本發(fā)明涉及一種智能圖書整理機器人，屬于機器人技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前學(xué)校、社會上的圖書館圖書每月都有上萬次的借出和歸還，這對圖書館的管理人員來說無疑是一個很大的負擔，全手工操作，不僅工作量大，而且效率較低。人力對圖書整理具有滯后性，大大的降低了圖書館運行的效率，圖書館的書籍不能夠時時保持整齊，不利于讀者對圖書館藏書的檢索、閱讀以及保證書籍與其登記位置的對應(yīng)統(tǒng)一。針對這種現(xiàn)狀，智能圖書管理機器人可以代替人力，讓機器人來對圖書進行識別分類，再把分類好的圖書送到相應(yīng)的書架上，以達到減少人力、降低工作強度、提高工作效率的目的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種智能圖書整理機器人，以解決歸還圖書的原始位置的定位和完成整個圖書的抓取和擺放的一些問題。隨著大數(shù)據(jù)時代的發(fā)展和工業(yè)的改革，信息化已融入現(xiàn)代社會的方方面面，高效的工作可以由智能機器人代替。本圖書管理機器人具有靈活的行走轉(zhuǎn)向功能、抬升功能、抓取功能以及眾多的傳感器輔助，可以完成對目標位置、目標圖書的處理。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種智能圖書整理機器人包括鏤空底盤、底盤外殼5、存書箱3、獨立驅(qū)動輪、四輪轉(zhuǎn)動驅(qū)動系統(tǒng)、升降系統(tǒng)、機械臂、夾持系統(tǒng)等。輪子轉(zhuǎn)動系統(tǒng)安裝在鏤空底盤上，四個獨立驅(qū)動輪分別和輪子轉(zhuǎn)動系統(tǒng)連接，底盤外殼5安裝在鏤空底盤上，存書箱3安置在底盤外殼上，升降系統(tǒng)安裝在鏤空底盤上，機械臂安裝在升降系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動盤上，夾持系統(tǒng)安裝在機械臂上。

所述的鏤空底盤由支撐架14、底盤上支架15、蓄電池16、底盤下支架17、支撐柱18、支撐板Ⅱ25、支撐板Ⅲ26、尋跡傳感器27、攝像頭及超聲波傳感器29、輪子支撐架33組成。支撐架14固定在底盤上支架15上；底盤上支架15和底盤下支架17之間通過8個支撐柱18連接；蓄電池16安裝在支撐板Ⅲ26上，支撐板Ⅲ26固定在底盤下支架17上；尋跡傳感器27和攝像頭及超聲波傳感器29安裝在支撐板Ⅱ25上；輪子支撐架33安裝在底盤下支架17上。

考慮到抬升機構(gòu)對整機穩(wěn)定性造成的影響以及整機重量的控制，所述的鏤空底盤采用上下板鏤空加支撐柱連接的方式，既使底盤較大又能讓重量減輕。在豎直支撐桿跟隨機器人運動的時候會產(chǎn)生重心傾斜以及輕微振動，行走機構(gòu)底盤較低，可以起到穩(wěn)定的作用。底盤上面有抓取機構(gòu)的豎直運動導(dǎo)桿，導(dǎo)桿是機械臂和抓取機構(gòu)的Z軸運動導(dǎo)向、支撐機構(gòu)，長度可根據(jù)實際書架高度調(diào)整，調(diào)整值大約140~200cm。蓄電池的安裝對稱分布在兩側(cè)，起到了重心下移的效果。支撐架14上放置有4個存書箱3，存書箱為扇形，中間有分隔擋板，防止書籍倒塌。底盤外殼5材質(zhì)為亞克力，其特點是透光性能好、堅固、顏色純正、色彩豐富、美觀平整、使用壽命長、不影響使用等。

