一種圖書館自動還書機(jī)器人及其還書系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種圖書館自動還書機(jī)器人及其還書系統(tǒng)，屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，包括能夠帶動機(jī)器人整體運動的運動組件，在運動組件一端設(shè)有圖書裝載組件，在運動組件上方設(shè)有升降組件，升降組件上安裝有圖書入架組件，升降組件能夠帶動圖書入架組件上下移動；所述圖書入架組件包括升降臺，在升降臺上設(shè)有圖書底板，以及能夠在圖書底板上垂直滑動的第一圖書推板，在第一圖書推板上設(shè)有推書器，在升降臺的一側(cè)還設(shè)有分書器，分書器能夠沿升降臺側(cè)邊運動，在分書器上還安裝有掃碼器。該還書機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，操作簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)無人工干預(yù)條件下圖書的自動歸還操作，不僅效率高，而且能節(jié)省人工成本、解放生產(chǎn)力，降低圖書館運營成本。
【專利說明】
一種圖書館自動還書機(jī)器人及其還書系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種圖書館自動還書機(jī)器人及其還書系統(tǒng)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]在學(xué)校的圖書館里，經(jīng)?？匆姎w還的書籍堆放在還書處未被及時放回書架上，不免導(dǎo)致資源的浪費。為了降低圖書館長期運營成本、使圖書館的書籍得到充分利用，需要設(shè)計一種還書機(jī)器人，可以實現(xiàn)自動還書功能。
[0003]現(xiàn)有的圖書館管理機(jī)器人大致分為兩類:一類是是全自動化的圖書館，這需要圖書館有配套硬件設(shè)施，成本高昂；另一類是輔助式的管理機(jī)器人，雖然起到了一定的幫助， 但是還是不能做到在某個流程里免除人的工作。一些簡易的圖書排架機(jī)器也僅僅能夠完成圖書排放工作，并不能完成指定書本指定區(qū)域的還書工作，所以實際應(yīng)用前景并不理想。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種圖書館自動還書機(jī)器人及其還書系統(tǒng)，該還書機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，操作簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)無人工干預(yù)條件下圖書的自動歸還操作。
[0005]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0006]本發(fā)明公開的一種圖書館自動還書機(jī)器人，包括能夠帶動機(jī)器人整體運動的運動組件，在運動組件一端設(shè)有圖書裝載組件，在運動組件上方設(shè)有升降組件，升降組件上安裝有圖書入架組件，升降組件能夠帶動圖書入架組件上下移動；
[0007]所述圖書入架組件包括升降臺，在升降臺上設(shè)有圖書底板，以及能夠在圖書底板上垂直滑動的第一圖書推板，在第一圖書推板上設(shè)有推書器，在升降臺的一側(cè)還設(shè)有分書器，分書器能夠沿升降臺側(cè)邊運動，在分書器上還安裝有掃碼器。
[0008]推書器包括推書器齒條及與推書器齒條配合的齒輪，推書器齒條上設(shè)有推書桿及推書器電機(jī)，推書器電機(jī)能夠帶動推書桿在推書齒條上移動。
[0009]推書桿相對升降臺的位移距離大于推書電機(jī)相對升降臺的位移距離。
[0010]分書器包括分書器推桿，分書器推桿上設(shè)有分書桿及分書桿電機(jī)，分書器推桿底部設(shè)有分書電機(jī);分書桿能夠在分書桿電機(jī)的帶動下繞軸轉(zhuǎn)動，分書電機(jī)帶動分書器推桿沿升降臺上的齒條移動。[〇〇11]所述運動組件包括底盤，在底盤底部中心位置設(shè)有兩個同軸主動輪及控制同軸主動輪運動的主動輪電機(jī)，在底盤底部四角分別設(shè)有一個從動萬向輪。
[0012]在底盤上還設(shè)有控制計算機(jī)、蓄電池、定位傳感器及壁障傳感器。
