一种智能管理设备的制作方法

本发明涉及图书馆自动化设备技术领域，尤其涉及一种图书馆用可自动整理图书的智能管理设备。

背景技术：

目前各地图书馆为了方便读者查找书，通常都把图书垂直放置在书架内并将书脊面向读者、书脊上的文字正向。而读者在放置图书时经常会将书脊面向书架，或者往往不注意书脊上的文字方向，经常出现倒放的情况；为方便读者找书，图书馆的图书都是分类摆放的，而读者在选书过程中往往随意变更图书的位置，给其他读者找书造成不便。

现有的图书馆都是通过人工对书架上的图书进行整理，费时费力，现有技术还没有能够对图书馆书架上的图书进行自动整理的设备。

技术实现要素：

本发明针对现有图书馆图书整理设备的不足，研制一种智能管理设备，该装置能够自动识别出摆放错误的图书，并将图书转向后放至正确的位置，有效提高了图书馆的服务质量，方便了读者找书，同时减少了图书管理人员的工作负担。

本发明解决技术问题的技术方案为：一种智能管理设备，设置在图书馆内，图书摆放在书架上，所述机器人包括小车、机械臂、夹爪、图书识别器、撑书器，小车上设置有控制柜、蓄电池，机械臂设置在小车上，机械臂为多个电机带动的多自由度机械手，机械臂上设置有安装块、安装块上设置有旋转机构，夹爪通过延伸板安装在旋转机构上，夹爪能够夹持并翻转图书；图书识别器设置在夹爪上；撑书器包括推杆、撑书框、转接板，推杆通过转接板安装在安装块上，撑书框安装在推杆的伸缩杆上，撑书框的主体为一水平的u形框，撑书框的远推杆端为开口的尖头。

作为优化，所述夹爪包括左爪、右爪，左爪与右爪对称设置，左爪与右爪都包括爪臂、夹书轮、翻转电机，夹书轮通过转轴安装在爪臂上，夹书轮连接翻转电机的电机轴，左爪与右爪上的夹书轮相对设置；所述夹爪还包括螺杆、导杆、夹持电机，螺杆连接夹持电机的电机轴，螺杆上设置有两段转向相反的外螺纹，左爪、右爪的爪臂上分别设置有对应的内螺纹，导杆与螺杆平行，爪臂上设置有对应的导向孔。

作为优化，所述夹书轮设置在爪臂的近书架端，夹书轮高出爪臂的相对面，爪臂的近书架端为尖头形。

作为优化，所述夹书轮与图书的接触面为圆面，圆面的轮廓边设置有倒角，夹书轮与图书的接触面设置有耐磨层。

作为优化，所述左爪与右爪还包括动力轮，动力轮连接翻转电机的电机轴，夹书轮通过同步带或中间齿与动力轮连接。

作为优化，所述夹爪上还设置有码齐板，码齐板垂直于夹爪主体。

作为优化，所述小车、机械臂、夹持电机、图书识别器、翻转电机、推杆的控制端口或数据端口都连接控制柜。

作为优化，所述推杆设置在安装块的一侧，推杆中心线与安装块的水平距离等于图书识别器竖直中心面与旋转机构旋转轴之间的距离。

作为优化，所述图书识别器为条形码扫描器，图书书脊的中心横向设置有条形码。

作为优化，所述条形码扫描器安装在导向套中，导向套内设置有弹簧，弹簧的一端接触条形码扫描器后端、一端接触导向套内壁。

作为优化，所述图书识别器为摄像头，控制柜中设置有图像识别系统。

作为优化，所述小车的车轮为麦克纳姆轮。

作为优化，所述机器人还包括暂存箱，暂存箱设置在小车上。

本发明的有益效果：

1.本发明的小车、机械臂将图书识别器送至工作位置，图书识别器能够识别出问题图书，设备能够自动将问题图书取出、翻转至正确方向，并放至正确位置，有效提高了图书馆的服务质量，方便了读者找书，同时减少了图书管理人员的工作负担。