所述獨立驅(qū)動輪包括輪子4、固定塊Ⅰ34、轉(zhuǎn)動桿35、固定塊Ⅱ36、步進電機Ⅱ37、電機桿38、齒輪組Ⅰ39、輪桿40、固定塊Ⅲ41、獨立驅(qū)動輪支架42、固定塊Ⅳ43；兩個輪子4之間通過輪桿40連接，輪桿固定在獨立驅(qū)動輪支架42上；步進電機Ⅱ37和齒輪組Ⅰ39通過電機桿38連接，齒輪組Ⅰ39中的兩個齒輪分別固定在電機桿38和輪桿40上并且嚙合；固定塊Ⅰ34和推桿Ⅱ32通過螺栓固定，固定塊Ⅰ34和轉(zhuǎn)動桿35螺釘連接，并且轉(zhuǎn)動桿35隨固定塊Ⅰ34轉(zhuǎn)動；固定塊Ⅱ36是用于固定整個輪組固定在底盤上的，固定塊Ⅱ36和輪子支撐架33連接；固定塊Ⅲ41用于連接轉(zhuǎn)動桿35和獨立驅(qū)動輪支架42；固定塊Ⅳ43固定在輪子支撐架33上。

所述的四輪轉(zhuǎn)動驅(qū)動系統(tǒng)包括滑桿Ⅰ22、絲桿23、支撐板Ⅰ24、滑塊28、推桿Ⅰ30、連接螺釘31、推桿Ⅱ32；四個滑桿Ⅰ22固定在支撐板Ⅰ24上，絲桿23固定在支撐板Ⅰ24上，滑塊28和絲桿23嚙合，并且固定在4個滑桿Ⅰ22上，單向滑動，滑塊系統(tǒng)分為上下兩層，分別控制前后輪組的轉(zhuǎn)動；推桿Ⅰ30固定在滑塊28上，中間通過螺栓連接，可相對圓周轉(zhuǎn)動，推桿Ⅱ32和推桿Ⅰ30之間通過連接螺釘31連接，運動關(guān)系同上。

圖書館地面較為平坦，采用普通滾輪作為行走機構(gòu)即可滿足需求。由于圖書館具有書架較多、間隔距離較小，不利于機器人整體轉(zhuǎn)向的工作環(huán)境特點，在每個行走側(cè)采用了帶有獨立驅(qū)動電機和差速機構(gòu)的雙輪胎設(shè)計，通過車體內(nèi)部絲桿帶動桿件機構(gòu)調(diào)整車輪協(xié)同步進電機的驅(qū)動可實現(xiàn)車體的全方位轉(zhuǎn)向。四個雙輪均布機器人四周，除了能很好地支撐機器人的重量外，能及時根據(jù)尋跡路線調(diào)整實際的路線，減少定位誤差。每個輪子都有驅(qū)動電機驅(qū)動其中一個輪子運動。輪子的轉(zhuǎn)向由平面桿件機構(gòu)驅(qū)動，機構(gòu)簡單，功能實現(xiàn)起來較為容易。在豎直支撐桿跟隨機器人運動的時候會產(chǎn)生重心傾斜以及輕微振動，行走機構(gòu)底盤較低，可以起到穩(wěn)定的作用。電機控制絲桿轉(zhuǎn)動，然后帶動滑塊平移，滑塊平移的同時，也帶動了推桿的運動，推桿可以帶動輪組的轉(zhuǎn)動，輪組分別以順、逆時針的旋轉(zhuǎn)，可以旋轉(zhuǎn)呈“菱形位”，這樣能夠原地旋轉(zhuǎn)。如果要實現(xiàn)運動轉(zhuǎn)彎，可以用差速原理，即左右輪轉(zhuǎn)速不同來實現(xiàn)，因為每個輪都是獨立驅(qū)動的。

所述的升降系統(tǒng)包括機械臂支撐盤6、升降盤齒輪7、齒條桿8、連接片9、步進電機Ⅰ11、轉(zhuǎn)動盤齒輪13、轉(zhuǎn)動盤19、電機放置盤20。齒條桿8有4個分別固定在底盤上支架15上，它們之間的首尾端部分用連接片9進行連接；步進電機Ⅰ11和升降盤齒輪7連接，齒輪7和齒條桿8嚙合，可相對垂直運動；步進電機Ⅰ11和轉(zhuǎn)動盤齒輪13連接，轉(zhuǎn)動盤齒輪13和轉(zhuǎn)動盤19嚙合，用于圍繞齒條桿8作旋轉(zhuǎn)運動，機械臂支撐盤6和轉(zhuǎn)動盤19之間為相互可轉(zhuǎn)動的關(guān)系，連接為垂直方向的約束。