[0013]圖書裝載組件包括圖書底板及能夠在圖書底板上滑動的第二圖書推板;還包括用于夾持書本的第一升降隔板和第二升降隔板，第一升降隔板設(shè)置在升降臺上，第二升降隔板垂直設(shè)置在底盤端部；
[0014]在第一升降隔板和第二升降隔板板面底部設(shè)有通槽，在第二升降隔板底部設(shè)有升降隔板推桿、圓柱凸輪及用于控制升降隔板推桿運動的推桿電機(jī)，升降隔板推桿能夠在通槽中往復(fù)運動。
[0015]在裝載書本時，第一升降隔板和第二升降隔板下降到最低點，升降隔板推桿與第一升降隔板和第二升降隔板上的通槽均卡和，書本被推到升降臺上;書本裝載完畢后，第一升降隔板和第二升降隔板上升到最高點，第一升降隔板上的通槽與升降臺上的卡鍵卡和而與升降隔板推桿分尚，第一升降隔板和第二升降隔板分開運動。
[0016]所述升降組件為對稱設(shè)置在底盤兩側(cè)的升降單元，每側(cè)升降單元均包括升降連桿、絲桿、絲桿電機(jī)、絲桿連桿傳動件及與升降臺相連的升降臺桿連接件；
[0017]絲桿固定在底盤上且與升降連桿相連，絲桿電機(jī)與絲桿連桿傳動件通過螺紋配合，能夠推動絲桿連桿傳動件沿絲桿軸線移動進(jìn)而帶動升降連桿升降；
[0018]升降臺桿連接件包括設(shè)置在升降連桿上的固定扣以及連桿，連桿的自由端能夠穿過該固定扣并沿軸線方向移動，連桿的另一端設(shè)有與圖書入架組件相連的固定件。
[0019]本發(fā)明還公開了一種基于上述圖書館自動還書機(jī)器人的自動還書系統(tǒng)，該系統(tǒng)由自動還書機(jī)器人與主機(jī)配合組成，主機(jī)包括讀碼識別裝置、圖書館信息管理系統(tǒng)、控制自動還書機(jī)器人的計算機(jī)、圖書分配裝置以及與自動還書機(jī)器人聯(lián)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò);其中:
[0020]讀碼識別裝置，用于為讀者提供掃碼借書服務(wù)；
[0021]圖書館信息管理系統(tǒng)，用于存儲書本的識別信息、幾何信息、所在書籍位置信息和排列順序信息，能夠為自動還書機(jī)器人提供還書位置信息；
[0022]控制自動還書機(jī)器人的計算機(jī)，用于統(tǒng)籌安排多個自動還書機(jī)器人的工作量；
[0023]圖書分配裝置，用于存放讀者歸還的書籍，且能夠給自動還書機(jī)器人分配書本。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果:
[0025]本發(fā)明的圖書館自動還書機(jī)器人，包括運動組件、圖書裝載組件、升降組件及圖書入架組件，運動組件位于機(jī)器人的底部，能夠帶動機(jī)器人完成整體運動；圖書裝載組件安裝運動組件端部，負(fù)責(zé)圖書裝載工作;升降組件安裝在運動組件的上方，能夠帶動圖書入架組件上下移動，可以完成不同高度的圖書入架工作。其中，圖書入架組件包括升降臺、推書器、分書器、掃碼器，升降臺為圖書入架組件的支撐體，在其上安裝有圖書底板，以及能夠在圖書底板上垂直滑動的圖書推板，推書器安裝在圖書推板上，起到推書入架的作用，分書器安裝在升降臺的側(cè)邊，可以沿升降臺的側(cè)邊運動，起到分書的作用；掃碼器安裝在分書器上，由分書器帶動在升降臺側(cè)邊運動，起到掃描書架書籍的作用。該還書機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，操作簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)無人工干預(yù)條件下圖書的自動歸還操作，從而完成書籍的識別、運輸、存放操作。將枯燥的圖書管理工作交由機(jī)器人完成，不僅效率高，而且能節(jié)省人工成本、解放生產(chǎn)力，降低圖書館運營成本。
[0026]進(jìn)一步地，本發(fā)明的推書器包括推書器齒條、推書器電機(jī)及推書桿。推書齒器條安裝在第一圖書推板上，推書器電機(jī)安裝在推書器上，推書電機(jī)可帶動推書器沿推書器齒條運動，推書桿安裝在推書器上，也由推書電機(jī)帶動，推書器內(nèi)部的齒輪傳動使得推書桿與推書器在推書器電機(jī)的帶動下向同一個方向運動，將圖書入架裝置上的書本推入書架。
