圖書自主取放機(jī)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)器人，具體涉及一種圖書自主取放機(jī)構(gòu)，尤其是適用于圖書館圖書全自動(dòng)借還和整理實(shí)現(xiàn)的機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代圖書館藏書量的不斷增加，圖書管理將是一項(xiàng)越來越艱辛的工作。僅靠傳統(tǒng)的人工操作不僅將浪費(fèi)大量的時(shí)間、人力和財(cái)力，還會(huì)不可避免地出現(xiàn)很多錯(cuò)誤，帶來不必要的麻煩。盡管現(xiàn)在已經(jīng)有很多圖書館采用貼條形碼或RFID技術(shù)輔助圖書的識(shí)別與管理，但這只是稍稍提高了效率，并沒有從根本上解決問題。這時(shí)，以機(jī)器人為基礎(chǔ)的運(yùn)營(yíng)自動(dòng)化就成為了圖書館未來發(fā)展的必然趨勢(shì)。
[0003]機(jī)器人代替人類員工完成圖書的上下架、借取、歸還、查錯(cuò)查重和其他管理操作，其執(zhí)行效率高，正確率高，完全可以滿足圖書館日常管理工作的需要。而目前關(guān)于這方面的研究并不多，且大多需要改造書架，實(shí)施難度大；或者單純地用機(jī)械夾取手模擬人手，不但機(jī)構(gòu)復(fù)雜、可行性低，而且實(shí)現(xiàn)的功能少，無法實(shí)現(xiàn)圖書館圖書機(jī)器管理的完全自動(dòng)化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種圖書自主取放機(jī)構(gòu)。
[0005]根據(jù)本發(fā)明提供的一種圖書自主取放機(jī)構(gòu)，包括導(dǎo)軌組合、寄存書架，其特征在于，還包括滾輪機(jī)械臂、平臺(tái)；
[0006]滾輪機(jī)械臂的前端朝向外部書架，后端朝向寄存書架；滾輪機(jī)械臂包括若干開合臂組；每個(gè)開合臂組內(nèi)包括兩個(gè)開合臂，開合臂組通過所述兩個(gè)開合臂的遠(yuǎn)離和靠近實(shí)現(xiàn)開合運(yùn)動(dòng)，所述兩個(gè)開合臂的相對(duì)面上均設(shè)置有用來轉(zhuǎn)動(dòng)以傳送圖書的滾輪，
[0007]用于為圖書提供支撐的平臺(tái)位于所述兩個(gè)開合臂之間間隙的下方；
[0008]導(dǎo)軌組合主要由三個(gè)導(dǎo)軌組成，使?jié)L輪機(jī)械臂實(shí)現(xiàn)三維運(yùn)動(dòng)；
[0009]寄存書架的開口朝向外部書架。
[0010]優(yōu)選地，開合臂組的數(shù)量為兩組，其中，較為靠近寄存書架的開合臂組記為內(nèi)機(jī)械手，較為遠(yuǎn)離寄存書架的開合臂組記為外機(jī)械手；
[0011]由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的內(nèi)機(jī)械手與外機(jī)械手沿前后方向依次設(shè)置；內(nèi)機(jī)械手的后端朝向寄存書架，內(nèi)機(jī)械手的前端朝向外機(jī)械手的后端，外機(jī)械手的前端朝向外部書架；
[0012]開合臂組中的兩個(gè)開合臂鏡像對(duì)稱地分別設(shè)置在左右兩側(cè)；
[0013]外機(jī)械手中兩個(gè)開合臂的前端分別延伸出一外夾板，構(gòu)成一對(duì)用于夾取圖書的外夾板；
[0014]內(nèi)機(jī)械手中兩個(gè)開合臂的后端分別延伸出一內(nèi)夾板，構(gòu)成一對(duì)用于夾取圖書的內(nèi)夾板。
[0015]優(yōu)選地，一對(duì)外夾板中的兩個(gè)外夾板均為正圓弧形，且凸弧面相對(duì)；一對(duì)內(nèi)夾板中的兩個(gè)內(nèi)夾板均為正圓弧形，且凸弧面相對(duì)。
