一种用于图书馆取放图书的助力机器人

1.本发明涉及一种用于图书馆取放图书的助力机器人技术领域，尤其涉及一种用于图书馆取放图书的助力机器人。


背景技术：

2.随着社会的发展，阅读已成为精神文明建设的重要组成部分，一些图书馆为了美观，会设计高度较高的书架。这种高度较高的书架，在放书、取书或整理图书时，需要工作人员攀爬楼梯进行，双手既要扶持楼梯，又需要拿书，操作十分不便，而且容易引起安全事故。


技术实现要素：

3.为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种用于图书馆取放图书的助力机器人，能够帮助工作人员更加安全、方便地整理书架高处的图书。
4.本发明的目的之一采用如下技术方案实现：一种用于图书馆取放图书的助力机器人，包括机架、以及设于机架底部的滑轮，所述机架上设有图书助力器；
5.所述图书助力器包括位于机架上的图书框、以及位于图书框上用于识别图书标签信息的图书信息采集装置、以及用于将指定图书送到相应书架高度的三轴机械手装置；
6.所述图书框内还设有用于固定图书的固定装置。
7.进一步的，所述图书固定装置包括若干层固定架，各固定架上均设有用于分隔图书的隔板。
8.进一步的，所述固定架的侧面开设有垂直投影面呈“u”字型结构的开口。
9.进一步的，所述固定架的表面铺设有防滑橡胶垫。
10.进一步的，所述图书信息采集装置包括固定于机架上的第一视觉传感器以及安装于各隔板上的图书传感器。
11.进一步的，所述三轴机械手装置包括位于机架上的抬升机构、与机架连接的x轴行进装置、与x轴行进装置连接的y轴行进装置、与所述y轴行进装置连接的z轴行进装置、以及与所述z轴行进装置连接的机械爪。
12.进一步的，所述抬升机构包括用于放置图书的置物台、以及位于置物台底部的剪式升降组件。
13.进一步的，所述置物台上设有用于检测图书是否正确的第二视觉传感器；
14.所述置物台上设有环形轨道，所述第二视觉传感器的底部设有与环形轨道滑移连接的定位块。
15.进一步的，所述机架上设有控制系统，还设有与所述控制系统通过无线通讯模块连接的触控平板。
16.进一步的，所述控制系统的控制逻辑为：
17.1、工作人员用第一视觉传感器识别需要摆上书架的书，然后放置在任一区间的固定架上；
18.2、隔板上的图书传感器检测到图书放入，控制系统标记该区间位置以及图书编号，并于触控平板上显示该图书；
19.当隔板上放有图书的图书传感器检测到图书被取出，控制系统删除该图书记录；
20.3、图书上架时，工作人员将机架移动到书架旁，爬上楼梯，通过触控平板点击需要上架的图书，然后机械爪移动到该图书处取出图书放置在置物台上；
21.4、剪式升降组件根据系统记录的该图书对应的书架高度，提升图书，由工作人员取走；
22.5、第二视觉传感器检测到图书被取走后，自行复位。
23.相比现有技术，本发明的有益效果在于：
24.1、能够帮助工作人员将指定的图书送至对应书架的高度，避免工作人员在攀爬楼梯过程中携带图书，安全、省力；
25.2、工作人员可以远程控制三轴机械手装置，根据控制系统的记录，移动到指定位置抓取图书，然后送至置物台上提升，高效智能。
附图说明
26.图1为本实施例的结构示意图；
27.图2为本实施例的局部示意图；
28.图3为本实施例中的机械爪处的结构示意图。
29.图中：1、机架；12、滑轮；21、固定架；22、隔板；23、开口；31、第一视觉传感器；32、图书传感器；41、x轴行进装置；42、z轴行进装置；43、y轴行进装置；44、机械爪；45、置物台；46、剪式升降组件；5、第二视觉传感器。
30.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
具体实施方式
31.下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
32.需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
33.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
34.如图1
‑
3所示，一种用于图书馆取放图书的助力机器人，包括机架1、以及设于机架
