图书自动化取放装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及机器人，具体地，涉及一种图书自动化取放装置，尤其适用于图书馆中图书的自主上、下架和整理的实现。
【背景技术】
[0002]如今图书馆的藏书量以及借阅量逐年增加，特别是高校图书馆，图书的归类和上架需要花费大量的人力，这将导致劳动强度增大，图书管理将是一项越来越艰辛的工作。然而人力归还、取出图书的效率十分低下，并且有可能出现位置摆放错误等问题。尽管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，但是图书馆未来发展的必然趋势一定是用机器人来自主完成人类图书管理员完成图书的上下架、借取、归还、查错查重和其他管理操作，其执行效率、正确路都很高，完全可以满足图书馆日常管理工作的需要。
[0003]而目前关于这方面的研究并不多。有的将书架完全改造，把书架变为了书箱，这样的设计实施难度大、实用成本高；而有是单纯的模拟人手的传送机械臂设计，不但机构复杂、可行性低，而且实现的功能少，一般只能实现取书，不具备放书的功能，也无法实现图书的全自动取、放。
【发明内容】
[0004]针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种图书自动化取放装置。
[0005]根据本发明提供的一种图书自动化取放装置，包括三维运动装置、二维运动装置、寄存书架，还包括传送机械臂、传送平台以及撞针；
[0006]传送机械臂的前端朝向外部书架，后端朝向寄存书架；传送机械臂包括两个开合臂，所述两个开合臂的远离和靠近实现开合运动，所述两个开合臂的相对面上均设置有用来转动以传送图书的滚轮；
[0007]用于为图书提供支撑的传送平台位于所述两个开合臂之间间隙的下方；
[0008]三维运动装置使传送机械臂实现三维运动；
[0009]二维运动装置使寄存书架实现二维运动；
[0010]寄存书架的开口朝向外部书架；
[0011]撞针前端朝向寄存书架的背部，撞针由电机驱动能够向前移动以把图书从寄存书架推入传送机械臂中和传送平台上。
[0012]优选地，所述两个开合臂镜像对称地分别设置在左右两侧；
[0013]所述两个开合臂的前端分别延伸出一前挡板，构成一对用于夹取图书的前挡板；
[0014]所述两个开合臂的后端分别延伸出一后挡板，构成一对用于夹取图书的后挡板。
[0015]优选地，一对前挡板中的两个前挡板均为正圆弧形，且凸弧面相对；一对后挡板中的两个后挡板均为正圆弧形，且凸弧面相对。
[0016]优选地，所述两个开合臂相对面的对应位置处分别设置一滚轮，构成一对滚轮；每对滚轮之间的间距能够变化；滚轮由滚轮马达驱动。
[0017]优选地，滚轮的轴向为垂直方向；滚轮的中心轴的两端分别连接安装支架的两端，安装支架通过弹簧连接开合臂的内侧面；弹簧的形变形成每对滚轮之间的间距的变化。
[0018]优选地，弹簧穿在导向杆上，导向杆的外端连接开合臂的内侧面，导向杆的内端伸入安装支架的通孔内。
[0019]优选地，平台的前端高于后端且表面光滑以允许图书在平台上表面滑动；平台的长度使得平台从寄存书架底面延伸至外部书架底面。
[0020]优选地，二维运动装置包括X轴导轨(10)和Z轴导轨，寄存书架能够沿X轴导轨在前后方向上移动，并能够沿Z轴导轨在高度方向上移动；
[0021]三维运动装置包括Y轴导轨、升降装置、平面移动平台、移动平台滑块；平面移动平台安装在升降装置的顶部，移动平台滑块能够沿平面移动平台的在左右方向上延伸的导轨滑动，Y轴导轨设置在移动平台滑块上，传送机械臂设置在Y轴导轨上；
[0022]寄存书架和二维运动装置设置在移动平台滑块上。
[0023]优选地，还包括取书控制装置，其中，所述取书控制装置用于进行如下控制:
[0024]二维运动装置驱使寄存书架中的一个空的单元格移动到存取位置，所述存取位置即撞针的正前方、传送机械臂的正后方；寄存书架存取位置的底面与传送平台后端相接；