2.通过设置撑书器可以将书架上的图书撑开，方便设备将图书放回书架。

3.通过在夹书轮与图书接触面的轮廓边设置倒角、爪臂的近书架端为尖头形，方便了夹书轮深入图书间隙。

4.通过设置码齐板，当图书放置完毕后，旋转夹爪使码齐板正对图书的书脊，然后设备整体靠近图书，可实现图书的前后码齐；通过控制小车、机械臂，将夹爪插入图书上方与书架的空隙中，然后机械臂下降，可实现图书的上下码齐。

5.通过设置导向套、弹簧，使条形码扫描器可以前后移动，避免了与图书发生碰撞造成的问题，保护了条形码扫描器，保障了取书的顺利进行。

6.通过安装摄像头，利用图像识别技术判断图书是否放反，可以进行批量识别，有效提高了工作效率。

7.通过将小车的车轮设置为麦克纳姆轮，使小车可以方便的前后左右自由移动，增加了设备的灵活度，提高了工作效率。

8.通过设置暂存箱，可以暂时存放放置位置错误的问题图书，待机器人移动到对应书架时再统一摆放。

附图说明

图1为本发明一种实施例工作状态的总体结构图。

图2为图1d区域的局部放大图。

图3、图5为本发明发现书脊朝向书架的图书时，取书状态的总体结构图。

图4为图3e区域的局部放大图。

图6为本发明夹爪夹持并翻转“书脊朝向书架的图书”后的总体结构图。

图7为本发明放书状态的总体结构图。

图8为夹爪的总体结构图。

图9为夹爪的内部结构图。

图10为夹爪的俯视图。

图11为图10沿f-f方向的剖视图。

图12为图11沿g-g方向的剖视图。

图13、14为夹书轮的总体结构图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合附图来详细解释本发明的实施方式。

图1至图14为本发明的一种实施例，如图1至图4所示，一种智能管理设备，设置在图书馆内，图书2摆放在书架1上，所述机器人包括小车3、机械臂4、夹爪5、图书识别器6、撑书器8，小车3上设置有控制柜301、蓄电池，机械臂4设置在小车3上，机械臂4为多个电机带动的多自由度机械手，机械臂4上设置有安装块401、安装块401上设置有旋转机构402，夹爪5通过延伸板406安装在旋转机构402上，夹爪5能够夹持并翻转图书2；图书识别器6设置在夹爪5上；撑书器8包括推杆801、撑书框802、转接板803，推杆801通过转接板803安装在安装块401上，撑书框802安装在推杆801的伸缩杆上，撑书框802的主体为一水平的u形框，撑书框802的远推杆801端为开口的尖头。所述小车3、机械臂4、夹持电机55、图书识别器6、翻转电机514、推杆801的控制端口或数据端口都连接控制柜301。所述小车3的车轮为麦克纳姆轮。

所述推杆801设置在安装块401的一侧，推杆801中心线与安装块401的水平距离等于图书识别器6竖直中心面与旋转机构402旋转轴之间的距离。

所述图书识别器6为条形码扫描器601，图书2书脊的中心横向设置有条形码201。书架1、图书2的高度都是已知的，且尽量将相同高度的图书2放置在一层，条形码扫描器601只需沿特定高度扫描即可逐一读取一层图书的条形码201，如果图书2放反则条形码也会是反的。

小车、机械臂4将图书识别器送至工作位置，图书识别器能够识别出问题图书，设备能够自动将问题图书取出、翻转至正确方向，并放至正确位置，有效提高了图书馆的服务质量，方便了读者找书，同时减少了图书管理人员的工作负担。通过设置撑书器可以将书架上的图书撑开，方便设备将图书放回书架。通过将小车的车轮设置为麦克纳姆轮，使小车可以方便的前后左右自由移动，增加了设备的灵活度，提高了工作效率。

机械臂4为多个电机带动的多自由度机械手，如图3所示，机械臂4设置有第一水平旋转关节a、第二竖直旋转关节b、第三竖直旋转关节c、第四旋转关节d、第五旋转关节e、旋转机构402，通过控制各个关节的运动，可以实现夹爪5的升降。