[0027]進(jìn)一步地，推書桿相對升降臺的位移距離大于推書電機(jī)相對升降臺的位移距離，使得推書桿可以伸出升降臺將書推入書架。這樣設(shè)計的目的是使得該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，使推書器能夠在升降臺上在較小的位移下將書本推動較大的距離，同時齒輪齒條傳動有利于力的傳輸提高效率。
[0028]進(jìn)一步地，分書器包括分書桿電機(jī)、分書電機(jī)、分書桿、分書器推桿，分書電機(jī)安裝在分書器推桿上，可帶動分書器沿升降臺側(cè)邊運動，分書桿安裝在分書推桿上，可繞分書推桿頂端沿鉛垂面轉(zhuǎn)動，分書桿電機(jī)安裝在分書器推桿頂部，帶動分書桿運動。
[0029]進(jìn)一步地，本發(fā)明的運動組件實現(xiàn)還書機(jī)器人在圖書館內(nèi)的定位、移動和避障，包括底盤，在底盤底部中心位置設(shè)有兩個同軸主動輪及控制同軸主動輪運動的主動輪電機(jī)， 在底盤底部四角分別設(shè)有一個從動萬向輪。主動輪電機(jī)帶動兩個同軸主動輪轉(zhuǎn)動，通過同速轉(zhuǎn)動實現(xiàn)整體的直線前進(jìn)后退運動，通過差速轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)整體的轉(zhuǎn)彎；四個萬向輪在不影響運動方向的情況下為機(jī)器提供支持力，提高機(jī)器的運動穩(wěn)定性。
[0030]進(jìn)一步地，在運動組件的底盤上還設(shè)有控制計算機(jī)、蓄電池、定位傳感器及壁障傳感器?？刂朴嬎銠C(jī)能夠根據(jù)定位傳感器讀取的定位信息控制主動輪的運動從而到達(dá)指定地點；安裝在機(jī)器人四周的避障傳感器在還書機(jī)器人移動的過程中檢測路線上是否有讀者， 從而通過停止移動來避免撞到讀者。
[0031]進(jìn)一步地，本發(fā)明的圖書裝載組件能夠?qū)崿F(xiàn)將書本從底盤裝載到升降臺上，或?qū)⑸蹬_上的書本裝載到底盤上的工作目的。包括圖書底板及能夠在圖書底板上滑動的第二圖書推板，圖書底板對書本起支撐作用，其表面光滑減少書本移動過程中的摩擦，使圖書底板上存放的書籍能夠被裝載到升降臺上，也使升降臺上的書籍能夠裝載到圖書底板上。還包括用于夾持書本的第一升降隔板和第二升降隔板，第一升降隔板設(shè)置在升降臺上，第二升降隔板垂直設(shè)置在底盤端部，起到給書本提供支撐與給圖書推板提供運動約束的作用， 若沒有該隔板，書本在升降臺與底盤分離過程、升降臺上升過程、書籍入架過程中很容易掉落。
[0032]進(jìn)一步地，本發(fā)明的升降組件可以實現(xiàn)圖書入架裝置的上升和下降運動。升降組件對稱設(shè)置在底盤兩側(cè)的升降單元，每側(cè)升降單元均包括升降連桿、絲桿、絲桿電機(jī)、絲桿連桿傳動件及與升降臺相連的升降臺桿連接件;升降絲桿由絲桿電機(jī)帶動通過其與絲桿連桿傳動件的螺紋配合達(dá)到推動絲桿連桿傳動件沿絲桿軸線移動的進(jìn)而帶動升降連桿升降的目的，使升降臺能夠到達(dá)不同高度的書架進(jìn)行還書工作。絲桿電機(jī)內(nèi)還設(shè)有編碼器，與控制計算機(jī)實現(xiàn)升降臺高度半閉環(huán)控制從而較為精確地控制升降臺高度。
[0033]本發(fā)明還公開了基于上述圖書館自動還書機(jī)器人的還書系統(tǒng)，將機(jī)器人與主機(jī)控制結(jié)合起來，主機(jī)包括讀碼識別裝置、圖書館信息管理系統(tǒng)、控制自動還書機(jī)器人的計算機(jī)、圖書分配裝置以及與自動還書機(jī)器人聯(lián)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)。讀碼識別裝置用于讀者掃碼借書；圖書館信息管理系統(tǒng)存有書本的識別信息、幾何信息、所在書籍位置信息和排列順序信息，用于圖書的借還信息管理和為還書機(jī)器人提供還書位置信息；控制還書機(jī)器人的計算機(jī)系統(tǒng)，負(fù)責(zé)統(tǒng)籌安排多個還書機(jī)器人的工作使工作總量最小;主機(jī)的存書裝置、圖書分配裝置由還書機(jī)器人的書籍裝載裝置和推書器改造而成，用于存放讀者歸還的書籍、并在計算機(jī)系統(tǒng)的控制下給還書機(jī)器人分配書本。還書機(jī)器人可以通過無線網(wǎng)絡(luò)與主機(jī)聯(lián)系；還書機(jī)器人可以通過底部傳感器識別地面的標(biāo)志進(jìn)行定位和運動;機(jī)器的能量來源于蓄電池，機(jī)器人可以自動到圖書館指定的地點自動充電；數(shù)據(jù)庫中儲存了每本書的厚度數(shù)據(jù)、所在書架、以及相鄰書目的數(shù)據(jù)，機(jī)器通過掃描書脊處的條形碼可以獲得書的數(shù)據(jù);機(jī)器在主機(jī)處獲得書的時候同時存儲了書的信息，以及書的擺放次序;主機(jī)會根據(jù)不同書所在的位置分配給不同的機(jī)器人以優(yōu)化還書操作;機(jī)器人四周設(shè)有傳感器，若在行進(jìn)過程中遇到障礙(讀者)將會停止行進(jìn)，并且發(fā)出信息。
