴线与正面旋转电机电机轴之间的水平距离等于夹爪竖直中心面与正面旋转电机电机轴之间的距离。

作为优化，所述小车、升降机构、夹爪、图书识别器、滑移机构、推杆、旋转机构的控制端口或数据端口都连接控制柜中的控制器。

作为优化，所述夹爪包括左爪、右爪、齿条、主动齿、辅助齿、夹爪电机，左爪与右爪对称设置，左爪与右爪的后端设置有轮齿，齿条设置在左爪与右爪之间，左爪、右爪、主动齿、辅助齿分别与齿条啮合，夹爪电机的输出轴连接主动齿的旋转轴。

作为优化，所述夹爪上还设置有码齐板，码齐板垂直于夹爪，码齐板的高度超出夹爪最高点。

作为优化，所述图书识别器包括条形码扫描器，图书书脊的中心横向设置有条形码。

作为优化，所述条形码扫描器安装在导向套中，导向套内设置有弹簧，弹簧的一端接触条形码扫描器后端、一端接触导向套内壁。

作为优化，所述图书识别器包括摄像头，控制柜设置有图像识别系统。

作为优化，所述小车的车轮为麦克纳姆轮。

作为优化，所述升降机构还包括立柱、同步带同步带轮传动机构、导杆，导杆的两端通过安装板安装在立柱上，升降板安装在导杆上，同步带同步带轮传动机构包括两个同步带轮、一条同步带，两同步带轮分别设置在导杆的两端，同步带与两同步带轮啮合，升降板连接同步带，其中一同步带轮的转轴连接电机。

作为优化，所述平移机构为滚珠丝杠带动的移动平台。

本发明的有益效果：

1.本发明的小车、升降机构将图书识别器送至工作位置，图书识别器能够识别出问题图书，设备能够自动将问题图书取出、翻转至正确方向，并放至正确位置，有效提高了图书馆的服务质量，方便了读者找书，同时减少了图书管理人员的工作负担。

2.滑移机构通过重力实现图书的位置变换，实现了图书的侧面变向，降低了设计难度，节约了制作成本。

3.通过设置撑书器可以将书架上的图书撑开，方便设备将图书放回书架。

4.通过设置码齐板，当图书放置完毕后，旋转夹爪使码齐板正对图书的书脊，然后设备整体靠近图书，可实现图书的前后码齐；通过控制小车、升降机构，将码齐板插入图书上方与书架的空隙中，然后升降机构下降，可实现图书的上下码齐。

5.由于条形码扫描器的有效识别距离有限，夹爪在夹取图书过程中，条形码扫描器有可能与图书发生碰撞，通过设置导向套、弹簧，使条形码扫描器可以前后移动，避免了与图书发生碰撞造成的问题，保护了条形码扫描器，保障了取书的顺利进行。

6.通过安装摄像头，利用图像识别技术判断图书是否放反，可以进行批量识别，有效提高了工作效率。

7.通过将小车的车轮设置为麦克纳姆轮，使小车可以方便的前后左右自由移动，增加了设备的灵活度，提高了工作效率。

附图说明

图1为本发明一种实施例工作状态的总体结构图。

图2为图1b区域的局部放大图。

图3为本发明一种实施例的总体结构图。

图4为本发明一种实施例的正视图。

图5为本发明一种实施例取书状态的总体结构图。

图6为本发明一种实施例放书状态的总体结构图。

图7至图10为本发明对书脊朝向书架的图书进行处理的工作流程图。

图11为夹爪的总体结构图。

图12为夹爪的内部结构图。

图13为图书识别器一种实施例的总体结构图。

图14为图书识别器一种实施例的内部结构图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合附图来详细解释本发明的实施方式。

图1至图14为本发明的一种实施例，如图1至图4所示，一种图书馆用机器人，设置在图书馆内，图书2摆放在书架1上，所述机器人包括小车3、升降机构4、夹爪5、图书识别器6、滑移机构7，小车3上设置有控制柜301、蓄电池，升降机构4、滑移机构7安装在小车3上，升降机构4包括升降板401、升降板401上安装有旋转机构9，旋转机构9包括正面旋转电机901、转接板902、侧面旋转电机903，转接板902为l形板，正面旋转电机901安装在升降板401上，转接板902连接正面旋转电机901的输出轴，侧面旋转电机903安装在转接板902上，夹爪5连接侧面旋转电机903的输出轴，图书识别器6设置在夹爪5上；滑移机构7包括平移机构701、斜滑道702，斜滑道702安装在平移机构701的移动板上，斜滑道702的远书架1端高于近书架1端，斜滑道702的底部设置有多个滚轮703，斜滑道702与夹爪5对应；小车3、升降机构4、夹爪5、图书识别器6、滑移机构7、旋转机构9的控制端口或数据端口都连接控制柜302中的控制器。小车3、升降机构4将图书识别器6送至工作位置，图书识别器6能够识别出问题图书，设备能够自动将问题图书取出、翻转至正确方向，并放至正确位置，有效提高了图书馆的服务质量，方便了读者找书，同时减少了图书管理人员的工作负担。