升降機構(gòu)包括轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)盤、機械臂以及連接在機械臂上的抓取模塊。該機構(gòu)通過電機傳動可以讓轉(zhuǎn)盤360度旋轉(zhuǎn)；機械臂采取多自由度方案以適應(yīng)各種角度擺放的圖書（即精確定位目標圖書）；抬升機構(gòu)軌道建立在直立的桿上，由電機驅(qū)動，升降較為方便。抬升機構(gòu)解決了書架層之間高度差不同的問題，采用多自由度的設(shè)計，最大抬升高度由升降桿的高度決定，升降桿高度由實際的書架高度確定。

所述機械臂包括機械臂節(jié)Ⅰ2、機械臂節(jié)Ⅱ10、步進電機Ⅰ11、電機蓋12、工字形關(guān)節(jié)21。機械臂節(jié)Ⅰ2通過螺栓連接在機械臂支撐盤6上，機械臂節(jié)Ⅰ2臂端放入步進電機Ⅰ11，兩端蓋上電機蓋12，可利用電機驅(qū)動運動；機械臂節(jié)Ⅰ2和機械臂節(jié)Ⅱ10之間通過工字形關(guān)節(jié)21連接。

所述夾持系統(tǒng)包括撥書片1、摩擦輪44、掃描儀45、夾書板46、固定桿Ⅰ47、推桿Ⅲ48、齒輪架Ⅰ49、齒輪架Ⅱ50、電機盒51、固定桿Ⅱ52、步進電機Ⅲ53、齒輪組Ⅱ54、滑桿Ⅱ55。固定桿Ⅱ52和固定桿Ⅰ47分別焊接在撥書片1和夾書板46上，固定桿Ⅱ52和固定桿Ⅰ47都連接齒輪組Ⅱ54，齒輪組由電機直接驅(qū)動；掃描儀45安裝在撥書片1上；摩擦輪44安裝在夾書板46的末端；推桿Ⅲ48兩端分別連接齒輪和固定桿Ⅱ52；齒輪組Ⅱ54均安裝在齒輪架Ⅰ49和齒輪架Ⅱ50上；電機盒51固定在齒輪架Ⅰ49上，步進電機Ⅲ53直接和齒輪組Ⅱ54連接；滑桿Ⅱ55安裝在齒輪架Ⅰ49上，末端連接齒輪架Ⅱ。

普通圖書由于重量較輕，桿件機構(gòu)足以支撐其重量，夾持機系統(tǒng)采用了多電機驅(qū)動的方式來操作抓取機構(gòu)夾取和放置圖書。首先，為了輔助夾取裝置順利加持住圖書，外層增加了輔助機構(gòu)——縫隙擴展裝置，外置有視覺傳感器，其作用是擴張目標圖書和旁邊圖書的距離，給夾取裝置提供較大的操作空間，方便夾取裝置的工作。機械臂運動可以為抓取機構(gòu)提供更大的工作角度，比如在抓取不規(guī)整擺放書箱的情況下可以更準確地定位書本的位置。機械臂的可轉(zhuǎn)動角度為0°~270°，能夠?qū)崿F(xiàn)較大范圍的工作。

本發(fā)明的工作原理是：用步進電機直驅(qū)的方式驅(qū)動4個輪組、轉(zhuǎn)動機構(gòu)、機械臂以及夾持機構(gòu)；每個輪組都有一個電機直接驅(qū)動，所以輪子角速度方向和轉(zhuǎn)速都不同，可實現(xiàn)在平地上的差速旋轉(zhuǎn)或者直走；轉(zhuǎn)動機構(gòu)主要功能是控制四個輪組同時轉(zhuǎn)動，但是每個輪組的轉(zhuǎn)動方向都不同，以達到原地旋轉(zhuǎn)的效果；機械臂的可轉(zhuǎn)動角度為0°~270°，三個電機控制臂節(jié)旋轉(zhuǎn)，夾持機構(gòu)的可運動范圍就達到了700°左右；抬升機構(gòu)運動有兩種：分別是水平旋轉(zhuǎn)和垂直運動，水平旋轉(zhuǎn)配合底盤的運動就能實現(xiàn)掃碼等復(fù)雜工作，垂直運動和機械臂的配合能使取書和放書動作得以實現(xiàn)；夾持機構(gòu)通過電機和齒輪的配合使撥書片能夠?qū)崿F(xiàn)平移。多自由度的運動是本機器人的主要工作方式。