[0025]在摄像头的引导下，使传送平台前端与外部书架目标图书所在层的底面相接，使得寄存书架的存取位置的底面、传送平台、目标图书所在层的底面构成一个连续的面，进而使得目标图书能够通过这个连续的面从外部书架移动到寄存书架；
[0026]作为撑开夹紧装置的电机运动，使传送机械臂的两个前挡板前端分别对准目标图书与左右邻接图书的缝隙；然后使传送机械臂向前移动，使两前挡板前端分别插入目标图书与左右邻接图书的缝隙中；
[0027]撑开夹紧装置运动，使传送机械臂的两个前挡板前端夹紧目标图书，然后使传送机械臂向后移动，使目标图书移出，渐渐脱离其他图书并移动到传送给平台上，此时目标图书后半部分仍未脱离其他图书；
[0028]撑开夹紧装置运动，使传送机械臂的两个前挡板前端松开目标图书，由于目标图书后半部分仍未脱离其他图书，故目标图书保持直立状态不会倒下；然后启动滚轮马达，使滚轮驱使目标图书向后移动，使传送机械臂向前移动，直到目标图书书背部分移动到最靠前的一对滚轮的中间，此时通过撑开夹紧装置使传送机械臂夹紧，从而目标图书被滚轮移动到传送机械臂后方，使目标图书通过传送平台滑到寄存书架的存取位置；引导板用于引导目标图书在传送过程中不倾。
[0029]优选地，还包括还书控制装置，其中，所述还书控制装置用于进行如下控制:
[0030]二维运动装置驱使寄存书架中含目标图书的单元格移动到存取位置，所述存取位置即撞针的正前方、传送机械臂的正后方；寄存书架存取位置的底面与传送平台后端相接;
[0031]在摄像头的引导下，使传送平台前端与外部书架目标位置所在层的底面相接，这样寄存书架的存取位置的底面、传送平台、目标位置所在层的底面构成一个连续的面，使得目标图书能够通过这个连续的面从寄存书架移动到外部书架的目标位置；
[0032]撑开夹紧装置运动，使传送机械臂夹紧，直到两个前挡板前端接触，并对准目标位置两边图书之间的的缝隙；然后使传送机械臂向前移动，使前挡板前端插入目标位置两边图书之间的缝隙中；
[0033]停止对撑开夹紧装置电机的控制，使传送机械臂能够受外力作用而自由开合；启动滚轮马达，使滚轮向将目标图书前移的方向转动；撞针伸长，穿过寄存书架，将目标图书推向传送机械臂；在撞针的推动下，目标图书接触传送机械臂的后挡板，后挡板被目标图书撑开，以将传送机械臂的两个开合臂撑开，从而使得前挡板前端将外部书架目标位置两边图书之间的缝隙撑开；
[0034]撞针继续推动目标图书，直到目标图书接触滚轮并被滚轮移动到外部书架目标位置；使传送机械臂向后移动，通过撑开夹紧装置使传送机械臂夹紧，直到两个前挡板前端相距比目标图书略宽的间隙，接着使传送机械臂向前移动，做推书的动作。
[0035]与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果:
[0036]1、本发明提供的装置设计创新实用，可行性强，实现性高而且较为美观。它有一套完整的、可以相互协调配合完成工作的机械装置，如三维的X、Y、Z导轨以及特别设计的传送机械臂这些装置保证了机械臂的灵活性和准确性，以及对书籍的保护和存放，使取书放书能够安全有效地进行。
[0037]2、本发明提供的装置通过传送平台和引导板以及挡板使书完好无损地放到寄存书架。可实现全自动化，极大地降低了人类图书馆员的劳动强度。
[0038]3、本发明提供的装置可应用于普通图书馆，不需要对图书馆内书架进行改造，有良好的适应性。
【附图说明】
[0039]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0040]图1为本发明提供的装置的整体结构图；
[0041]图2为本发明提供的装置中机械臂部分侧视图；
[0042]图3为本发明提供的装置中机械臂细节图；
[0043]图4为本发明提供的装置机械臂俯视图；
[0044]图5为本发明提供的装置滚轮部分俯视细节图；
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