【附圖說明】
[0034]圖1為本發(fā)明的圖書館自動還書機(jī)器人整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖2為本發(fā)明的運動組件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖3為本發(fā)明的圖書裝載組件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖4為本發(fā)明的圖書裝載組件結(jié)構(gòu)右視圖；
[0038]圖5為本發(fā)明的升降組件結(jié)構(gòu)主視圖；
[0039]圖6為本發(fā)明的圖書入架組件結(jié)構(gòu)示意圖。
[0040]其中，I為運動組件，101為底盤，102為從動萬向輪，103蓄電池，104為主動輪電機(jī)，105為同軸主動輪，106為定位傳感器，107為控制計算機(jī);2為圖書裝載組件，201為第一升降隔板，202為第二升降隔板，203為圖書底板，204為第二圖書推板，205為第二圖書推板電機(jī)，206為升降隔板推桿，207為圓柱凸輪，208為升降隔板電機(jī);3為升降組件，301為升降臺桿連接件，302為升降臺桿連接件，303為絲桿，304為絲桿連桿傳動件，305為絲桿電機(jī);4為圖書入架組件，401為推書器齒條，402為升降臺，403為推書器電機(jī)，404為推書桿，405為第一圖書推板，406為第一圖書推板電機(jī)，407為分書桿電機(jī)，408為掃碼器，409分書桿，410為分書器推桿，411為分書電機(jī)。
【具體實施方式】
[0041]下面結(jié)合具體的實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，所述是對本發(fā)明的解釋而不是限定。
[0042]參見圖1，本發(fā)明的圖書館自動還書機(jī)器人，包括能夠帶動機(jī)器人完成整體運動的運動組件I，在運動組件I一端設(shè)有圖書裝載組件2，在運動組件I上方設(shè)有升降組件3，升降組件3上安裝有圖書入架組件4，升降組件3能夠帶動圖書入架組件4上下移動;參見圖6，圖書入架組件4包括升降臺402，在升降臺402上設(shè)有圖書底板，以及能夠在圖書底板上垂直滑動的第一圖書推板405，在第一圖書推板405上設(shè)有推書器，在升降臺402的一側(cè)還設(shè)有分書器，分書器能夠沿升降臺402側(cè)邊運動，在分書器上還安裝有掃碼器408。推書器包括推書器齒條401及與推書器齒條401配合的齒輪，推書器齒條401上設(shè)有推書桿404及推書器電機(jī)403，推書器電機(jī)403能夠帶動推書桿404在推書齒條401上移動。推書桿404相對升降臺402的位移距離大于推書電機(jī)403相對升降臺402的位移距離。分書器包括分書器推桿410，分書器推桿410上設(shè)有分書桿409及分書桿電機(jī)407，分書器推桿410底部設(shè)有分書電機(jī)411;分書桿409能夠在分書桿電機(jī)407的帶動下繞軸轉(zhuǎn)動，分書電機(jī)411帶動分書器推桿410沿升降臺402上的齒條移動。