本發(fā)明的有益效果是：

1、底盤及其運動機構(gòu)具有原地旋轉(zhuǎn)，精確運動的功能；

2、抬升機構(gòu)穩(wěn)定性好，上升下降精確；

3、夾持機構(gòu)能夠?qū)D書分類，識別，夾持效果好，運動角度大；

4、利用機器人代替人工完成圖書上下架、搬運、分類、查重和貼條碼等操作，其執(zhí)行速度快，效率高，可以滿足圖書館日常管理工作的需要；

5、高效的圖書館整理機器人有較高的市場推廣價值及應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明去掉外殼以及存書箱的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明仰視圖；

圖4是本發(fā)明底盤機構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明輪組示意圖；

圖6是本發(fā)明夾持機構(gòu)示意圖；

圖中：1-撥書片，2-機械臂節(jié)Ⅰ，3-存書箱，4-輪子，5-底盤外殼，6-機械臂支撐盤，7-升降盤齒輪，8-齒條桿，9-連接片，10-機械臂節(jié)Ⅱ，11-步進電機Ⅰ，12-電機蓋，13-轉(zhuǎn)動盤齒輪，14-支撐架，15-底盤上支架，16-蓄電池，17-底盤下支架，18-支撐柱，19-轉(zhuǎn)動盤，20-電機放置盤，21-工字形關(guān)節(jié)，22-滑桿Ⅰ，23-絲桿，24-支撐板Ⅰ，25-支撐板Ⅱ，26-支撐板Ⅲ，27-尋跡傳感器，28-滑塊，29-攝像頭及超聲波傳感器，30-推桿Ⅰ，31-連接螺釘，32-推桿Ⅱ，33-輪子支撐架，34-固定塊Ⅰ，35-轉(zhuǎn)動桿，36-固定塊Ⅱ，37-步進電機Ⅱ，38-電機桿，39-齒輪組Ⅰ，40-輪桿，41-固定塊Ⅲ，42-獨立驅(qū)動輪支架，43-固定塊Ⅳ，44-摩擦輪，45-掃描儀，46-夾書板，47-固定桿Ⅰ，48-推桿Ⅲ，49-齒輪架Ⅰ，50-齒輪架Ⅱ，51-電機盒，52-固定桿Ⅱ，53-步進電機Ⅲ，54-齒輪組Ⅱ，55-滑桿Ⅱ。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式，對本發(fā)明作進一步說明。

實施例1：一種智能圖書整理機器人包括鏤空底盤、底盤外殼5、存書箱3、獨立驅(qū)動輪、四輪轉(zhuǎn)動驅(qū)動系統(tǒng)、升降系統(tǒng)、機械臂、夾持系統(tǒng)等。輪子轉(zhuǎn)動系統(tǒng)安裝在鏤空底盤上，四個獨立驅(qū)動輪分別和輪子轉(zhuǎn)動系統(tǒng)連接，底盤外殼5安裝在鏤空底盤上，存書箱3安置在底盤外殼上，升降系統(tǒng)安裝在鏤空底盤上，機械臂安裝在升降系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動盤上，夾持系統(tǒng)安裝在機械臂上。

所述的鏤空底盤由支撐架14、底盤上支架15、蓄電池16、底盤下支架17、支撐柱18、支撐板Ⅱ25、支撐板Ⅲ26、尋跡傳感器27、攝像頭及超聲波傳感器29、輪子支撐架33組成。支撐架14固定在底盤上支架15上；底盤上支架15和底盤下支架17之間通過8個支撐柱18連接；蓄電池16安裝在支撐板Ⅲ26上，支撐板Ⅲ26固定在底盤下支架17上；尋跡傳感器27和攝像頭及超聲波傳感器29安裝在支撐板Ⅱ25上；輪子支撐架33安裝在底盤下支架17上。

