圖書(shū)自動(dòng)化取放裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)器人，具體地，涉及一種圖書(shū)自動(dòng)化取放裝置，尤其適用于圖書(shū)館中圖書(shū)的自主上、下架和整理的實(shí)現(xiàn)。
【背景技術(shù)】
[0002]如今圖書(shū)館的藏書(shū)量以及借閱量逐年增加，特別是高校圖書(shū)館，圖書(shū)的歸類和上架需要花費(fèi)大量的人力，這將導(dǎo)致勞動(dòng)強(qiáng)度增大，圖書(shū)管理將是一項(xiàng)越來(lái)越艱辛的工作。然而人力歸還、取出圖書(shū)的效率十分低下，并且有可能出現(xiàn)位置擺放錯(cuò)誤等問(wèn)題。盡管很多圖書(shū)館采用貼條形碼或RFID技術(shù)輔助圖書(shū)的識(shí)別與管理，但是圖書(shū)館未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)一定是用機(jī)器人來(lái)自主完成人類圖書(shū)管理員完成圖書(shū)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、正確路都很高，完全可以滿足圖書(shū)館日常管理工作的需要。
[0003]而目前關(guān)于這方面的研究并不多。有的將書(shū)架完全改造，把書(shū)架變?yōu)榱藭?shū)箱，這樣的設(shè)計(jì)實(shí)施難度大、實(shí)用成本高；而有是單純的模擬人手的傳送機(jī)械臂設(shè)計(jì)，不但機(jī)構(gòu)復(fù)雜、可行性低，而且實(shí)現(xiàn)的功能少，一般只能實(shí)現(xiàn)取書(shū)，不具備放書(shū)的功能，也無(wú)法實(shí)現(xiàn)圖書(shū)的全自動(dòng)取、放。

【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(shū)自動(dòng)化取放裝置。
[0005]根據(jù)本發(fā)明提供的一種圖書(shū)自動(dòng)化取放裝置，包括三維運(yùn)動(dòng)裝置、二維運(yùn)動(dòng)裝置、寄存書(shū)架，還包括傳送機(jī)械臂、傳送平臺(tái)以及撞針；
[0006]傳送機(jī)械臂的前端朝向外部書(shū)架，后端朝向寄存書(shū)架；傳送機(jī)械臂包括兩個(gè)開(kāi)合臂，所述兩個(gè)開(kāi)合臂的遠(yuǎn)離和靠近實(shí)現(xiàn)開(kāi)合運(yùn)動(dòng)，所述兩個(gè)開(kāi)合臂的相對(duì)面上均設(shè)置有用來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)以傳送圖書(shū)的滾輪；
[0007]用于為圖書(shū)提供支撐的傳送平臺(tái)位于所述兩個(gè)開(kāi)合臂之間間隙的下方；
[0008]三維運(yùn)動(dòng)裝置使傳送機(jī)械臂實(shí)現(xiàn)三維運(yùn)動(dòng)；
[0009]二維運(yùn)動(dòng)裝置使寄存書(shū)架實(shí)現(xiàn)二維運(yùn)動(dòng)；
[0010]寄存書(shū)架的開(kāi)口朝向外部書(shū)架；
[0011]撞針前端朝向寄存書(shū)架的背部，撞針由電機(jī)驅(qū)動(dòng)能夠向前移動(dòng)以把圖書(shū)從寄存書(shū)架推入傳送機(jī)械臂中和傳送平臺(tái)上。
[0012]優(yōu)選地，所述兩個(gè)開(kāi)合臂鏡像對(duì)稱地分別設(shè)置在左右兩側(cè)；
[0013]所述兩個(gè)開(kāi)合臂的前端分別延伸出一前擋板，構(gòu)成一對(duì)用于夾取圖書(shū)的前擋板；
[0014]所述兩個(gè)開(kāi)合臂的后端分別延伸出一后擋板，構(gòu)成一對(duì)用于夾取圖書(shū)的后擋板。
[0015]優(yōu)選地，一對(duì)前擋板中的兩個(gè)前擋板均為正圓弧形，且凸弧面相對(duì)；一對(duì)后擋板中的兩個(gè)后擋板均為正圓弧形，且凸弧面相對(duì)。