[0043]圖書入架組件實現(xiàn)歸還書本的入架工作與從主機(jī)獲取書籍的工作。圖書入架組件在被升降組件抬升至目標(biāo)書架的高度后，掃碼器408將對書架上已有書本掃碼，獲取書架上書本的排列信息，通過對照目標(biāo)排列順序確定歸還書本的入架位置;確定位置后，運動組件帶動圖書入架組件運動到合適位置。到達(dá)合適位置后，分書電機(jī)411帶動分書器運動到對應(yīng)位置，使得分書桿409在分書桿電機(jī)407的帶動下能夠繞軸轉(zhuǎn)動切入兩書之間，分書桿409切入兩書之間后，分書電機(jī)411帶動分書器沿升降臺402上的齒條移動，將書本分開空出歸還書本的位置。推書器在分書器空出位置后，推書器電機(jī)403運轉(zhuǎn)使推書器沿固定在圖書推板上的推書器齒條401運動，并使推書桿404相對推書器運動推動書本入架。推書器內(nèi)部的齒輪傳動結(jié)構(gòu)使得推書桿404相對升降臺402的位移距離大于推書電機(jī)403相對升降臺402的位移，且兩者成一固定比例，使得書本能夠進(jìn)入書架。書本入架后，分書桿電機(jī)407運轉(zhuǎn)，使分書桿409從兩書本間脫離，還書機(jī)器人便可離開該位置進(jìn)行下一項還書工作。從主機(jī)獲取書籍的工作則是在升降臺402處于最低位置時進(jìn)行的，此時還書機(jī)器人圖書入架組件作為書架，主機(jī)上的圖書入架裝置將書本推入還書機(jī)器人圖書入架組件上，書本到位后，升降隔板下降，兩圖書推板配合移動將書本推入圖書底板處存放，而后圖書推板反向運動，空出下一本書的空間，完成一個工作周期。
[0044] 參見圖2，所述運動組件1包括底盤101，在底盤101底部中心位置設(shè)有兩個同軸主動輪105及控制同軸主動輪105運動的主動輪電機(jī)104,在底盤101底部四角分別設(shè)有一個從動萬向輪102。在底盤101上還設(shè)有控制計算機(jī)107、蓄電池103、定位傳感器106及壁障傳感器。該運動組件1能夠?qū)崿F(xiàn)還書機(jī)器人在圖書館內(nèi)的定位、移動和避障。主動輪電機(jī)104帶動兩個同軸主動輪105轉(zhuǎn)動，通過同速轉(zhuǎn)動實現(xiàn)整體的直線前進(jìn)后退運動，通過差速轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)整體的轉(zhuǎn)彎；四個萬向輪102在不影響運動方向的情況下為機(jī)器提供支持力，提高機(jī)器的運動穩(wěn)定性;控制計算機(jī)107根據(jù)定位傳感器106讀取的定位信息控制主動輪的運動從而到達(dá)指定地點；安裝在機(jī)器人四周的避障傳感器在還書機(jī)器人移動的過程中檢測路線上是否有讀者，從而通過停止移動來避免撞到讀者。[〇〇45]參見圖3和圖4,圖書裝載組件2包括圖書底板203及能夠在圖書底板203上滑動的第二圖書推板204;還包括用于夾持書本的第一升降隔板201和第二升降隔板202,第一升降隔板201設(shè)置在升降臺402上，第二升降隔板202垂直設(shè)置在底盤101端部;在第一升降隔板 201和第二升降隔板202板面底部設(shè)有通槽，在第二升降隔板202底部設(shè)有升降隔板推桿 206、圓柱凸輪207及用于控制升降隔板推桿206運動的推桿電機(jī)，升降隔板推桿206能夠在通槽中往復(fù)運動。在裝載書本時，第一升降隔板201和第二升降隔板202下降到最低點，升降隔板推桿206與第一升降隔板201和第二升降隔板202上的通槽均卡和，書本被推到升降臺 402上；書本裝載完畢后，第一升降隔板201和第二升降隔板202上升到最高點，第一升降隔板201上的通槽與升降臺402上的卡鍵卡和而與升降隔板推桿206分離，第一升降隔板201和第二升降隔板202分開運動。
[0046]圖書裝載組件2實現(xiàn)將書本從底盤裝載到升降臺上，或?qū)⑸蹬_上的書本裝載到底盤上的工作。兩塊圖書底板分別安裝在底盤101上與升降臺402上，起到給書本提供支撐與給圖書推板提供運動約束的作用。第二圖書推板204由圖書推板電機(jī)205帶動在圖書底板 203上來回移動，推動書籍在圖書底板203上移動，使圖書底板203上存放的書籍能夠被裝載到升降臺402上、使升降臺402上的書籍能夠裝載到圖書底板203上。第一升降隔板201和第二升降隔板202分別嵌在升降臺402和底盤101上，起到與第二圖書推板204共同夾持書本的作用，若沒有該隔板，書本在升降臺與底盤分離過程、升降臺上升過程、書籍入架過程中很容易掉落。圖書底板203對書本起支撐作用，其表面光滑減少書本移動過程中的摩擦，并給第二圖書推板204提供運動約束。第一升降隔板201和第二升降隔板202在升降隔板推桿206 帶動下，在底板和升降臺上的槽內(nèi)上下移動。在裝載書本時，第一升降隔板201和第二升降隔板202下降到最低點，使得書本能夠被第二圖書推板204順利推到升降臺上;書本被裝載到升降臺402上后，第一升降隔板201和第二升降隔板202上升，分隔升降臺402與圖書底板203上的書本，并通過升降隔板控制圓柱凸輪207與升降隔板推桿206的配合實現(xiàn)在第一升降隔板201和第二升降隔板202上升到最高高度時，第一升降隔板201與升降臺402上的卡鍵卡和而與升降推桿206分離，從而使得兩升降隔板分開運動;第一升降隔板201與升降臺402一同上升夾持被還書本，第二升降隔板202停留在底盤101處與第二圖書推板204共同夾持待歸還書本。當(dāng)升降臺完成還書工作下降到初始位置時，升降隔板推桿反向運動再次與第一升降隔板201配合，而帶動其下降到最低點，進(jìn)而進(jìn)入下一個工作周期。