如图8至图14所示，所述夹爪5包括左爪51、右爪52，左爪51与右爪52对称设置，左爪51与右爪52都包括爪臂515、夹书轮511、翻转电机514，夹书轮511通过转轴安装在爪臂515上，夹书轮511连接翻转电机514的电机轴，左爪51与右爪52上的夹书轮511相对设置；所述夹爪5还包括螺杆53、导杆54、夹持电机55，螺杆53连接夹持电机55的电机轴，螺杆53上设置有两段转向相反的外螺纹，左爪51、右爪52的爪臂515上分别设置有对应的内螺纹，导杆54与螺杆53平行，爪臂515上设置有对应的导向孔。

所述夹书轮511设置在爪臂515的近书架1端，夹书轮511高出爪臂515的相对面，爪臂515的近书架1端为尖头形。

所述左爪51与右爪52还包括动力轮513，动力轮513连接翻转电机514的电机轴，夹书轮511通过同步带512或中间齿与动力轮513连接。

所述夹爪5上还设置有码齐板507，码齐板507垂直于夹爪5主体。通过设置码齐板，当图书放置完毕后，旋转夹爪使码齐板正对图书的书脊，然后设备整体靠近图书，可实现图书的前后码齐；通过控制小车、机械臂，将夹爪5入图书上方与书架的空隙中，然后机械臂下降，可实现图书的上下码齐。

翻转电机514,旋转可实现图书2的翻转,夹持电机55旋转可通过螺杆53控制左爪51与右爪52的开合。

所述条形码扫描器601安装在导向套602中，导向套602内设置有弹簧603，弹簧603的一端接触条形码扫描器601后端、一端接触导向套602内壁。由于条形码扫描器的有效识别距离有限，夹爪在夹取图书过程中，条形码扫描器有可能与图书发生碰撞，通过设置导向套、弹簧，使条形码扫描器可以前后移动，避免了与图书发生碰撞造成的问题，保护了条形码扫描器，保障了取书的顺利进行。

夹爪5取书步骤：首先推杆801收缩，控制夹爪5对准预取图书2，夹爪5张开至略大于书厚；然后设备整体靠近书架1至夹爪5插入图书2间隙一段距离；夹爪5闭合夹取图书2，设备整体远离书架1，完成取书。

图3、图5为本发明发现书脊朝向书架的图书时，取书状态的总体结构图，夹爪5与撑书器8分别位于安装块401的两侧，且推杆801处于收缩状态，发现书脊朝向书架的图书时，处理步骤如下：1)、夹爪5上移，控制夹爪5取书；2)、如图6所示，翻转电机514控制图书旋转180度，同时推杆801伸出；3)、将图书2经旋转机构901旋转至撑书器8侧，此时如果图书的方向已经正确，则将该图书2放置到书架1即可；如果书脊上文字方向是反的，则按照书脊上文字方向放反的图书2进行处理即可。步骤1)中控制夹爪5上移的目的是实现步骤2)完成后，条形码扫描器601能够与图书上的条形码正对。

对于书脊朝向正确，但书脊上的文字方向放反的图书2，控制夹爪5旋转至撑书器8的另一侧进行取书，取书完成后控制夹爪5旋转至撑书器8侧，此时图书书脊上文字的方向正确，将图书放置到书架1的正确位置即可。

对于方向放置正确但位置摆放错误的图书2，控制夹爪5旋转至撑书器8侧进行取书，然后将图书2放置到书架1的正确位置即可。

如图7所示为设备将图书2放回书架1的状态，该状态下夹爪5位于撑书器8侧，推杆801处于伸出状态，图书2位于撑书框802正上方，且撑书框802的前端尖头距离书架1的距离比预要放置图书2距离书架1的距离近。图书2放置步骤如下：1、设备整体向书架1移动，撑书框802先将书架1上的图书2撑开，同时预要放置图书2进入该空隙；2、夹爪5松开，图书2落入撑书框802中；3、夹爪5重新夹紧图书2，推杆801收缩将撑书框802拖出；4、取出夹爪5。

上述虽然结合附图对发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。