[0016]優(yōu)選地，所述兩個(gè)開(kāi)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)榇怪狈较颍粷L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(guò)彈簧連接開(kāi)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(kāi)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)的前端高于后端且表面光滑以允許圖書(shū)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(shū)架底面延伸至外部書(shū)架底面。
[0020]優(yōu)選地，二維運(yùn)動(dòng)裝置包括X軸導(dǎo)軌(10)和Z軸導(dǎo)軌，寄存書(shū)架能夠沿X軸導(dǎo)軌在前后方向上移動(dòng)，并能夠沿Z軸導(dǎo)軌在高度方向上移動(dòng)；
[0021]三維運(yùn)動(dòng)裝置包括Y軸導(dǎo)軌、升降裝置、平面移動(dòng)平臺(tái)、移動(dòng)平臺(tái)滑塊；平面移動(dòng)平臺(tái)安裝在升降裝置的頂部，移動(dòng)平臺(tái)滑塊能夠沿平面移動(dòng)平臺(tái)的在左右方向上延伸的導(dǎo)軌滑動(dòng)，Y軸導(dǎo)軌設(shè)置在移動(dòng)平臺(tái)滑塊上，傳送機(jī)械臂設(shè)置在Y軸導(dǎo)軌上；
[0022]寄存書(shū)架和二維運(yùn)動(dòng)裝置設(shè)置在移動(dòng)平臺(tái)滑塊上。
[0023]優(yōu)選地，還包括取書(shū)控制裝置，其中，所述取書(shū)控制裝置用于進(jìn)行如下控制:
[0024]二維運(yùn)動(dòng)裝置驅(qū)使寄存書(shū)架中的一個(gè)空的單元格移動(dòng)到存取位置，所述存取位置即撞針的正前方、傳送機(jī)械臂的正后方；寄存書(shū)架存取位置的底面與傳送平臺(tái)后端相接；
[0025]在攝像頭的引導(dǎo)下，使傳送平臺(tái)前端與外部書(shū)架目標(biāo)圖書(shū)所在層的底面相接，使得寄存書(shū)架的存取位置的底面、傳送平臺(tái)、目標(biāo)圖書(shū)所在層的底面構(gòu)成一個(gè)連續(xù)的面，進(jìn)而使得目標(biāo)圖書(shū)能夠通過(guò)這個(gè)連續(xù)的面從外部書(shū)架移動(dòng)到寄存書(shū)架；
[0026]作為撐開(kāi)夾緊裝置的電機(jī)運(yùn)動(dòng)，使傳送機(jī)械臂的兩個(gè)前擋板前端分別對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)圖書(shū)與左右鄰接圖書(shū)的縫隙；然后使傳送機(jī)械臂向前移動(dòng)，使兩前擋板前端分別插入目標(biāo)圖書(shū)與左右鄰接圖書(shū)的縫隙中；
[0027]撐開(kāi)夾緊裝置運(yùn)動(dòng)，使傳送機(jī)械臂的兩個(gè)前擋板前端夾緊目標(biāo)圖書(shū)，然后使傳送機(jī)械臂向后移動(dòng)，使目標(biāo)圖書(shū)移出，漸漸脫離其他圖書(shū)并移動(dòng)到傳送給平臺(tái)上，此時(shí)目標(biāo)圖書(shū)后半部分仍未脫離其他圖書(shū)；
[0028]撐開(kāi)夾緊裝置運(yùn)動(dòng)，使傳送機(jī)械臂的兩個(gè)前擋板前端松開(kāi)目標(biāo)圖書(shū)，由于目標(biāo)圖書(shū)后半部分仍未脫離其他圖書(shū)，故目標(biāo)圖書(shū)保持直立狀態(tài)不會(huì)倒下；然后啟動(dòng)滾輪馬達(dá)，使?jié)L輪驅(qū)使目標(biāo)圖書(shū)向后移動(dòng)，使傳送機(jī)械臂向前移動(dòng)，直到目標(biāo)圖書(shū)書(shū)背部分移動(dòng)到最靠前的一對(duì)滾輪的中間，此時(shí)通過(guò)撐開(kāi)夾緊裝置使傳送機(jī)械臂夾緊，從而目標(biāo)圖書(shū)被滾輪移動(dòng)到傳送機(jī)械臂后方，使目標(biāo)圖書(shū)通過(guò)傳送平臺(tái)滑到寄存書(shū)架的存取位置；引導(dǎo)板用于引導(dǎo)目標(biāo)圖書(shū)在傳送過(guò)程中不傾。