[0047]參見圖5，所述升降組件3為對稱設(shè)置在底盤101兩側(cè)的升降單元，每側(cè)升降單元均包括升降連桿302、絲桿303、絲桿電機(jī)305、絲桿連桿傳動件304及與升降臺402相連的升降臺桿連接件301;絲桿303固定在底盤101上且與升降連桿302相連，絲桿電機(jī)305與絲桿連桿傳動件304通過螺紋配合，能夠推動絲桿連桿傳動件304沿絲桿303軸線移動進(jìn)而帶動升降連桿302升降;升降臺桿連接件301包括設(shè)置在升降連桿302上的固定扣以及連桿，連桿的自由端能夠穿過該固定扣并沿軸線方向移動，連桿的另一端設(shè)有與圖書入架組件4相連的固定件。升降組件3可以實現(xiàn)圖書入架裝置的上升和下降運動，絲桿303由絲桿電機(jī)305帶動通過其與絲桿連桿傳動304件的螺紋配合達(dá)到推動絲桿連桿傳動件304沿絲桿軸線移動的進(jìn)而帶動升降連桿302升降的目的。升降連桿302通過升降臺桿連接件301帶動升降臺402上升下降，使升降臺402能夠到達(dá)不同高度的書架進(jìn)行還書工作。絲桿電機(jī)305內(nèi)設(shè)有編碼器，與控制計算機(jī)107實現(xiàn)升降臺高度半閉環(huán)控制從而較為精確地控制升降臺402高度。
[0048]本發(fā)明還公開了基于上述圖書館自動還書機(jī)器人的自動還書系統(tǒng)，該系統(tǒng)由自動還書機(jī)器人與主機(jī)配合組成，主機(jī)包括讀碼識別裝置、圖書館信息管理系統(tǒng)、控制自動還書機(jī)器人的計算機(jī)、圖書分配裝置以及與自動還書機(jī)器人聯(lián)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò);其中:
[0049]讀碼識別裝置，用于為讀者提供掃碼借書服務(wù)；
[0050]圖書館信息管理系統(tǒng)，用于存儲書本的識別信息、幾何信息、所在書籍位置信息和排列順序信息，能夠為自動還書機(jī)器人提供還書位置信息；
[0051 ]控制自動還書機(jī)器人的計算機(jī)，用于統(tǒng)籌安排多個自動還書機(jī)器人的工作量；
[0052]圖書分配裝置，用于存放讀者歸還的書籍，且能夠給自動還書機(jī)器人分配書本。
[0053]還書機(jī)器人可以通過無線網(wǎng)絡(luò)與主機(jī)聯(lián)系;還書機(jī)器人可以通過底部傳感器識別地面的標(biāo)志進(jìn)行定位和運動;機(jī)器的能量來源于蓄電池，機(jī)器人可以自動到圖書館指定的地點自動充電；數(shù)據(jù)庫中儲存了每本書的厚度數(shù)據(jù)、所在書架、以及相鄰書目的數(shù)據(jù)，機(jī)器通過掃描書脊處的條形碼可以獲得書的數(shù)據(jù);機(jī)器在主機(jī)處獲得書的時候同時存儲了書的信息，以及書的擺放次序;主機(jī)會根據(jù)不同書所在的位置分配給不同的機(jī)器人以優(yōu)化還書操作;機(jī)器人四周設(shè)有傳感器，若在行進(jìn)過程中遇到障礙(讀者)將會停止行進(jìn)，并且發(fā)出信息。
[0054]本發(fā)明的圖書館自動還書機(jī)器人的工作過程如下:
[0055]還書機(jī)器人于主機(jī)處獲取需要歸還的書本。
[0056]還書機(jī)器人借由運動組件運動到第一本需要歸還的書本所在的書架處。定位傳感器負(fù)責(zé)定位，控制計算機(jī)控制，主動輪電機(jī)使主動輪帶動還書機(jī)器人到第一本需要歸還的書本所在的書架處。
