自動(dòng)碼垛圖書裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種自動(dòng)碼垛圖書裝置，包括控制裝置、傳送裝置、機(jī)械手和碼垛裝置，所述傳送裝置包括傳送帶、第一壓力傳感器和紅外傳感器，機(jī)械手包括中間支撐軸、手指、第二壓力傳感器和手臂；其中第一壓力傳感器、紅外傳感器、第二壓力傳感器的數(shù)據(jù)輸出端均接入控制裝置的信號輸入端，傳送帶、手指和手臂的電機(jī)驅(qū)動(dòng)端均接入控制裝置的控制端；第一壓力傳感器設(shè)置于傳送帶的表面，紅外傳感器設(shè)置于傳送帶末端側(cè)邊；機(jī)械手的多個(gè)手臂均勻分布于中間支撐軸的周圍，每個(gè)手臂的末端設(shè)置有手指，手指的底面設(shè)有第二壓力傳感器；碼垛裝置用于放置碼垛的圖書。本實(shí)用新型適用于圖書館、書店等場所，減輕管理員的勞動(dòng)量，提高工作效率，推動(dòng)圖書管理智能化建設(shè)。
【專利說明】自動(dòng)碼垛圖書裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于電子通信與自動(dòng)控制【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種自動(dòng)碼垛圖書裝置?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]我國大部分圖書館中圖書的碼垛還處在傳統(tǒng)階段，自動(dòng)化程度很低，圖書館的服務(wù)處于被動(dòng)，出書和借書的效率很低，造成了圖書館處理日常業(yè)務(wù)的壓力很大，借書人員操作繁瑣、任務(wù)量大。
[0003]碼垛技術(shù)是自動(dòng)化領(lǐng)域的一門新興技術(shù)，相比傳統(tǒng)的人工作業(yè)，碼垛機(jī)器人能大大提高工作效率，并保持工作環(huán)境的清潔。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，碼垛技術(shù)需要的自動(dòng)化程度越來越高，特別是機(jī)器人碼垛技術(shù)應(yīng)用漸為廣泛，已成為一種發(fā)展趨勢。未來的碼垛技術(shù)將向智能發(fā)展。碼垛機(jī)器人的工作效率是衡量一個(gè)機(jī)器人的價(jià)值，現(xiàn)有的碼垛機(jī)器人往往都是一只機(jī)械手獨(dú)立工作，其占地面積小、工作穩(wěn)定，但是工作效率不如幾只機(jī)械手同時(shí)工作的效率高。德國KUKA機(jī)器人(庫卡機(jī)器人)采用的碼垛工作站方案是集存三箱后，由定位調(diào)整裝置將其定位后發(fā)信號給機(jī)器人，機(jī)器人一次抓取產(chǎn)品到產(chǎn)品托盤進(jìn)行碼垛，以節(jié)省機(jī)械手往返的時(shí)間。但盡管如此，每三次集存后，還是需要浪費(fèi)一次往返的時(shí)間。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種工作效率高、操作簡便的自動(dòng)碼垛圖書裝置，能夠節(jié)省圖書館、書店的勞動(dòng)力，并提高圖書管理員的工作效率。
[0005]實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)解決方案為:一種自動(dòng)碼垛圖書裝置，包括控制裝置、傳送裝置、機(jī)械手和碼垛裝置，所述傳送裝置包括傳送帶、第一壓力傳感器和紅外傳感器，機(jī)械手包括中間支撐軸、手指、第二壓力傳感器和手臂；其中第一壓力傳感器、紅外傳感器、第二壓力傳感器的數(shù)據(jù)輸出端均接入控制裝置的信號輸入端，傳送帶、手指和手臂的電機(jī)驅(qū)動(dòng)端均接入控制裝置的控制端；所述第一壓力傳感器設(shè)置于傳送帶的表面，紅外傳感器設(shè)置于傳送帶末端側(cè)邊；機(jī)械手的多個(gè)手臂均勻分布于中間支撐軸的周圍，每個(gè)手臂的末端設(shè)置有手指，每個(gè)手指的底面設(shè)有第二壓力傳感器；所述碼垛裝置用于放置進(jìn)行碼垛的圖書；