[0016]優(yōu)選地，每組開合臂組中的兩個(gè)開合臂相對(duì)面的對(duì)應(yīng)位置處分別設(shè)置一滾輪，構(gòu)成一對(duì)滾輪；每對(duì)滾輪之間的間距能夠變化；滾輪由滾輪馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。
[0017]優(yōu)選地，滾輪的軸向?yàn)榇怪狈较?；滾輪的中心軸的兩端分別連接安裝支架的兩端，安裝支架通過彈簧連接開合臂的內(nèi)側(cè)面；彈簧的形變形成每對(duì)滾輪之間的間距的變化。
[0018]優(yōu)選地，彈簧穿在導(dǎo)向桿上，導(dǎo)向桿的外端連接開合臂的內(nèi)側(cè)面，導(dǎo)向桿的內(nèi)端伸入安裝支架的通孔內(nèi)。
[0019]優(yōu)選地，平臺(tái)水平設(shè)置且表面光滑以允許圖書在平臺(tái)上表面滑動(dòng)；平臺(tái)的長(zhǎng)度使得平臺(tái)從寄存書架底面延伸至外部書架底面。
[0020]優(yōu)選地，導(dǎo)軌組合包括X軸導(dǎo)軌、Y軸導(dǎo)軌以及Z軸導(dǎo)軌；滾輪機(jī)械臂在步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)下，能夠沿平行于寄存書架朝向方向、垂直于寄存書架朝向方向進(jìn)行水平運(yùn)動(dòng)，并能夠沿垂直于地面的豎直方向進(jìn)行升降運(yùn)動(dòng)。
[0021]優(yōu)選地，還包括取書控制裝置，所述取書控制裝置用于實(shí)現(xiàn)如下控制:
[0022]滾輪機(jī)械臂在攝像頭的引導(dǎo)下，通過導(dǎo)軌組合運(yùn)動(dòng)，到達(dá)目標(biāo)圖書所在的位置，使平臺(tái)和目標(biāo)圖書所在層的底面構(gòu)成一個(gè)連續(xù)的面，使得目標(biāo)圖書能夠通過這個(gè)連續(xù)的面從外部書架到達(dá)外機(jī)械手內(nèi)部；
[0023]通過作為撐開夾緊裝置電機(jī)使外機(jī)械手的兩個(gè)外夾板前端分別對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)圖書與左右鄰接圖書的縫隙，然后使外機(jī)械手向前移動(dòng)，使兩外夾板前端分別插入目標(biāo)圖書與左右鄰接圖書的縫隙中；
[0024]通過撐開夾緊裝置使外機(jī)械手的兩個(gè)外夾板前端夾緊圖書，然后通過Y軸導(dǎo)軌使外機(jī)械手向后移動(dòng)，使目標(biāo)圖書移出，漸漸脫離其他圖書并移動(dòng)到平臺(tái)上，此時(shí)目標(biāo)圖書后半部分仍未脫離其他圖書；
[0025]通過撐開夾緊裝置使外機(jī)械手的兩個(gè)外夾板前端松開圖書，由于目標(biāo)圖書后半部分仍未脫離其他圖書，故目標(biāo)圖書保持直立狀態(tài)不會(huì)倒下；然后啟動(dòng)外機(jī)械手的滾輪馬達(dá)驅(qū)使使?jié)L輪轉(zhuǎn)動(dòng)，并使外機(jī)械手向前移動(dòng)，直到目標(biāo)圖書書背部分移動(dòng)到最靠前的一對(duì)滾輪的中間，此時(shí)通過撐開夾緊裝置使外機(jī)械手夾緊，從而目標(biāo)圖書被滾輪移動(dòng)到外機(jī)械手后方，滾輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0026]使平臺(tái)對(duì)準(zhǔn)寄存書架的一層；
[0027]通過撐開夾緊裝置使內(nèi)機(jī)械手張開至外機(jī)械手所張開的寬度，并開啟外機(jī)械手和內(nèi)機(jī)械手上的所有滾輪，將目標(biāo)圖書從外機(jī)械手后部傳送至內(nèi)機(jī)械手內(nèi)，再傳送至寄存書架內(nèi)部；
[0028]通過撐開夾緊裝置使內(nèi)機(jī)械手在略微張開以松開目標(biāo)圖書，使內(nèi)夾板從寄存書架隔層中抽出。
