一种图书馆移动机械臂机器人的制作方法

本实用新型属于机器人技术领域，具体涉及一种图书馆移动机械臂机器人。

背景技术：

图书馆的日常管理涉及大量的图书下架和上架，目前图书的下架和上架是通过管理员手动操作完成的，因此往往会投入大量的人力，并且工作效率低下，不适应现代图书馆的工作节奏。

现有的图书馆机器人多为迎宾机器人，简单的拥有查询、交互的功能，此类机器人多是底部是移动底盘、胸前有显示屏的人形机器人，这些机器人象征性的搭载互动用的机械臂，并无夹取功能，不能实现对图书的自主夹取和放置，对图书馆管理员的日常管理没有太大的帮助。而具备图书选取和放置的现代仓储物流系统对于图书馆来说又过于昂贵，不具有实用性。

因此能够设计一种适用于图书馆的高效且经济的抓取机器人具有重要意义。

技术实现要素：

本实用新型提供一种图书馆移动机械臂机器人，以解决现有技术中图书馆的管理机器人不能实现移动抓取图书的问题。

本实用新型实施例提供一种图书馆移动机械臂机器人，包括移动底盘、控制器、雷达、摄像头、机械臂、摄像头电源以及支撑板；

在所述移动底盘上方由下至上依次设有3层所述支撑板，分别记为第一支撑板、第二支撑板、第三支撑板，所述移动底盘、所述支撑板之间通过支撑柱连接，所述移动底盘与所述第一支撑板之间设有所述摄像头电源，所述第一支撑板与所述第二支撑板之间设有所述雷达，所述第二支撑板与所述第三支撑板之间设有所述机械臂，所述第三支撑板之上设有所述摄像头以及所述控制器；

所述移动底盘、所述雷达、所述摄像头、所述机械臂分别与所述控制器电性连接，所述摄像头电源还与所述摄像头电性连接。

作为本实用新型的优选方式，所述第一支撑板与第二支撑板为正六边形，所述第三支撑板为正六边形的一半即为梯形板。

作为本实用新型的优选方式，所述第一支撑板的每个顶角处均设有所述支撑柱与所述移动底盘连接，所述第一支撑板与所述第二支撑板的任一对边的顶角处均设有所述支撑柱使二者连接，所述第三支撑板的上底边和下底边的两端设有所述支撑柱与所述第二支撑板连接。

作为本实用新型的优选方式，所述第二支撑板的前端设有机械臂，后端通过所述支撑柱与所述第三支撑板连接。

作为本实用新型的优选方式，所述移动底盘与所述第一支撑板的间距为50mm，所述第一支撑板与所述第二支撑板的间距为100mm，所述第二支撑板与所述第三支撑板的间距为258mm。

作为本实用新型的优选方式，所述控制器型号为树莓派3b。

作为本实用新型的优选方式，所述雷达型号为rplidara1。

作为本实用新型的优选方式，所述摄像头型号为kinectv2。

作为本实用新型的优选方式，所述机械臂型号为phantomxpincherrobotarm。

作为本实用新型的优选方式，所述移动底盘为kobuki底盘。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型采用移动底盘、机械臂和深度摄像头为主要部件，搭建成为具有移动抓取图书的图书馆机器人，其成本可以控制在万元之下，适用于图书馆使用。本实用新型的结构采用分层式结构，利用从下至上设置的支撑板将本实用新型的必要硬件集中搭载起来，充分利用了纵向空间将机器的体积降低在最小程度，整个设备结构简单，功能完善，成本低廉，制造方便，适应图书馆的日常应用。

本实用新型可以通过深度摄像头探知图书位置，通过控制器处理视觉信息并控制机械臂抓取图书，最终实现图书的抓取和移动。我们提出新的移动抓取机器人方案，拓展服务类机器人功能领域，替图书管理员分担分拣、交流的工作，可节省图书馆的人力资源。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的第一支撑板的结构示意图；

图3为本实用新型实施例的第二支撑板的结构示意图；

图4为本实用新型实施例的第三支撑板的结构示意图；

其中，1、移动底盘，2、摄像头电源，3、雷达，4、支撑柱，5、第三支撑板，6、摄像头，7、机械臂，8、第二支撑板，9、第一支撑板，10、控制器。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