[0006]所述控制裝置驅(qū)動(dòng)傳送帶運(yùn)行，并采集傳送裝置中紅外傳感器和第一壓力傳感器的信號，判斷傳送帶上圖書的狀態(tài)；控制裝置為機(jī)械手預(yù)設(shè)運(yùn)動(dòng)軌跡，并驅(qū)動(dòng)機(jī)械手中手指和手臂執(zhí)行對應(yīng)動(dòng)作，將圖書碼垛于碼垛裝置。
[0007]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為:(I)機(jī)械手軌跡可有多種設(shè)計(jì)，以適應(yīng)不同場地不同圖書的碼垛需要，適應(yīng)性強(qiáng)；(2)機(jī)械手有多只子機(jī)械手循環(huán)交替工作，提高了碼垛效率；(3)結(jié)構(gòu)簡單、零部件少，因此故障率低、性能可靠、占地面積小、保養(yǎng)維修簡單。【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是本實(shí)用新型自動(dòng)碼垛圖書裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖2是本實(shí)用新型自動(dòng)碼垛圖書裝置中傳送裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖3是本實(shí)用新型自動(dòng)碼垛圖書裝置中機(jī)械手的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖4是本實(shí)用新型自動(dòng)碼垛圖書裝置的碼垛裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]結(jié)合圖1?4，本實(shí)用新型自動(dòng)碼垛圖書裝置，包括控制裝置1、傳送裝置2、機(jī)械手3和碼垛裝置4，所述傳送裝置2包括傳送帶2-0、第一壓力傳感器2-1和紅外傳感器2-2，機(jī)械手3包括中間支撐軸3-0、手指3-1、第二壓力傳感器3-2和手臂3-3 ;其中第一壓力傳感器2-1、紅外傳感器2-2、第二壓力傳感器3-2的數(shù)據(jù)輸出端均接入控制裝置I的信號輸入端，傳送帶2-0、手指3-1和手臂3-3的電機(jī)驅(qū)動(dòng)端均接入控制裝置I的控制端；所述第一壓力傳感器2-1設(shè)置于傳送帶2-0的表面，紅外傳感器2-2設(shè)置于傳送帶2-0末端側(cè)邊；機(jī)械手3的多個(gè)手臂3-3均勻分布于中間支撐軸3-0的周圍，每個(gè)手臂3-3的末端設(shè)置有手指3-1，每個(gè)手指3-1的底面設(shè)有第二壓力傳感器3-2 ;所述碼垛裝置4用于放置進(jìn)行碼垛的圖書；所述控制裝置I驅(qū)動(dòng)傳送帶2-0運(yùn)行，并采集傳送裝置2中紅外傳感器2-2和第一壓力傳感器2-1的信號，判斷傳送帶2-0上圖書的狀態(tài)；控制裝置I為機(jī)械手3預(yù)設(shè)運(yùn)動(dòng)軌跡，并驅(qū)動(dòng)機(jī)械手3中手指3-1和手臂3-3執(zhí)行對應(yīng)動(dòng)作，將圖書碼垛于碼垛裝置4。
[0013]所述機(jī)械手3的手臂3-3和手指3-1均為四個(gè)，且每個(gè)手臂3-3和手指3_1均有多個(gè)自由度。所述碼垛裝置4為多層書架，且該多層書架的每層均可獨(dú)立拆卸，滿足圖書館不同場所要碼垛不同數(shù)量的書籍的需求。
[0014]所述控制裝置I為設(shè)有擴(kuò)展卡的能力風(fēng)暴智能機(jī)器人大學(xué)版AS-UII，通過其擴(kuò)展卡上對應(yīng)的插針分別與傳送帶2-0、手指3-1和手臂3-3的電機(jī)驅(qū)動(dòng)端，并通過擴(kuò)展卡上的傳感器插針分別與第一壓力傳感器2-1、紅外傳感器2-2和第二壓力傳感器3-2連接。所述控制裝置I也可以為其它的微機(jī)控制系統(tǒng)。