[0029]優(yōu)選地，還包括還書(shū)控制裝置，其中，所述還書(shū)控制裝置用于進(jìn)行如下控制:
[0030]二維運(yùn)動(dòng)裝置驅(qū)使寄存書(shū)架中含目標(biāo)圖書(shū)的單元格移動(dòng)到存取位置，所述存取位置即撞針的正前方、傳送機(jī)械臂的正后方；寄存書(shū)架存取位置的底面與傳送平臺(tái)后端相接;
[0031]在攝像頭的引導(dǎo)下，使傳送平臺(tái)前端與外部書(shū)架目標(biāo)位置所在層的底面相接，這樣寄存書(shū)架的存取位置的底面、傳送平臺(tái)、目標(biāo)位置所在層的底面構(gòu)成一個(gè)連續(xù)的面，使得目標(biāo)圖書(shū)能夠通過(guò)這個(gè)連續(xù)的面從寄存書(shū)架移動(dòng)到外部書(shū)架的目標(biāo)位置；
[0032]撐開(kāi)夾緊裝置運(yùn)動(dòng)，使傳送機(jī)械臂夾緊，直到兩個(gè)前擋板前端接觸，并對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)位置兩邊圖書(shū)之間的的縫隙；然后使傳送機(jī)械臂向前移動(dòng)，使前擋板前端插入目標(biāo)位置兩邊圖書(shū)之間的縫隙中；
[0033]停止對(duì)撐開(kāi)夾緊裝置電機(jī)的控制，使傳送機(jī)械臂能夠受外力作用而自由開(kāi)合；啟動(dòng)滾輪馬達(dá)，使?jié)L輪向?qū)⒛繕?biāo)圖書(shū)前移的方向轉(zhuǎn)動(dòng)；撞針伸長(zhǎng)，穿過(guò)寄存書(shū)架，將目標(biāo)圖書(shū)推向傳送機(jī)械臂；在撞針的推動(dòng)下，目標(biāo)圖書(shū)接觸傳送機(jī)械臂的后擋板，后擋板被目標(biāo)圖書(shū)撐開(kāi)，以將傳送機(jī)械臂的兩個(gè)開(kāi)合臂撐開(kāi)，從而使得前擋板前端將外部書(shū)架目標(biāo)位置兩邊圖書(shū)之間的縫隙撐開(kāi)；
[0034]撞針繼續(xù)推動(dòng)目標(biāo)圖書(shū)，直到目標(biāo)圖書(shū)接觸滾輪并被滾輪移動(dòng)到外部書(shū)架目標(biāo)位置；使傳送機(jī)械臂向后移動(dòng)，通過(guò)撐開(kāi)夾緊裝置使傳送機(jī)械臂夾緊，直到兩個(gè)前擋板前端相距比目標(biāo)圖書(shū)略寬的間隙，接著使傳送機(jī)械臂向前移動(dòng)，做推書(shū)的動(dòng)作。
[0035]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0036]1、本發(fā)明提供的裝置設(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、可以相互協(xié)調(diào)配合完成工作的機(jī)械裝置，如三維的X、Y、Z導(dǎo)軌以及特別設(shè)計(jì)的傳送機(jī)械臂這些裝置保證了機(jī)械臂的靈活性和準(zhǔn)確性，以及對(duì)書(shū)籍的保護(hù)和存放，使取書(shū)放書(shū)能夠安全有效地進(jìn)行。
[0037]2、本發(fā)明提供的裝置通過(guò)傳送平臺(tái)和引導(dǎo)板以及擋板使書(shū)完好無(wú)損地放到寄存書(shū)架?？蓪?shí)現(xiàn)全自動(dòng)化，極大地降低了人類圖書(shū)館員的勞動(dòng)強(qiáng)度。
[0038]3、本發(fā)明提供的裝置可應(yīng)用于普通圖書(shū)館，不需要對(duì)圖書(shū)館內(nèi)書(shū)架進(jìn)行改造，有良好的適應(yīng)性。
【附圖說(shuō)明】
[0039]通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:
[0040]圖1為本發(fā)明提供的裝置的整體結(jié)構(gòu)圖；
[0041]圖2為本發(fā)明提供的裝置中機(jī)械臂部分側(cè)視圖；
[0042]圖3為本發(fā)明提供的裝置中機(jī)械臂細(xì)節(jié)圖；
[0043]圖4為本發(fā)明提供的裝置機(jī)械臂俯視圖；
[0044]圖5為本發(fā)明提供的裝置滾輪部分俯視細(xì)節(jié)圖；
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