本實(shí)用新型涉及一種用于圖書自動(dòng)抓取與放置的裝置，特別適用于圖書館在自主取還書系統(tǒng)以及便于管理員高效快捷的進(jìn)行圖書的獲取與放置。

背景技術(shù)：

當(dāng)今社會(huì)已經(jīng)邁入知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，社會(huì)各界對(duì)知識(shí)獲取的熱情空前高漲，圖書館作為公眾知識(shí)獲取的重要場(chǎng)所更突顯其重要性，伴隨科技的發(fā)展，自動(dòng)化設(shè)備正越來越多的出現(xiàn)在圖書館。隨著圖書館藏書規(guī)模的增加和接待能力的日益提高，如何進(jìn)一步提高圖書館的運(yùn)營效率，有效緩解圖書館工作人員的工作強(qiáng)度已迫在眉睫，圖書館對(duì)高效圖書管理設(shè)備的需求也比以往任何時(shí)期都顯得更加迫切。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，圖書ATM機(jī)得到了快速的發(fā)展，其中圖書管理設(shè)備最關(guān)鍵的技術(shù)是抓取圖書的機(jī)械手快速實(shí)現(xiàn)精確定位。由于機(jī)械手的精確定位是一個(gè)二維的運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)有的圖書ATM機(jī)中圖書抓取機(jī)械手的定位系統(tǒng)，為了保證達(dá)到一定精度的定位，同時(shí)為了降低成本，利用相應(yīng)算法把二維運(yùn)動(dòng)分解為一維運(yùn)動(dòng)，如先走Y方向，后走X方向運(yùn)動(dòng)，但是這種方法所需要的時(shí)間較長(zhǎng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)現(xiàn)有圖書館藏書量大，人工拿取、擺放圖書工作量大，管理員在尋找目標(biāo)圖書時(shí)耗時(shí)長(zhǎng)，而提供一種用于圖書自動(dòng)抓取與放置的裝置，本實(shí)用新型適于網(wǎng)格化的圖書書架，采用如下解決方案：

一種用于圖書自動(dòng)抓取與放置的裝置，包括用于支撐裝置的底座，用于查找目標(biāo)圖書的圖書定位結(jié)構(gòu)和用于取放目標(biāo)圖書的圖書夾取裝置，以及外設(shè)的控制器，所述圖書定位結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)和直線滑移復(fù)合動(dòng)作，所述圖書夾取裝置可實(shí)現(xiàn)水平方向直線伸縮，還包括連接于夾取裝置上部的用于識(shí)別圖書編碼的CCD相機(jī)，所述圖書定位結(jié)構(gòu)包括豎直設(shè)置的直線導(dǎo)軌和與直線導(dǎo)軌垂直連接的水平轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸軸身設(shè)有徑向支撐件，所述徑向支撐件左側(cè)安裝有直驅(qū)電機(jī)，所述直驅(qū)電機(jī)外接有用于檢測(cè)并向控制器反饋直驅(qū)電機(jī)動(dòng)作的旋轉(zhuǎn)編碼器，所述直驅(qū)電機(jī)通過電機(jī)轉(zhuǎn)接件連接在轉(zhuǎn)軸并通過平鍵與轉(zhuǎn)軸構(gòu)成剛性連接，所述直驅(qū)電機(jī)經(jīng)向外側(cè)設(shè)有電機(jī)固定架，所述轉(zhuǎn)軸軸向末端設(shè)置電磁離合器。

所述圖書定位結(jié)構(gòu)經(jīng)在水平轉(zhuǎn)軸外同心設(shè)置的殼體固定于底座上方。

所述夾取裝置與所述直線導(dǎo)軌的滑塊之間連接有內(nèi)置氣缸的可伸縮空心桿。

所述氣缸驅(qū)動(dòng)可伸縮空心桿伸長(zhǎng)或縮短實(shí)現(xiàn)夾取裝置對(duì)目標(biāo)圖書的取放。

所述裝置采用Bresenham直線算法確定目標(biāo)圖書的直線搜索路徑。

本實(shí)用新型由控制器控制直驅(qū)電機(jī)驅(qū)動(dòng)直線導(dǎo)軌實(shí)現(xiàn)角位移，控制器同時(shí)控制步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)直線滑動(dòng)，復(fù)合動(dòng)作高效協(xié)同完成由Bresenham直線算法確定的最優(yōu)直線路徑，通過CCD相機(jī)獲取圖書編碼向控制器的反饋，不僅可以有效修正了機(jī)械裝置在路徑執(zhí)行時(shí)產(chǎn)生的誤差，更有效提高了目標(biāo)圖書獲取的準(zhǔn)確性，采用電磁離合器實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)異常斷電的保護(hù)功能。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)主視圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