本实用新型实施例公开了一种图书馆移动机械臂机器人，参照图1至图4所示，包括移动底盘1、控制器10、雷达3、摄像头6、机械臂7、摄像头电源2以及支撑板。移动底盘1为扁圆形，在移动底盘1上方由下至上依次设有3层支撑板，分别记为第一支撑板9、第二支撑板8、第三支撑板5。移动底盘1与支撑板之间、各个支撑板之间均通过支撑柱4连接，支撑柱4与支撑板之间采用螺栓连接。移动底盘1与支撑板的连接形成了一个多层结构，在该多层结构中设置本实用新型的必要硬件。

在移动底盘1与第一支撑板9形成的空间内设置摄像头电源2，由于摄像头电源2自身重量较大，为了降低本实用新型的重心所以要尽可能的将摄像头电源2的位置设置在最下层。

在第一支撑板9与第二支撑板8之间设置雷达3，雷达3位于多层结构的中部，其所探测的范围能够较好地兼顾移动底盘1及机械臂7周围所对应的障碍，有利于本实用新型整体的移动，只需要一台雷达就可以满足实际需求。

在第二支撑板8与第三支撑板5之间设置机械臂7，机械臂7位于多层结构的上部有利于实施抓取作业。

在第三支撑板5之上设置摄像头6以及控制器10，摄像头6的位置与机械臂7的抓手的位置处于同一高度，因此摄像头6所拍摄的图像最符合机械臂7的抓取场景，控制器10根据摄像头6拍摄的图像能够最为准确的计算出机械臂7所要执行的动作。

在线路连接上，移动底盘1、雷达3、摄像头6、机械臂7分别与控制器10电性连接，受控制器10的直接控制。由于摄像头6在本实用新型工作中处于常开状态，其时刻都需要工作，耗电量较大，因此为摄像头6配置专用电源。

在实际应用中，可将第一支撑板9与第二支撑板8的形状设置为正六边形，第三支撑板5为正六边形的一半即为梯形板。第一支撑板9的每个顶角处均设有支撑柱4与移动底盘1连接；第一支撑板9与第二支撑板8的任一对边的顶角处均设有支撑柱4，使二者连接；第三支撑板5的上底边和下底边的两端设有支撑柱4与第二支撑板8连接。

将第三支撑板5设置为梯形板是为了使结构紧凑，其效果是可以将机械臂7设置在第二支撑板8的前端，而第二支撑板8的后端可以通过支撑柱4与第三支撑板5连接。

为了进一步使本实用新型的结构更加紧凑，需要对多层结构的间距做出规定，本实用新型将间距设置为，移动底盘1与第一支撑板9的间距为50mm，第一支撑板9与第二支撑板8的间距为100mm，第二支撑板8与第三支撑板5的间距为258mm。

在实际应用中，本实用新型的各硬件可以选用型号为，控制器10型号为树莓派3b，雷达3型号为rplidara1，摄像头6型号为kinectv2，机械臂7型号为phantomxpincherrobotarm，移动底盘1为kobuki底盘。这些硬件设备是现有的成熟技术，在市场上均可以买到，方便图书馆自行制作本实用新型。并且这些设备价格适中、技术成熟、便于购买和后期维护，有利于节约成本。

本实用新型的移动底盘1、摄像头6、机械臂7与控制器10协作，会有夹取书籍的功能。该功能硬件运行流程如下，当控制器10确认了要夹取书籍的空间目标点，摄像头6将传输被该目标点的图像与距离信息，该信息将会从摄像头6与书籍目标点的空间距离，自动换算为机械臂7与书籍的空间距离。并且此换算过程机械臂7已知该由何种姿态夹取与移动底盘1的平面位置，最终夹取到书籍。控制器10对图像的解析以及根据图像解析结果驱动机械臂7的运作为现有技术。

移动底盘1、雷达3与控制器10相互协作的结果为避障与自动导航功能。该功能硬件运行流程如下，雷达3接包含距离收到障碍物数据，将会映射在控制器10内，最终得出移动底盘1的正确移动指令。移动底盘1接收到指令后，可以能够自动避开障碍物到达目的地。这同样也属于现有技术，本领域及技术人员可以根据实际需求编写控制系统，完成上述任务。

本实用新型采用移动底盘1、机械臂7和深度摄像头6为主要部件，搭建成为具有移动抓取图书的图书馆机器人，其成本可以控制在万元之下，适用于图书馆使用。本实用新型的结构采用分层式结构，利用从下至上设置的支撑板将本实用新型的必要硬件集中搭载起来，充分利用了纵向空间将机器的体积降低在最小程度，整个设备结构简单，功能完善，成本低廉，制造方便，适应图书馆的日常应用。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。