考慮到抬升機構(gòu)對整機穩(wěn)定性造成的影響以及整機重量的控制，所述的鏤空底盤采用上下板鏤空加支撐柱連接的方式，既使底盤較大又能讓重量減輕。在豎直支撐桿跟隨機器人運動的時候會產(chǎn)生重心傾斜以及輕微振動，行走機構(gòu)底盤較低，可以起到穩(wěn)定的作用。底盤上面有抓取機構(gòu)的豎直運動導(dǎo)桿，導(dǎo)桿是機械臂和抓取機構(gòu)的Z軸運動導(dǎo)向、支撐機構(gòu)，長度可根據(jù)實際書架高度調(diào)整，調(diào)整值大約140~200cm。蓄電池的安裝對稱分布在兩側(cè)，起到了重心下移的效果。支撐架14上放置有4個存書箱3，存書箱為扇形，中間有分隔擋板，防止書籍倒塌。底盤外殼5材質(zhì)為亞克力，其特點是透光性能好、堅固、顏色純正、色彩豐富、美觀平整、使用壽命長、不影響使用等。

所述獨立驅(qū)動輪包括輪子4、固定塊Ⅰ34、轉(zhuǎn)動桿35、固定塊Ⅱ36、步進電機Ⅱ37、電機桿38、齒輪組Ⅰ39、輪桿40、固定塊Ⅲ41、獨立驅(qū)動輪支架42、固定塊Ⅳ43；兩個輪子4之間通過輪桿40連接，輪桿固定在獨立驅(qū)動輪支架42上；步進電機Ⅱ37和齒輪組Ⅰ39通過電機桿38連接，齒輪組Ⅰ39中的兩個齒輪分別固定在電機桿38和輪桿40上并且嚙合；固定塊Ⅰ34和推桿Ⅱ32通過螺栓固定，固定塊Ⅰ34和轉(zhuǎn)動桿35螺釘連接，并且轉(zhuǎn)動桿35隨固定塊Ⅰ34轉(zhuǎn)動；固定塊Ⅱ36是用于固定整個輪組固定在底盤上的，固定塊Ⅱ36和輪子支撐架33連接；固定塊Ⅲ41用于連接轉(zhuǎn)動桿35和獨立驅(qū)動輪支架42；固定塊Ⅳ43固定在輪子支撐架33上。

所述的四輪轉(zhuǎn)動驅(qū)動系統(tǒng)包括滑桿Ⅰ22、絲桿23、支撐板Ⅰ24、滑塊28、推桿Ⅰ30、連接螺釘31、推桿Ⅱ32；四個滑桿Ⅰ22固定在支撐板Ⅰ24上，絲桿23固定在支撐板Ⅰ24上，滑塊28和絲桿23嚙合，并且固定在4個滑桿Ⅰ22上，單向滑動，滑塊系統(tǒng)分為上下兩層，分別控制前后輪組的轉(zhuǎn)動；推桿Ⅰ30固定在滑塊28上，中間通過螺栓連接，可相對圓周轉(zhuǎn)動，推桿Ⅱ32和推桿Ⅰ30之間通過連接螺釘31連接，運動關(guān)系同上。

圖書館地面較為平坦，采用普通滾輪作為行走機構(gòu)即可滿足需求。由于圖書館具有書架較多、間隔距離較小，不利于機器人整體轉(zhuǎn)向的工作環(huán)境特點，在每個行走側(cè)采用了帶有獨立驅(qū)動電機和差速機構(gòu)的雙輪胎設(shè)計，通過車體內(nèi)部絲桿帶動桿件機構(gòu)調(diào)整車輪協(xié)同步進電機的驅(qū)動可實現(xiàn)車體的全方位轉(zhuǎn)向。四個雙輪均布機器人四周，除了能很好地支撐機器人的重量外，能及時根據(jù)尋跡路線調(diào)整實際的路線，減少定位誤差。每個輪子都有驅(qū)動電機驅(qū)動其中一個輪子運動。輪子的轉(zhuǎn)向由平面桿件機構(gòu)驅(qū)動，機構(gòu)簡單，功能實現(xiàn)起來較為容易。在豎直支撐桿跟隨機器人運動的時候會產(chǎn)生重心傾斜以及輕微振動，行走機構(gòu)底盤較低，可以起到穩(wěn)定的作用。電機控制絲桿轉(zhuǎn)動，然后帶動滑塊平移，滑塊平移的同時，也帶動了推桿的運動，推桿可以帶動輪組的轉(zhuǎn)動，輪組分別以順、逆時針的旋轉(zhuǎn)，可以旋轉(zhuǎn)呈“菱形位”，這樣能夠原地旋轉(zhuǎn)。如果要實現(xiàn)運動轉(zhuǎn)彎，可以用差速原理，即左右輪轉(zhuǎn)速不同來實現(xiàn)，因為每個輪都是獨立驅(qū)動的。