如圖1所示，一種用于圖書自動(dòng)抓取與放置的裝置，包括用于支撐裝置的底座1，用于查找目標(biāo)圖書的圖書定位結(jié)構(gòu)和用于取放目標(biāo)圖書的圖書夾取裝置13，以及外設(shè)的控制器，所述圖書定位結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)和直線滑移復(fù)合動(dòng)作，所述圖書夾取裝置13可實(shí)現(xiàn)水平方向直線伸縮，還包括連接于夾取裝置13上部的用于識(shí)別圖書編碼的CCD相機(jī)，所述圖書定位結(jié)構(gòu)包括豎直設(shè)置的直線導(dǎo)軌9和與直線導(dǎo)軌垂直連接的水平轉(zhuǎn)軸3，所述轉(zhuǎn)軸3軸身設(shè)有徑向支撐件5，所述徑向支撐件5左側(cè)安裝有直驅(qū)電機(jī)6，所述直驅(qū)電機(jī)6外接有用于檢測(cè)并向控制器反饋直驅(qū)電機(jī)6動(dòng)作的旋轉(zhuǎn)編碼器，所述旋轉(zhuǎn)編碼器可精確監(jiān)測(cè)直驅(qū)電機(jī)6的角位移并將實(shí)際發(fā)生角位移與反饋給控制器，以便及時(shí)修正角位移的偏差。所述直驅(qū)電機(jī)6通過電機(jī)轉(zhuǎn)接件4連接在轉(zhuǎn)軸3并通過平鍵與轉(zhuǎn)軸3構(gòu)成剛性連接，所述直驅(qū)電機(jī)6經(jīng)向外側(cè)設(shè)有電機(jī)固定架8，所述轉(zhuǎn)軸3軸向末端設(shè)置電磁離合器7，所述電磁離合器7在系統(tǒng)出現(xiàn)異常停電時(shí)通過機(jī)械自鎖平衡直線導(dǎo)軌9的偏心自重，以約束直線導(dǎo)軌9繞轉(zhuǎn)軸3軸線方向的轉(zhuǎn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)掉電保護(hù)。

所述圖書定位結(jié)構(gòu)經(jīng)在水平轉(zhuǎn)軸3外同心設(shè)置的殼體2固定于底座1上方。

所述夾取裝置13與所述直線導(dǎo)軌9的滑塊之間連接有內(nèi)置氣缸11的可伸縮空心桿10。

所述氣缸11驅(qū)動(dòng)可伸縮空心桿10伸長(zhǎng)或縮短實(shí)現(xiàn)夾取裝置13對(duì)目標(biāo)圖書的取放。

所述裝置采用Bresenham直線算法確定目標(biāo)圖書的直線搜索路徑。

本實(shí)用新型使用時(shí)，以圖書定位結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)軸3為原點(diǎn)確定坐標(biāo)系，夾取裝置13初始位置處于原點(diǎn)坐標(biāo)，根據(jù)控制器接收的目標(biāo)圖書編碼，確定目標(biāo)圖書的執(zhí)行坐標(biāo)，采用Bresenham直線算法得出夾取裝置13自原點(diǎn)至執(zhí)行坐標(biāo)的直線路徑；控制器根據(jù)直驅(qū)電機(jī)需轉(zhuǎn)過的角度和直線導(dǎo)軌直線滑動(dòng)距離確定相同時(shí)間內(nèi)兩者的運(yùn)行速度，假如直驅(qū)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度超過其額定轉(zhuǎn)速，則根據(jù)直驅(qū)電機(jī)的標(biāo)定轉(zhuǎn)速確定運(yùn)行時(shí)間，再根據(jù)運(yùn)行時(shí)間確定直線導(dǎo)軌的直線平移速度，同樣，直線導(dǎo)軌的直線平移速度不得超出其步進(jìn)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速；根據(jù)確定的時(shí)間，由控制器同時(shí)向旋轉(zhuǎn)編碼器和步進(jìn)電機(jī)發(fā)出信號(hào)，旋轉(zhuǎn)編碼器控制直驅(qū)電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸3與直線導(dǎo)軌9一起實(shí)現(xiàn)角位移，同時(shí)控制器控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)直線導(dǎo)軌9帶動(dòng)夾取裝置13實(shí)現(xiàn)直線滑動(dòng)，實(shí)現(xiàn)執(zhí)行路徑的最優(yōu)；因機(jī)械裝置存在誤差，夾取裝置13處于目標(biāo)圖書的臨近區(qū)域，控制器控制CCD相機(jī)12進(jìn)行圖書編碼的獲取，所述網(wǎng)格化書架的每一格圖書編碼以數(shù)列的數(shù)據(jù)形式存儲(chǔ)在控制器，控制器根據(jù)CCD相機(jī)12獲取的圖書編碼與目標(biāo)圖書編碼進(jìn)行比對(duì)，根據(jù)算法進(jìn)行對(duì)夾取裝置13微調(diào)路徑的確定，通常只需要單獨(dú)控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)即可完成，夾取裝置13在到達(dá)預(yù)定位置后，由CCD相機(jī)12獲取圖書編碼反饋給控制器，控制器與目標(biāo)圖書編碼進(jìn)行比對(duì)，如圖書編碼不一致，根據(jù)算法再次確定夾取裝置13的微調(diào)路徑；如圖書編碼一致,控制器控制氣缸伸出抓取目標(biāo)圖書，并送達(dá)預(yù)定位置。

至此可進(jìn)入下一個(gè)工作循環(huán)。