1底部的滑轮12，滑轮12可采用静音结构的，在使用时保持图书馆内的安静，也可以采用带轮毂电机的静音轮，由控制系统控制或工作人员控制进行移动，本实施例不再赘述。
35.架上设有图书助力器，图书助力器包括位于机架1上的图书框、以及位于图书框上用于识别图书标签信息的图书信息采集装置、以及用于将指定图书送到相应书架高度的三轴机械手装置，图书框内还设有用于固定图书的固定装置。
36.具体的，本实施例中的图书固定装置包括若干层固定架21，各固定架21上均设有用于分隔图书的隔板22，将固定架21分成若干放图书的区间，并在固定架21的侧面开设有垂直投影面呈“u”字型结构的开口23，隔板22将固定架21分为多少个放置图书的区间，便对应每一个区间开设一个开口23，开口23方便机械爪44抓取图书。
37.此外，为了平稳支撑图书，本实施例在固定架21每个区间的表面铺设有防滑橡胶垫，避免在本实施例移动过程中，因振动使图书掉落。
38.本实施例中的图书信息采集装置包括固定于机架1上的第一视觉传感器31以及安装于各隔板22上的图书传感器32，第一视觉传感器31可以根据图书的编号形式进行设计，如文字、二维码、条形码等，通过扫码或采集文字编号给控制系统识别等方式记录要上架的图书信息，然后工作人员将图书放置在隔板22上等待上架，控制系统根据图书传感器32采集到的信息，判定图书的放置位置，若图书中途被取走，则控制系统清除该位置信息。本实施例中的各放置图书的位置，均在控制系统中与对应的图书传感器32进行标记。
39.本实施例中的图书传感器32可为重量传感器或红外传感器等，优选通过红外传感器判断是否有图书放入，红外收、发器设置在每个区间的顶部。
40.本实施例中的三轴机械手装置包括位于机架1上的抬升机构、与机架1连接的x轴行进装置41、与x轴行进装置41连接的y轴行进装置43、与y轴行进装置43连接的z轴行进装置42、以及与z轴行进装置42连接的机械爪44，3个行进装置均采用同步带轮、同步带以及驱动电机实现控制，实现机械爪44的6个方向的运行，取放图书更加灵活。本实施例中的机械爪44采用剪刀式的夹爪结构，并在上部设置夹板，使机械爪44夹持图书更加平稳。在夹持时，一侧的夹爪伸入开口23。为了方便搬运图书，适应本实施例的结构设计，在z轴行进装置42与机械爪44之间设置了旋转电机，使机械爪44能够转向。
41.此外，抬升机构包括用于放置图书的置物台45、以及位于置物台45底部的剪式升降组件46，剪式升降组件46技术成熟，运行稳定，且在复位时不占用较多空间，采用伸缩电机驱动。本实施例中的置物台45设计成矩形结构，并设有防滑垫，同时设置一缺口，供一侧的夹爪伸入，可以平稳放置图书。
42.置物台45上设有用于检测图书是否正确的第二视觉传感器5，第二视觉传感器5可以通过采集图像信息判断置物台45上是否存在需要上架的图书，同时也可以通过图书编号判断机械爪44送来的图书是否正确。
43.置物台45上设有环形轨道，第二视觉传感器5的底部设有与环形轨道滑移连接的定位块，使第二视觉传感器5可以根据使用需要，改变第二视觉传感器5拍摄的角度。
44.机架1上设有用于控制各驱动器工作的控制系统，可采用单片机、plc等微机，还设有与控制系统通过无线通讯模块连接的触控平板，方便工作人员携带，以及在楼梯上通过触控平板控制图书的递送。
45.本实施例中的控制系统的控制逻辑为：
46.1、工作人员用第一视觉传感器31识别需要摆上书架的书，控制系统采集到需要上架的图书信息，然后放置在任一区间的固定架21上；
47.2、隔板22上的图书传感器32检测到图书放入，控制系统标记该区间位置以及图书编号，并于触控平板上显示该图书；
48.当隔板22上放有图书的图书传感器32检测到图书被取出，控制系统删除该图书记录，并在触控平板提示；
49.3、图书上架时，工作人员将机架1移动到书架旁，本实施例也可同时作为移动图书架，然后工作人员爬上楼梯，通过触控平板点击需要上架的图书，然后机械爪44移动到该图书所在固定架21处取出图书、移动并放置在置物台45上；
50.4、剪式升降组件46根据系统记录的该图书对应的书架高度，提升图书，等待工作人员取走；
51.5、当第二视觉传感器5检测到图书被取走后，控制系统控制剪式升降组件46自行复位。
52.上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。