[0057]圖書裝載組件將位于底盤與升降臺交接處的書本裝載到升降臺上。升降隔板電機(jī)運轉(zhuǎn)，使升降隔板推桿向下旋轉(zhuǎn)，帶動兩升降隔板下降使書本能夠被圖書推板推到升降臺上。升降隔板下降后，兩圖書推板配合運動，底盤上的圖書推板前進(jìn)該書本厚度的距離，升降臺上的圖書推板后退該書本厚度的距離，該書本被裝載到了升降臺上。升降隔板電機(jī)反向運轉(zhuǎn)，使升降隔板推桿向上旋轉(zhuǎn)，帶動兩升降隔板上升，并在到達(dá)最高位置時與升降臺上的升降隔板分離，升降臺上的升降隔板與升降隔板推桿分離的同時與升降臺卡和，并固定在升降臺上，與升降臺上的圖書推板共同夾持被還書本，圖書裝載工作完成。
[0058]升降組件運行，將圖書入架組件抬升至被還書所在書架高度。兩絲桿電機(jī)同步運轉(zhuǎn)，帶動兩絲桿旋轉(zhuǎn)，絲桿旋轉(zhuǎn)使得絲桿連桿傳動件沿絲桿軸向運動，帶動升降連桿組伸長，抬升升降臺連接件，進(jìn)而抬升升降臺使得圖書入架組件到達(dá)所需高度。
[0059]圖書入架組件與運動組件配合，使還書機(jī)器人到達(dá)準(zhǔn)確還書位置。分書電機(jī)運轉(zhuǎn)帶動分書器沿升降臺側(cè)邊運動，進(jìn)而帶動掃碼器沿書架邊運動，掃描書架上的書本，獲取現(xiàn)書架上的書本排列順序信息。由控制計算機(jī)對比數(shù)據(jù)庫得到被歸還書本應(yīng)該被放置的位置。控制計算機(jī)控制整體運動裝置帶動還書機(jī)器人整體運動到合適的位置，使得被還書本對準(zhǔn)被放置位置。
[0060]圖書入架組件將書本推入書架。分書電機(jī)運轉(zhuǎn)，使分書器運動到合適的位置使分書桿能夠插入指定兩本書之間。分書桿電機(jī)運轉(zhuǎn)，帶動分書桿繞軸旋轉(zhuǎn)，插入書架上兩本書之間。分書電機(jī)運轉(zhuǎn)，帶動分書器運動，進(jìn)而將兩書本分離，空出所需歸還書本的位置。推書器電機(jī)運轉(zhuǎn)，帶動推書器運動，帶動推書桿運動，將書本向書架處推動，直到書本被放置好。 推書器電機(jī)反向運轉(zhuǎn)，帶動推書器后退，推書桿縮回，為下一本書的入架做準(zhǔn)備。分書桿電機(jī)反向運轉(zhuǎn)，帶動分書桿從兩本書之間撤出，圖書入架工作完成。
[0061]升降組件方向運轉(zhuǎn)，帶動圖書入架裝置下降至原高度，升降隔板電機(jī)運轉(zhuǎn)，帶動升降隔板推桿向下運動，使其與升降臺上的升降隔板重新配合。
[0062]控制計算機(jī)控制還書機(jī)器人向下一本需要歸還的書本所在的書架運動。
[0063]還書機(jī)器人上所有書本歸還完畢后，機(jī)器人將自動回到主機(jī)出待命。
【主權(quán)項】
1.一種圖書館自動還書機(jī)器人，其特征在于，包括能夠帶動機(jī)器人整體運動的運動組件(I)，在運動組件(I)一端設(shè)有圖書裝載組件(2)，在運動組件(I)上方設(shè)有升降組件(3)，升降組件(3)上安裝有圖書入架組件(4)，升降組件(3)能夠帶動圖書入架組件(4)上下移動； 所述圖書入架組件(4)包括升降臺(402)，在升降臺(402)上設(shè)有圖書底板，以及能夠在圖書底板上垂直滑動的第一圖書推板(405)，在第一圖書推板(405)上設(shè)有推書器，在升降臺(402)的一側(cè)還設(shè)有分書器，分書器能夠沿升降臺(402)側(cè)邊運動，在分書器上還安裝有掃碼器(408)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖書館自動還書機(jī)器人，其特征在于，推書器包括推書器齒條(401)及與推書器齒條(401)配合的齒輪，推書器齒條(401)上設(shè)有推書桿(404)及推書器電機(jī)(403)，推書器電機(jī)(403)能夠帶動推書桿(404)在推書齒條(401)上移動。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖書館自動還書機(jī)器人，其特征在于，推書桿(404)相對升降臺(402)的位移距離大于推書電機(jī)(403)相對升降臺(402)的位移距離。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖書館自動還書機(jī)器人，其特征在于，分書器包括分書器推桿(410)，分書器推桿(410)上設(shè)有分書桿(409)及分書桿電機(jī)(407)，分書器推桿(410)底部設(shè)有分書電機(jī)(411);分書桿(409)能夠在分書桿電機(jī)(407)的帶動下繞軸轉(zhuǎn)動，分書電機(jī)(411)帶動分書器推桿(410)沿升降臺(402)上的齒條移動。