所述的升降系統(tǒng)包括機械臂支撐盤6、升降盤齒輪7、齒條桿8、連接片9、步進電機Ⅰ11、轉(zhuǎn)動盤齒輪13、轉(zhuǎn)動盤19、電機放置盤20。齒條桿8有4個分別固定在底盤上支架15上，它們之間的首尾端部分用連接片9進行連接；步進電機Ⅰ11和升降盤齒輪7連接，齒輪7和齒條桿8嚙合，可相對垂直運動；步進電機Ⅰ11和轉(zhuǎn)動盤齒輪13連接，轉(zhuǎn)動盤齒輪13和轉(zhuǎn)動盤19嚙合，用于圍繞齒條桿8作旋轉(zhuǎn)運動，機械臂支撐盤6和轉(zhuǎn)動盤19之間為相互可轉(zhuǎn)動的關(guān)系，連接為垂直方向的約束。

升降機構(gòu)包括轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)盤、機械臂以及連接在機械臂上的抓取模塊。該機構(gòu)通過電機傳動可以讓轉(zhuǎn)盤360度旋轉(zhuǎn)；機械臂采取多自由度方案以適應(yīng)各種角度擺放的圖書（即精確定位目標圖書）；抬升機構(gòu)軌道建立在直立的桿上，由電機驅(qū)動，升降較為方便。抬升機構(gòu)解決了書架層之間高度差不同的問題，采用多自由度的設(shè)計，最大抬升高度由升降桿的高度決定，升降桿高度由實際的書架高度確定。

所述機械臂包括機械臂節(jié)Ⅰ2、機械臂節(jié)Ⅱ10、步進電機Ⅰ11、電機蓋12、工字形關(guān)節(jié)21。機械臂節(jié)Ⅰ2通過螺栓連接在機械臂支撐盤6上，機械臂節(jié)Ⅰ2臂端放入步進電機Ⅰ11，兩端蓋上電機蓋12，可利用電機驅(qū)動運動；機械臂節(jié)Ⅰ2和機械臂節(jié)Ⅱ10之間通過工字形關(guān)節(jié)21連接。

所述夾持系統(tǒng)包括撥書片1、摩擦輪44、掃描儀45、夾書板46、固定桿Ⅰ47、推桿Ⅲ48、齒輪架Ⅰ49、齒輪架Ⅱ50、電機盒51、固定桿Ⅱ52、步進電機Ⅲ53、齒輪組Ⅱ54、滑桿Ⅱ55。固定桿Ⅱ52和固定桿Ⅰ47分別焊接在撥書片1和夾書板46上，固定桿Ⅱ52和固定桿Ⅰ47都連接齒輪組Ⅱ54，齒輪組由電機直接驅(qū)動；掃描儀45安裝在撥書片1上；摩擦輪44安裝在夾書板46的末端；推桿Ⅲ48兩端分別連接齒輪和固定桿Ⅱ52；齒輪組Ⅱ54均安裝在齒輪架Ⅰ49和齒輪架Ⅱ50上；電機盒51固定在齒輪架Ⅰ49上，步進電機Ⅲ53直接和齒輪組Ⅱ54連接；滑桿Ⅱ55安裝在齒輪架Ⅰ49上，末端連接齒輪架Ⅱ。

普通圖書由于重量較輕，桿件機構(gòu)足以支撐其重量，夾持機系統(tǒng)采用了多電機驅(qū)動的方式來操作抓取機構(gòu)夾取和放置圖書。首先，為了輔助夾取裝置順利加持住圖書，外層增加了輔助機構(gòu)——縫隙擴展裝置，外置有視覺傳感器，其作用是擴張目標圖書和旁邊圖書的距離，給夾取裝置提供較大的操作空間，方便夾取裝置的工作。機械臂運動可以為抓取機構(gòu)提供更大的工作角度，比如在抓取不規(guī)整擺放書箱的情況下可以更準確地定位書本的位置。機械臂的可轉(zhuǎn)動角度為0°~270°，能夠?qū)崿F(xiàn)較大范圍的工作。