[0015]通過在電腦上編寫程序下載到機(jī)器人執(zhí)行，就可以為插在擴(kuò)展卡插針上的各類傳感器和電機(jī)輸送信號和電能，圖書碼垛工作過程為:帶動(dòng)傳送帶2-0運(yùn)動(dòng)的電機(jī)用導(dǎo)線插在擴(kuò)展卡插針上，控制裝置I給電機(jī)提供電能驅(qū)動(dòng)電機(jī)以帶動(dòng)傳送帶2-0運(yùn)動(dòng)或停止運(yùn)動(dòng)；壓力傳感器2-1和紅外傳感器2-2用于判斷書籍位置，將采集到的信息傳給控制裝置處理，以及時(shí)將反饋結(jié)果用于控制機(jī)械手3運(yùn)動(dòng)；控制裝置I為手臂3-3和手指3-1電機(jī)提供驅(qū)動(dòng)，讓機(jī)械手3完成旋轉(zhuǎn)、高低升降、抓取圖書等不同動(dòng)作；手指3-1下方的壓力傳感器3-2，感知已碼垛書堆高度，在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)候放下夾取的書籍；碼垛裝置4由多層書架組成，中間空出的機(jī)械手寬度讓機(jī)械手在抽出時(shí)不會(huì)將抓取的圖書一起抽出來，最終完成圖書的碼垛。
[0016]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0017]實(shí)施例1
[0018]本實(shí)用新型自動(dòng)碼垛圖書裝置，其中控制裝置I采用設(shè)有擴(kuò)展卡的能力風(fēng)暴智能機(jī)器人大學(xué)版AS-UII，機(jī)械手3包括四個(gè)手臂3-3和手指3-1，具體如下:
[0019]結(jié)合圖1，自動(dòng)碼垛圖書裝置，主要包含控制裝置1、傳送裝置2、機(jī)械手3和碼垛裝置4 ;控制裝置I由攜帶擴(kuò)展卡的能力風(fēng)暴智能機(jī)器人大學(xué)版AS-UII提供；傳送裝置2包括兩個(gè)傳感器，通過導(dǎo)線和擴(kuò)展卡上的插針，既能向機(jī)器人傳送數(shù)據(jù)，又能接收機(jī)器人給的信號，讓書籍有序傳送；機(jī)械手3通過控制手臂3-3的俯仰，達(dá)到不同碼垛高度，手指3-1可以抓取圖書，所以機(jī)械手各關(guān)節(jié)的動(dòng)作完成的時(shí)間點(diǎn)和效果都由控制裝置I傳送給電機(jī)的信號來控制，每個(gè)子機(jī)械手都要三個(gè)插針為對應(yīng)的電機(jī)提供驅(qū)動(dòng)；碼垛裝置4將適應(yīng)不同數(shù)量的圖書碼垛需求，并存放碼垛好的書堆。
[0020]控制裝置I是攜帶擴(kuò)展卡的微機(jī)控制系統(tǒng)，其擴(kuò)展卡可以提供多個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)插針、紅外傳感器插針、壓力傳感器插針等，能通過電腦編寫流程圖或語句并下載到機(jī)器人中，以處理采集到的傳感器信息，并為不同的電機(jī)插針提供電能以驅(qū)動(dòng)電機(jī)，來控制傳送帶和機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)。
[0021]結(jié)合圖2，當(dāng)紅外傳感器2-2檢測到前方有書，立即將信號送到控制裝置1，再由控制裝置I驅(qū)動(dòng)相應(yīng)電機(jī)帶動(dòng)傳送帶2-0停止運(yùn)動(dòng)，同時(shí)機(jī)械手3開始取書。傳送帶2-0運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)條件為:①末端機(jī)械手已到位，可以取書；②壓力傳感器2-1有信號，即檢測到傳送帶上有書。所以即使在傳送帶2-0運(yùn)動(dòng)時(shí)也可以往上面放書，假如圖書跟著上一本一起被傳送了一段距離，當(dāng)運(yùn)到了傳送帶2-0中間位置，傳送帶2-0會(huì)在機(jī)械手取完上一本書后，等待下一個(gè)機(jī)械手就位，然后繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，將這本書運(yùn)送到傳送帶2-0末端。
[0022]結(jié)合圖3，機(jī)械手3每次都將一個(gè)子機(jī)械手對著傳送帶2-0末端，等待圖書被運(yùn)送過來。當(dāng)上一個(gè)機(jī)械手抓到圖書，中間支撐軸3-0開始旋轉(zhuǎn)，所有四個(gè)子機(jī)械手都勻速旋轉(zhuǎn)同樣的角度，直至下一個(gè)機(jī)械手到達(dá)傳送帶2-0末端。每次抓取圖書的子機(jī)械手的手臂3-3都會(huì)俯仰運(yùn)動(dòng)，先降低手指3-1高度，直至壓力傳感器3-2有信號，即接觸到已碼垛好的書堆頂端，再反轉(zhuǎn)電機(jī)，向上運(yùn)動(dòng)的同時(shí)向后抽出機(jī)械手，此時(shí)書籍被卡住，便留在書架上。當(dāng)手臂3-3將手指3-1抽出書架后，中間支撐軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，同時(shí)將所有機(jī)械手復(fù)位到對著傳送帶的原始高度，準(zhǔn)備下一次取書。