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖書館自動還書機(jī)器人，其特征在于，所述運動組件(I)包括底盤(101)，在底盤(101)底部中心位置設(shè)有兩個同軸主動輪(105)及控制同軸主動輪(105)運動的主動輪電機(jī)(104)，在底盤(1I)底部四角分別設(shè)有一個從動萬向輪(102)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的圖書館自動還書機(jī)器人，其特征在于，在底盤(101)上還設(shè)有控制計算機(jī)(107)、蓄電池(103)、定位傳感器(106)及壁障傳感器。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的圖書館自動還書機(jī)器人，其特征在于，圖書裝載組件(2)包括圖書底板(203)及能夠在圖書底板(203)上滑動的第二圖書推板(204);還包括用于夾持書本的第一升降隔板(201)和第二升降隔板(202)，第一升降隔板(201)設(shè)置在升降臺(402)上，第二升降隔板(202)垂直設(shè)置在底盤(101)端部； 在第一升降隔板(201)和第二升降隔板(202)板面底部設(shè)有通槽，在第二升降隔板(202)底部設(shè)有升降隔板推桿(206)、圓柱凸輪(207)及用于控制升降隔板推桿(206)運動的推桿電機(jī)，升降隔板推桿(206)能夠在通槽中往復(fù)運動。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的圖書館自動還書機(jī)器人，其特征在于，在裝載書本時，第一升降隔板(201)和第二升降隔板(202)下降到最低點，升降隔板推桿(206)與第一升降隔板(201)和第二升降隔板(202)上的通槽均卡和，書本被推到升降臺(402)上；書本裝載完畢后，第一升降隔板(201)和第二升降隔板(202)上升到最高點，第一升降隔板(201)上的通槽與升降臺(402)上的卡鍵卡和而與升降隔板推桿(206)分離，第一升降隔板(201)和第二升降隔板(202)分開運動。9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的圖書館自動還書機(jī)器人，其特征在于，所述升降組件(3)為對稱設(shè)置在底盤(101)兩側(cè)的升降單元，每側(cè)升降單元均包括升降連桿(302)、絲桿(303)、絲桿電機(jī)(305)、絲桿連桿傳動件(304)及與升降臺(402)相連的升降臺桿連接件(301); 絲桿(303)固定在底盤(101)上且與升降連桿(302)相連，絲桿電機(jī)(305)與絲桿連桿傳動件(304)通過螺紋配合，能夠推動絲桿連桿傳動件(304)沿絲桿(303)軸線移動進(jìn)而帶動 升降連桿(302)升降；升降臺桿連接件(301)包括設(shè)置在升降連桿(302)上的固定扣以及連桿，連桿的自由端 能夠穿過該固定扣并沿軸線方向移動，連桿的另一端設(shè)有與圖書入架組件(4)相連的固定 件。10.—種基于權(quán)利要求1?9所述圖書館自動還書機(jī)器人的自動還書系統(tǒng)，其特征在于， 該系統(tǒng)由自動還書機(jī)器人與主機(jī)配合組成，主機(jī)包括讀碼識別裝置、圖書館信息管理系統(tǒng)、 控制自動還書機(jī)器人的計算機(jī)、圖書分配裝置以及與自動還書機(jī)器人聯(lián)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò);其中: 讀碼識別裝置，用于為讀者提供掃碼借書服務(wù)；圖書館信息管理系統(tǒng)，用于存儲書本的識別信息、幾何信息、所在書籍位置信息和排列 順序信息，能夠為自動還書機(jī)器人提供還書位置信息；控制自動還書機(jī)器人的計算機(jī)，用于統(tǒng)籌安排多個自動還書機(jī)器人的工作量；圖書分配裝置，用于存放讀者歸還的書籍，且能夠給自動還書機(jī)器人分配書本。
【文檔編號】B65G1/04GK106032196SQ201610411005
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2016年6月13日
【發(fā)明人】楊雷, 邱鎮(zhèn)南, 陳偉杰, 童牧, 郭艷婕, 許睦旬
【申請人】西安交通大學(xué)