實施例2：一種智能圖書整理機器人包括鏤空底盤、底盤外殼5、存書箱3、獨立驅(qū)動輪、四輪轉(zhuǎn)動驅(qū)動系統(tǒng)、升降系統(tǒng)、機械臂、夾持系統(tǒng)等。輪子轉(zhuǎn)動系統(tǒng)安裝在鏤空底盤上，四個獨立驅(qū)動輪分別和輪子轉(zhuǎn)動系統(tǒng)連接，底盤外殼5安裝在鏤空底盤上，存書箱3安置在底盤外殼上，升降系統(tǒng)安裝在鏤空底盤上，機械臂安裝在升降系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動盤上，夾持系統(tǒng)安裝在機械臂上。

所述夾持系統(tǒng)包括撥書片1、摩擦輪44、掃描儀45、夾書板46、固定桿Ⅰ47、推桿Ⅲ48、齒輪架Ⅰ49、齒輪架Ⅱ50、電機盒51、固定桿Ⅱ52、步進電機Ⅲ53、齒輪組Ⅱ54、滑桿Ⅱ55。固定桿Ⅱ52和固定桿Ⅰ47分別焊接在撥書片1和夾書板46上，固定桿Ⅱ52和固定桿Ⅰ47都連接齒輪組Ⅱ54，齒輪組由電機直接驅(qū)動；掃描儀45安裝在撥書片1上；摩擦輪44安裝在夾書板46的末端；推桿Ⅲ48兩端分別連接齒輪和固定桿Ⅱ52；齒輪組Ⅱ54均安裝在齒輪架Ⅰ49和齒輪架Ⅱ50上；電機盒51固定在齒輪架Ⅰ49上，步進電機Ⅲ53直接和齒輪組Ⅱ54連接；滑桿Ⅱ55安裝在齒輪架Ⅰ49上，末端連接齒輪架Ⅱ。

夾持系統(tǒng)工作時分為兩種狀態(tài)：第一種是夾取圖書的狀態(tài)，另外一種是放置書籍的狀態(tài)。夾取書籍時，撥書片1由電機、推桿驅(qū)動向中心點兩側(cè)平移，給目標圖書旁邊的圖書一個推力，使目標圖書兩側(cè)具有1~2cm的間隙，然后夾書板46和摩擦輪44向書內(nèi)部推進，利用摩擦輪上橡膠的摩擦力使目標圖書“吸附”到能容納圖書的艙內(nèi)，然后撥書片1再合攏，機械臂運動，電機驅(qū)動轉(zhuǎn)動盤齒輪13帶動轉(zhuǎn)動盤19在水平面上轉(zhuǎn)動，直至機械臂在4個存書箱3上方時停止，再驅(qū)動機械臂向下移，如果夾持裝置距離底部較遠，可以驅(qū)動轉(zhuǎn)盤上的電機和齒輪沿著轉(zhuǎn)盤沿齒條桿8下降，把目標書籍放置在存書箱3內(nèi)，完成取書過程；放置書籍時，機械臂運動取出圖書（取書過程和上述相同），機械臂先不動，電機驅(qū)動升降盤齒輪7沿轉(zhuǎn)盤沿齒條桿8平移上升，機械臂向上收縮，并且把書籍位置擺正，此時再驅(qū)動轉(zhuǎn)盤上升至合適位置，撥書片插進書籍中間并且往兩側(cè)平移，撥開圖書后，夾書板46和摩擦輪44推進，使目標圖書位置靠近書架內(nèi)部，然后再驅(qū)動摩擦輪44將書推至合適位置，完成放書過程。

實施例3：一種智能圖書整理機器人包括鏤空底盤、底盤外殼5、存書箱3、獨立驅(qū)動輪、四輪轉(zhuǎn)動驅(qū)動系統(tǒng)、升降系統(tǒng)、機械臂、夾持系統(tǒng)等。輪子轉(zhuǎn)動系統(tǒng)安裝在鏤空底盤上，四個獨立驅(qū)動輪分別和輪子轉(zhuǎn)動系統(tǒng)連接，底盤外殼5安裝在鏤空底盤上，存書箱3安置在底盤外殼上，升降系統(tǒng)安裝在鏤空底盤上，機械臂安裝在升降系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動盤上，夾持系統(tǒng)安裝在機械臂上。

