图书馆智能排书机器人

1.本实用新型涉及机器人技术领域，具体为图书馆智能排书机器人。


背景技术：

2.图书馆是搜集、整理、收藏图书资料以供人阅览、参考的机构，图书馆排书是一项繁琐的工作，需要将放置错误的书本，以及外部的书本，根据编号，分门别类放置于图书馆的书架上，图书馆的占地面积大，内部设有多个书架，因此图书馆内部的路线较为复杂，需要工作人员熟记图书馆的路线，而且书本也较重，工作人员搬运图书较为费时费力，因此现在图书馆排书方式，部分是机器人配合工作人员进行排书流程，机器人将较重的图书进行搬运，辅助工作人员工作，减轻了工作人员的工作强度，但是这种机器人的功能较为单一，排书的工作需要和工作人员配合使用，无法实现整体的排书流程，无法彻底解放人力，为此，提出图书馆智能排书机器人。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供图书馆智能排书机器人，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：图书馆智能排书机器人，包括车体，所述车体的顶部固定连接有书架本体，所述车体的底部设有两个履带，所述车体的底部安装有两个步进电机，两个所述步进电机的输出端均固定连接有驱动轮，所述车体的顶部依次安装有stm32开发板、高清摄像头本体和树莓派本体，所述车体的顶部固定连接有两个第一固定架，所述第一固定架的一侧安装有第一异步电机，所述第一异步电机的输出端固定连接有第一丝杠，所述第一丝杠的外侧套接有第一滑块，两个第一滑块的顶部均固定连接有第二固定架，所述第二固定架的内部滑动连接有第二滑块，两个所述第二滑块的一侧固定连接有第三固定架，所述第三固定架的内部滑动连接有第三滑块，所述第三滑块的顶部固定连接有移动台，所述移动台的顶部固定连接有云台，所述云台的顶部安装有若干舵机本体，所述舵机本体的顶部通过连接片固定连接有机械爪，所述机械爪的顶部设有openmv摄像头，所述书架本体的顶部安装有面阵激光雷达。
5.作为优选，上述所述车体的底部安装有电池，所述电池的电控输出端分别与所述stm32开发板和所述树莓派本体的电控输入端电性连接。
6.作为优选，上述所述书架本体的内部固定连接有挡板，所述书架本体的内部固定连接有两个电动伸缩架。
7.作为优选，上述所述openmv摄像头的底部固定安装有openmv摄像头支架，所述openmv摄像头支架的底部固定连接于所述机械爪的顶部。
8.作为优选，上述所述车体的底部设有若干支重轮，所述支重轮的外侧与所述履带的内侧啮合连接。
9.作为优选，上述所述驱动轮的外侧与履带的内侧啮合连接，所述支重轮位于所述
驱动轮的下方。
10.作为优选，上述所述第二固定架的顶部安装有第二异步电机，所述第二异步电机的输出端贯穿所述第二固定架固定连接有第二丝杠，所述第二滑块套接于所述第二丝杠的外侧。
11.作为优选，上述所述第三固定架的一侧安装有第三异步电机，所述第三异步电机的输出端贯穿所述第三固定架固定连接有第三丝杠，所述第三滑块套接于所述第三丝杠的外侧。
12.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型在收取到面阵激光雷达和高清摄像头本体传递的周围信息和路线信息之后，由树莓派本体进行识别和分析，再将相关信息传递到stm32开发板中，对步进电机进行控制，实现对车体的运动控制，到达指定地点后由stm32开发板对三维移动台的多个步进电机和机械臂上的众多舵机本体进行驱动控制，机械臂被装载移动到合适位置，通过伸缩和弯曲从车载书架本体中抓取书本，然后根据openmv摄像头的摄影头对书架位置情况和书本放置进一步确认，发送相关信息给主控的stm32开发板，最终通过与取书时相似的控制方式，控制机械臂将书籍放置到指定位置。
附图说明
13.图1为本实用新型的结构示意图；
14.图2为本实用新型的第一丝杆的结构示意图；
15.图3为本实用新型的流程图。
16.图中：1、车体；2、驱动轮；3、履带；4、支重轮；5、步进电机；6、stm32开发板；7、电池；8、高清摄像头本体；9、树莓派本体；10、第一异步电机；11、第一丝杠；12、第一滑块；13、移动台；14、云台；15、舵机本体；16、连接片；17、openmv摄像头支架；18、openmv摄像头；19、机械爪；20、面阵激光雷达；21、电动伸缩架；22、书架本体；23、第一固定架；24、第二固定架；25、第二异步电机；26、第二丝杠；27、第二滑块；28、第三固定架；29、第三丝杠；30、第三异步电机；31、第三滑块。
具体实施方式
17.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
18.实施例
19.请参阅图1
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3，本实用新型提供一种技术方案：图书馆智能排书机器人，包括车体1，车体1的顶部固定连接有书架本体22，车体1的底部设有两个履带3，车体1的底部安装有两个步进电机5，两个步进电机5的输出端均固定连接有驱动轮2，车体1的顶部依次安装有stm32开发板6、高清摄像头本体8和树莓派本体9，车体1的顶部固定连接有两个第一固定架23，第一固定架23的一侧安装有第一异步电机10，第一异步电机10的输出端固定连接有第一丝杠11，第一丝杠11的外侧套接有第一滑块12，两个第一滑块12的顶部均固定连接有第二固定架24，第二固定架24的内部滑动连接有第二滑块27，两个第二滑块27的一侧固定连
