一种图书管理机器人的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于种机器人技术领域，具体涉及一种图书管理机器人。
【背景技术】
[0002]目前，在图书馆的图书整理工作大都依靠人工完成，图书管理系统将图书根据类别等信息进行编号，通过编号可以得到书籍的楼层信息，书籍放置大致位置等信息。工作人员从还书处取得书籍，并按照楼层分拣书籍，然后将其运送至指定楼层。根据编号的设置规贝1J，将书籍放置至正确的位置。这项工作具有极高的重复性，且具有枯燥以及工作量大等的缺点。
[0003]工作人员通过书籍的编号将其分类，并将其放入指定的位置，该整理图书的方式具有诸多不足之处，具体体现在以下几个方面:
[0004](I)图书整理过程枯燥繁杂，人工整理方式工作量大，劳动强度高；
[0005](2)人工整理图书效率低。
[0006]国外一些图书馆采用了机器人，如悉尼科技大学图书管理机器人，他们将图书馆设置于地下，将图书放入指定的铁箱内，图书被贴上射频标签，通过机器人吊臂实现图书自动取放。德国洪堡大学图书馆机器人，他们采用金属感应条牵引机器人沿预定轨迹移动，机器人通过搬运书箱实现取书。但是这些方案都有如下缺点:
[0007](I)图书馆改动大，成本高；
[0008](2)造价尚昂；
[0009](3)智能化程度不高，不够灵活。
【发明内容】
[0010]本发明提供一种图书管理机器人，该图书管理机器人可以代替图书馆书籍整理人员的工作，极大地提高图书整理的效率，最终形成一个高效的图书馆管理系统。
[0011]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:一种图书管理机器人，包括云端、控制系统、行进系统、取放书系统、路径识别系统和书籍识别系统；所述控制系统与云端相互通信，所述控制系统分别与行进系统、取放书系统、路径识别系统和书籍识别系统电气连接。
[0012]所述行进系统，用于完成机器人各个方向的行进和转向；所述取放书系统，用于完成书籍的取放；所述路径识别系统，用于采集路径和路障信息，并将信息传输给控制系统；所述书籍识别系统，用于采集书籍上的条形码信息和书架上的书籍信息，并将信息传输给控制系统；所述控制系统，用于接收路径识别系统和书籍识别系统采集的信息，并将信息传送到云端，接收云端传回的指令，执行指令；所述云端，用于存储图书馆的电子地图，接收并处理控制系统传来的信息，根据信息处理的结果得到指令，并将指令传送回控制系统。
[0013]相比人工将还书处的书籍归还到图书馆各处，智能化的图书管理机器人的工作效率更高，免除了人工操作的繁杂重复枯燥。而且只需要在现有图书馆的基础设施上进行一系列简单的改造，该机器人的功能就能够实现，成本小，造价低。
[0014]进一步地，所述的图书管理机器人包括底座，所述行进系统包括麦克纳姆轮和麦克纳姆轮驱动装置，所述麦克纳姆轮安装在机器人底座的4个边角处，所述麦克纳姆轮驱动装置用于驱动麦克纳姆轮转动。
[0015]麦克纳姆轮结构紧凑，运动灵活，本发明的图书管理机器人的运动是基于麦克纳姆轮实现的，能够实现前行、横移、斜行、旋转及其组合等运动方式，灵活方便的实现全方位移动功能。