[0023]結(jié)合圖4，碼垛裝置4為多層書架，該多層書架的每一層均可單獨(dú)拆卸，豎立起來以碼垛書籍，由圖書管理員將書架放好，待全部圖書碼垛完成后，放回多層書架的對應(yīng)位置。
[0024]綜上所述，本實(shí)用新型圖書館自動(dòng)碼垛圖書裝置，其中機(jī)械手軌跡可有多種設(shè)計(jì)，以適應(yīng)不同場地不同圖書的碼垛需要，適應(yīng)性強(qiáng)；機(jī)械手有多個(gè)子機(jī)械手循環(huán)交替工作，提高了碼垛效率；整個(gè)裝置結(jié)構(gòu)簡單、零部件少，因此故障率低、性能可靠、占地面積小、保養(yǎng)維修簡單。
【權(quán)利要求】
1.一種自動(dòng)碼垛圖書裝置，其特征在于，包括控制裝置(I)、傳送裝置(2)、機(jī)械手(3)和碼垛裝置(4)，所述傳送裝置(2)包括傳送帶(2-0)、第一壓力傳感器(2-1)和紅外傳感器(2-2)，機(jī)械手(3)包括中間支撐軸(3-0)、手指(3-1)、第二壓力傳感器(3-2)和手臂(3-3);其中第一壓力傳感器(2-1)、紅外傳感器(2-2)、第二壓力傳感器(3-2)的數(shù)據(jù)輸出端均接入控制裝置(I)的信號輸入端，傳送帶(2-0 )、手指(3-1)和手臂(3-3 )的電機(jī)驅(qū)動(dòng)端均接入控制裝置(I)的控制端；所述第一壓力傳感器(2-1)設(shè)置于傳送帶(2-0)的表面，紅外傳感器(2-2)設(shè)置于傳送帶(2-0)末端側(cè)邊；機(jī)械手(3)的多個(gè)手臂(3-3)均勻分布于中間支撐軸(3-0 )的周圍，每個(gè)手臂(3-3 )的末端設(shè)置有手指(3-1)，每個(gè)手指(3-1)的底面設(shè)有第二壓力傳感器(3-2);所述碼垛裝置(4)用于放置進(jìn)行碼垛的圖書； 所述控制裝置(I)驅(qū)動(dòng)傳送帶(2-0 )運(yùn)行，并采集傳送裝置(2 )中紅外傳感器(2-2 )和第一壓力傳感器(2-1)的信號，判斷傳送帶(2-0)上圖書的狀態(tài)；控制裝置(I)為機(jī)械手(3)預(yù)設(shè)運(yùn)動(dòng)軌跡，并驅(qū)動(dòng)機(jī)械手(3)中手指(3-1)和手臂(3-3)執(zhí)行對應(yīng)動(dòng)作，將圖書碼垛于碼垛裝置(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)碼垛圖書裝置，其特征在于，所述控制裝置(I)為設(shè)有擴(kuò)展卡的能力風(fēng)暴智能機(jī)器人大學(xué)版AS-UII，通過其擴(kuò)展卡上對應(yīng)的插針分別與傳送帶(2-0)、手指(3-1)和手臂(3-3)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)端，并通過擴(kuò)展卡上的傳感器插針分別與第一壓力傳感器(2-1)、紅外傳感器(2-2)和第二壓力傳感器(3-2)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)碼垛圖書裝置，其特征在于，所述機(jī)械手(3)的手臂(3-3)和手指(3-1)均為4個(gè)，且每個(gè)手臂(3-3)和手指(3-1)均有多個(gè)自由度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)碼垛圖書裝置，其特征在于，所述碼垛裝置(4)為多層書架，且該多層書架的每層均可獨(dú)立拆卸。
【文檔編號】B65G61/00GK203497750SQ201320563595
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月11日
【發(fā)明者】郭健, 肖曉偉, 張新宇, 趙鑫, 鄒亦萍 申請人:南京理工大學(xué)