[0029]優(yōu)選地，還包括還書控制裝置，所述還書控制裝置用于進(jìn)行如下控制:
[0030]滾輪機(jī)械臂在攝像頭的引導(dǎo)下，通過導(dǎo)軌組合運(yùn)動(dòng)，到達(dá)待還圖書所在的位置，使平臺(tái)和待還圖書所在層的底面構(gòu)成一個(gè)連續(xù)的面，使得待還圖書能夠通過這個(gè)連續(xù)的面從寄存書架到內(nèi)機(jī)械手內(nèi)部；
[0031]通過作為撐開夾緊裝置的電機(jī)使內(nèi)機(jī)械手的兩個(gè)內(nèi)夾板后端張開，向寄存書架內(nèi)運(yùn)動(dòng)，夾緊待還圖書，然后使內(nèi)機(jī)械手向前移動(dòng)，使待還圖書部分被移出；
[0032]通過撐開夾緊裝置使內(nèi)機(jī)械手的兩個(gè)內(nèi)夾板后端松開圖書，由于待還圖書后半部分仍未脫離寄存書架隔層，故待還圖書保持直立狀態(tài)不會(huì)倒下；然后啟動(dòng)內(nèi)機(jī)械手的滾輪馬達(dá)驅(qū)使?jié)L輪轉(zhuǎn)動(dòng)，并使內(nèi)機(jī)械手向前移動(dòng)，直到待還圖書書背部分移動(dòng)到最靠后的一對(duì)滾輪的中間，此時(shí)通過撐開夾緊裝置使內(nèi)機(jī)械手夾緊，從而待還圖書被橡膠滾輪移動(dòng)到內(nèi)機(jī)械手前方，橡膠滾輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0033]使外機(jī)械手的兩個(gè)外夾板前端對(duì)準(zhǔn)外部書架中待還圖書所對(duì)應(yīng)的縫隙，再使外夾板插入到目標(biāo)縫隙中；
[0034]通過撐開夾緊裝置使外機(jī)械手的兩個(gè)外夾板前端張開，將縫隙兩側(cè)的書逐漸撐開，張開程度至內(nèi)機(jī)械手所張開的寬度，停止運(yùn)動(dòng)；
[0035]開啟外機(jī)械手和內(nèi)機(jī)械手上的所有滾輪，將待還圖書從內(nèi)機(jī)械手前部傳送至外機(jī)械手內(nèi)，再傳送至外部書架所撐開縫隙內(nèi)，此時(shí)圖書部分進(jìn)入外部書架；
[0036]當(dāng)待還圖書脫離外機(jī)械手的最后一對(duì)滾輪后，外夾板仍處于夾緊狀態(tài)，使外機(jī)械手向外部書架的內(nèi)部運(yùn)動(dòng)，將待還圖書完全送入外部書架被撐開縫隙內(nèi)。
[0037]通過撐開夾緊裝置使外機(jī)械手的兩個(gè)外夾板前端略微張開以釋放待還圖書，使外夾板從外部書架縫隙中抽出。
[0038]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0039]1、本發(fā)明的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)用，可行性強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)性高而且較為美觀。它有一套完整的靈活的機(jī)械臂，包括機(jī)械手、平臺(tái)、前后擋板、撐開夾緊裝置、引導(dǎo)板、滾輪、寄存書架、撞針等等。這些裝置保證了機(jī)械臂的靈活性和準(zhǔn)確性，以及對(duì)書籍的保護(hù)和存放，使取書放書能夠安全有效地進(jìn)行。
[0040]2、本發(fā)明的機(jī)構(gòu)能夠根據(jù)書的位置自動(dòng)的通過X軸Y軸和Z軸進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而使機(jī)械手準(zhǔn)確無誤地取到書；然后通過平臺(tái)和引導(dǎo)板以及擋板使書完好無損地放到寄存書架?？蓪?shí)現(xiàn)全自動(dòng)化，極大地降低了人類圖書館員的勞動(dòng)強(qiáng)度。
[0041]3、本發(fā)明可應(yīng)用于普通圖書館，不需要對(duì)圖書館內(nèi)書架進(jìn)行改造，有