[0016]进一步地，所述取放书系统包括水平旋转台、水平移动台、机械臂、丝杠和竖直杆，所述水平旋转台安装在底座的中部，所述水平移动台安装在水平旋转台中部的方形槽中，所述丝杠和竖直杆安装在水平移动台的顶部，所述丝杠包括丝杠I和丝杠II，所述竖直杆包括竖直杆I和竖直杆II，所述机械臂包括机械臂I和机械臂II，所述机械臂I安装在丝杠I和竖直杆I上，所述机械臂II安装在丝杠II和竖直杆II上；所述取放书系统还包括水平旋转台驱动装置、水平移动台驱动装置、机械臂驱动装置和丝杠驱动装置，所述水平旋转台驱动装置用于驱动水平旋转台进行正反旋转，所述水平移动台驱动装置用于驱动水平移动台在水平旋转台中部的方形槽内进行往复运动，所述丝杠驱动装置用于分别驱动丝杠I和丝杠II进行正反旋转，所述机械臂驱动装置用于驱动机械臂I进行开合和伸缩运动，驱动机械臂II进行开合运动。
[0017]所述取放书系统，通过水平旋转台、水平移动台、丝杠和机械臂的相互配合，从而完成一个还书的过程。机械臂灵活耐用，水平旋转台和水平移动台相互配合，能够实现任何位置的360°旋转，该取放书系统设计合理，能够灵活平稳的将书籍归还到其所在位置。
[0018]进一步地，所述路径识别系统包括光电传感器和摄像头模块I，所述光电传感器和摄像头模块I分别与控制系统电气连接，所述光电传感器安装在底座的前部，所述摄像头模块I安装在丝杠和竖直杆顶部的平台上。
[0019]进一步地，所述路径识别系统包括电磁传感器、RFID阅读器和摄像头模块I，所述电磁传感器、RFID阅读器和摄像头模块I分别与控制系统电气连接，所述电磁传感器安装在底座的前部，所述RFID阅读器安装在底座的下部，所述摄像头模块I安装在丝杠和竖直杆顶部的平台上。
[0020]在路径识别系统中，电磁传感器用于采集磁场信号，RFID阅读器用于读取RFID电子标签的信息，而摄像头模块用于采集路障信息，然后这些采集的信息由控制系统传输到云端，进而云端对信息处理然后发出指令，指挥图书管理机器人前向、转向或者停止躲避障碍等。图书馆机器人的路径识别主要是基于电磁导引，并采用RFID电子标签对路径的节点进行标示。这种路径识别方法，成本低，稳定性好，只需要在图书馆地面上沿预先设定的行驶路径铺设一条导线，并在有路径节点的位置布置RFID电子标签即可，对图书馆的改动小，容易实现。
[0021]进一步地，所述书籍识别系统包括条形码扫描装置和摄像头模块II，所述条形码扫描装置和摄像头模块II分别与控制系统电气连接，所述条形码扫描装置安装在机械臂I远离手臂的侧边上，所述摄像头模块II安装在丝杠和竖直杆顶部的平台上。
[0022]条形码扫描装置用于扫描抽屉式储书箱上书籍侧边的条形码，而摄像头模块II用于采集书架上书籍的条形码信息以及书籍之间缝隙，从而能够实现对需要归还的书籍在书架上的准确定位，进而取放书系统能够将该书籍放到书架上的准确位置。
[0023]进一步地，所述摄像头模块包括摄像头和摄像头驱动模块，所述摄像头驱动模块用于驱动摄像头旋转。
[0024]进一步地，所述控制系统包括微控制器、无线传输模块、电机驱动模块和舵机驱动模块；所述微控制器分别与无线传输模块、电机驱动模块和舵机驱动模块连接。所述微处理器，用于与云端进行信息交互，执行云端传回的指令；所述电机驱动模块，用于控制水平旋转台驱动装置、水平移动台驱动装置、丝杠驱动装置和摄像头驱动模块；所述舵机驱动模块，用于控制机械臂驱动装置；所述无线传输模块，用于与云端相互通信。所述微控制器采用stm32f407芯片。控制系统核心采用的stm32f407芯片，在市场上非常成熟，而且性价比尚O
[0025]进一步地，所述的图书管理机器人还包括上壳体和储书柜，所述上壳体安装在底座上部，所述储书柜安装在底座的后部，所述上壳体和储书柜连接为一体，所述储书