接有第三固定架28，第三固定架28的内部滑动连接有第三滑块31，第三滑块31的顶部固定连接有移动台13，移动台13的顶部固定连接有云台14，云台14的顶部安装有若干舵机本体15，舵机本体15的顶部通过连接片16固定连接有机械爪19，机械爪19的顶部设有openmv摄像头18，书架本体22的顶部安装有面阵激光雷达20。本实用新型在收取到面阵激光雷达20和高清摄像头本体8传递的周围信息和路线信息之后，由树莓派本体9进行识别和分析，再将相关信息传递到stm32开发板6中，对步进电机5进行控制，实现对车体1的运动控制，到达指定地点后由stm32开发板6对三维移动台13的多个步进电机和机械臂上的众多舵机本体15进行驱动控制，机械臂被装载移动到合适位置，通过伸缩和弯曲从车载书架本体22中抓取书本，然后根据openmv摄像头18的摄影头对书架位置情况和书本放置进一步确认，发送相关信息给主控的stm32开发板6，最终通过与取书时相似的控制方式，控制机械臂将书籍放置到指定位置。
20.车体1的底部安装有电池7，电池7的电控输出端分别与stm32开发板6和树莓派本体9的电控输入端电性连接；电池7分别对stm32开发板6和树莓派本体9进行供电。
21.书架本体22的内部固定连接有挡板，书架本体22的内部固定连接有两个电动伸缩架21；书本放置于书架本体22内部的挡板上，电动伸缩架21对书本进行夹持，随着电动伸缩架21的移动和变形，长时间对书本进行挤压保持书本的整齐直立，根据书籍数量和厚度对书进行挤压最终实现排列整齐的效果。
22.openmv摄像头18的底部固定安装有openmv摄像头支架17，openmv摄像头支架17的底部固定连接于机械爪19的顶部；openmv摄像头支架17对openmv摄像头18进行固定支撑，将openmv摄像头18固定于机械爪19的上方，配合机械爪19使用，openmv摄像头18能够识别书本位置和书本间的空隙，并且根据书脊上的二维码获取书本信息，从而辅助书本放置。
23.车体1的底部设有若干支重轮4，支重轮4的外侧与履带3的内侧啮合连接；车体1两侧的驱动轮2、履带3和支重轮4，再加上弹簧连接件等机构，实现构建履带式底盘的目的，在确保机器人能够拥有较强负载力的同时，使机器人的行驶能够尽可能平稳，底盘整体选择驱动用步进电机5进行驱动，确保机器人的移动能够精确，从而降低机械爪19的抓取难度。
24.驱动轮2的外侧与履带3的内侧啮合连接，支重轮4位于驱动轮2的下方；驱动轮2随步进电机5的作用转动，带动履带3移动。
25.第二固定架24的顶部安装有第二异步电机25，第二异步电机25的输出端贯穿第二固定架24固定连接有第二丝杠26，第二滑块27套接于第二丝杠26的外侧；第二异步电机25随stm32开发板6控制启动，带动第二丝杠26转动，从而带动第二滑块27相对第二丝杠26上下移动，第二滑块27带动第三固定架28移动。
26.第三固定架28的一侧安装有第三异步电机30，第三异步电机30的输出端贯穿第三固定架28固定连接有第三丝杠29，第三滑块31套接于第三丝杠29的外侧；第三异步电机30随stm32开发板6控制启动，带动第三丝杠29转动，从而带动第三滑块31相对第三丝杠29上下移动，第三滑块31带动移动台13移动。
27.工作原理或者结构原理，使用时，车体1收取到面阵激光雷达20和高清摄像头本体8传递的周围信息和路线信息，高清摄像头本体8配置opencv软件库对前方路径进行探测，使用面阵激光雷达20通过ros系统对周围环境进行探测。高清摄像头本体8和激光雷达传递的信息和数据由stm32开发板6和树莓派本体9进行处理，由树莓派本体9进行识别和分析，
再将相关信息传递到stm32开发板6中，stm32开发板6对步进电机5进行控制，步进电机5通过驱动轮2带动履带3移动，实现对机器人进行指定方向移动。
28.到达指定地点后，由stm32开发板6对三维移动台13相关的第一异步电机10、第二异步电机25、第三异步电机30和机械臂上的众多舵机本体15进行驱动控制，第一异步电机10旋转第一丝杠11，从而带动第一滑块12移动，第一滑块12带动第二固定架24移动，第二固定架24一侧的第二异步电机25旋转第二丝杠26，从而带动第二滑块27移动，第二滑块27带动第三固定架28移动，第三固定架28一侧的第三异步电机30旋转第三丝杠29，从而带动第三滑块31移动，第三滑块31带动移动台13移动，实现移动台13在三维空间内的任意移动，云台14作为机械臂，能够通过嵌入的舵机本体15令机械臂水平方向上自由移动，使机械爪19在xyz三个方向上进行灵活移动，通过伸缩和弯曲更加精准地从车载书架本体22中抓取书本。
29.机械爪19上带有的openmv摄像头支架17和openmv摄像头18，能够识别书本位置和书本间的空隙，并且根据书脊上的二维码获取书本信息，从而辅助书本放置，然后根据openmv摄像头18的摄影头对书架位置情况和书本放置为重，进行进一步精确，发送相关信息给主控的stm32开发板6，最终通过与取书时相似的控制方式，实现控制机械臂将书籍放置到指定位置的功能。
30.stm32开发板6作为控制模块，在书架本体22上安装电动伸缩架21，根据统计现有书本厚度和即将抓取或存放的书本厚度，控制电动伸缩架21的移动和变形，从而长时间对书本进行挤压保持书本的整齐直立，根据书籍数量和厚度对书进行挤压最终实现排列整齐的效果。
31.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。