所述的鏤空底盤由支撐架14、底盤上支架15、蓄電池16、底盤下支架17、支撐柱18、支撐板Ⅱ25、支撐板Ⅲ26、尋跡傳感器27、攝像頭及超聲波傳感器29、輪子支撐架33組成。支撐架14固定在底盤上支架15上；底盤上支架15和底盤下支架17之間通過8個支撐柱18連接；蓄電池16安裝在支撐板Ⅲ26上，支撐板Ⅲ26固定在底盤下支架17上；尋跡傳感器27和攝像頭及超聲波傳感器29安裝在支撐板Ⅱ25上；輪子支撐架33安裝在底盤下支架17上。

所述獨立驅(qū)動輪包括輪子4、固定塊Ⅰ34、轉(zhuǎn)動桿35、固定塊Ⅱ36、步進電機Ⅱ37、電機桿38、齒輪組Ⅰ39、輪桿40、固定塊Ⅲ41、獨立驅(qū)動輪支架42、固定塊Ⅳ43；兩個輪子4之間通過輪桿40連接，輪桿固定在獨立驅(qū)動輪支架42上；步進電機Ⅱ37和齒輪組Ⅰ39通過電機桿38連接，齒輪組Ⅰ39中的兩個齒輪分別固定在電機桿38和輪桿40上并且嚙合；固定塊Ⅰ34和推桿Ⅱ32通過螺栓固定，固定塊Ⅰ34和轉(zhuǎn)動桿35螺釘連接，并且轉(zhuǎn)動桿35隨固定塊Ⅰ34轉(zhuǎn)動；固定塊Ⅱ36是用于固定整個輪組固定在底盤上的，固定塊Ⅱ36和輪子支撐架33連接；固定塊Ⅲ41用于連接轉(zhuǎn)動桿35和獨立驅(qū)動輪支架42；固定塊Ⅳ43固定在輪子支撐架33上。

所述的四輪轉(zhuǎn)動驅(qū)動系統(tǒng)包括滑桿Ⅰ22、絲桿23、支撐板Ⅰ24、滑塊28、推桿Ⅰ30、連接螺釘31、推桿Ⅱ32；四個滑桿Ⅰ22固定在支撐板Ⅰ24上，絲桿23固定在支撐板Ⅰ24上，滑塊28和絲桿23嚙合，并且固定在4個滑桿Ⅰ22上，單向滑動，滑塊系統(tǒng)分為上下兩層，分別控制前后輪組的轉(zhuǎn)動；推桿Ⅰ30固定在滑塊28上，中間通過螺栓連接，可相對圓周轉(zhuǎn)動，推桿Ⅱ32和推桿Ⅰ30之間通過連接螺釘31連接，運動關(guān)系同上。

底盤上的輪組運動方式分為兩種：原地旋轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)彎和差速轉(zhuǎn)彎。原地旋轉(zhuǎn)式即轉(zhuǎn)彎是通過原地旋轉(zhuǎn)確定車頭方向，然后再直線行駛，直至下一個轉(zhuǎn)彎點。這種方式好處是可以利用有限的空間來實現(xiàn)精確的運動，但是缺點是運動較慢，確定方向需要輔助設(shè)施。其運動過程如下：電機控制絲桿轉(zhuǎn)動，然后帶動滑塊平移，滑塊平移的同時，也帶動了推桿的運動，推桿可以帶動輪組的轉(zhuǎn)動，輪組分別以順、逆時針的旋轉(zhuǎn)，可以旋轉(zhuǎn)呈“菱形位”，每個輪組自行驅(qū)動輪子運動，只要運動方向一致，那么這樣能夠原地旋轉(zhuǎn)。差速轉(zhuǎn)彎可以邊走邊轉(zhuǎn)彎，但是只能在空間較大的平面運動，差速只需要根據(jù)左右兩輪的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)方向；固定運動軌跡時，只需要根據(jù)算法調(diào)節(jié)左右兩輪的角速度以及曲率半徑就能實現(xiàn)了。

以上結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作了詳細說明，但是本發(fā)明并不限于上述實施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。