如图3所示，所述一种图书馆用机器人还设置有撑书器8，撑书器8包括推杆801、撑书框802、连接板803，推杆801通过连接板803固定在升降板401上，推杆801设置在升降板401的一侧，推杆801轴线与正面旋转电机901电机轴之间的水平距离等于夹爪5竖直中心面与正面旋转电机901电机轴之间的距离，撑书框802安装在推杆801的伸缩杆上，撑书框802的主体为一水平的u形框，撑书框802的远推杆801端为开口的尖头，滑移机构7、撑书器8分别位于升降机构4的两侧。通过设置撑书器8可以将书架1上的图书2撑开，方便设备将图书2放回书架1。

所述图书识别器6包括条形码扫描器601，图书2书脊的中心横向设置有条形码201。书架1、图书2的高度都是已知的，且尽量将相同高度的图书2放置在一层，条形码扫描器601只需沿特定高度扫描即可逐一读取一层图书的条形码201，如果图书2放反则条形码也会是反的。

所述小车3的车轮为麦克纳姆轮。通过将小车3的车轮设置为麦克纳姆轮，使小车3可以方便的前后左右自由移动，增加了设备的灵活度，提高了工作效率。

所述升降机构4还包括立柱402、同步带同步带轮传动机构403、导杆404，导杆404的两端通过安装板405安装在立柱402上，升降板401安装在导杆404上，同步带同步带轮传动机构403包括两个同步带轮、一条同步带，两同步带轮分别设置在导杆404的两端，同步带与两同步带轮啮合，升降板401连接同步带，其中一同步带轮的转轴连接电机。

所述平移机构701为滚珠丝杠带动的移动平台。

夹爪5转至撑书器8侧为放置图书2的状态，故当检测到图书2放置角度正确但位置不正确时，将夹爪5转至撑书器8侧后夹取图书；当检测到书脊面向读者但书脊上的文字方向放反的图书2，将夹爪5转至撑书器8的相对侧后夹取图书；如图5所示为设备发现书脊面向读者但书脊上的文字方向放反的图书2后将其取出的状态，该状态下夹爪5与撑书器8分别位于升降板401的两侧，且推杆801处于收缩状态。如图6所示为设备将图书2转正后放回书架1的状态，该状态下夹爪5转至撑书器8侧，推杆801处于伸出状态，图书2位于撑书框802正上方，且撑书框802的前端尖头距离书架1的距离比预要放置图书2距离书架1的距离近。

图书2放置步骤如下：1、撑书框802先将书架1上的图书2撑开，同时预要放置图书2进入该空隙；2、夹爪5松开，图书2落入撑书框802中；3、夹爪5重新夹紧图书2，推杆801收缩将撑书框802拖出；4、取出夹爪5。

设备取书时，首先设备对准预取图书，夹爪5张开至略大于书厚；然后设备整体靠近书架至夹爪5插入图书间隙一段距离；夹爪5闭合夹取图书，设备整体远离书架，完成取书。

图书识别器6能够识别出位置摆放错误的图书，并通过夹爪5将图书2取出后放至正确的位置；如图5、图6所示，对于书脊面向读者但书脊上的文字方向放反的图书，夹爪5夹取该图书后，正面旋转电机901旋转180度，将图书2转向后放至正确的位置；如图7至图10所示，为书脊面向书架1的图书的处理过程，如图7所示，夹爪5夹取该图书2后，侧面旋转电机903向远书架1侧翻转至图书2与斜滑道702平行；如图8所示，升降机构4下降将图书2放置斜滑道702中。如图9所示，夹爪5松开后，图书2在重力作用下滑至斜滑道702的底部，然后侧面旋转电机903向近书架1侧翻转至夹爪5与图书2平行；如图10所示，平移机构701动作将图书2移至夹爪5下方，升降机构4下降，夹爪5从新夹取图书；此时如果图书的方向已经正确则将图书2经正面旋转电机901旋转至撑书器8侧，将该图书2放置到书架1后再按照书脊上文字方向放反的图书2进行处理；如果图书的方向是反的，则经正面旋转电机901旋转至撑书器8侧后则是正确方向，经撑书器8放置到书架1正确位置即可。

如图11、图12所示，所述夹爪5包括左爪501、右爪502、齿条503、主动齿504、辅助齿505、夹爪电机506，左爪501与右爪502对称设置，左爪501与右爪502的后端设置有轮齿，齿条503设置在左爪501与右爪502之间，左爪501、右爪502、主动齿504、辅助齿505分别与齿条503啮合，夹爪电机506的输出轴连接主动齿504的旋转轴。所述夹爪5上还设置有码齐板507，码齐板507垂直于夹爪5，码齐板507的高度超出夹爪5最高点。通过设置码齐板，当图书放置完毕后，旋转夹爪使码齐板正对图书的书脊，然后设备整体靠近图书，可实现图书的前后码齐；通过控制小车、升降机构，将码齐板插入图书上方与书架的空隙中，然后升降机构下降，可实现图书的上下码齐

如图13、图14所示，所述条形码扫描器601安装在导向套602中，导向套602内设置有弹簧，弹簧的一端接触条形码扫描器601后端、一端接触导向套602内壁。由于条形码扫描器601的有效识别距离有限，夹爪5在夹取图书2过程中，条形码扫描器601有可能与图书2发生碰撞，通过设置导向套602、弹簧，使条形码扫描器601可以前后移动，避免了与图书2发生碰撞造成的问题，保护了条形码扫描器601，保障了取书的顺利进行。

上述虽然结合附图对发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。