一种基于剪式升降的智能图书架书籍抓取装置的制作方法

本发明涉及一种书籍抓取装置，更具体地说，涉及一种基于剪式升降的智能图书架书籍抓取装置。

背景技术：

近年来，随着图书行业的快速发展，书籍、文献的种类也越来越多，为了便于书籍的查阅，现有书籍大多存放于书架上，因此书架也成为图书馆等地方的必须设备。传统书架的架体上通常设置有多个存放图书的空格，方便插放各类不同的书籍，为了最大限度地利用书架内的空间，书本一般都是采用立式并排的方式放置，为方便读者查阅，一般都是将相同种类的图书放置在一起，由于不同种类的图书都在同一排的位置，相邻的书本之间一般夹得较紧，没有可供拿取的空间，拿取很不方便，并且在书本拿出后，原有空间容易被其他书本占用，导致书本再次插入原位更为困难，这样就导致读者在归还书籍时会将书籍在容易放置的位置插入，使书本的位置容易发生变化，不便于大量书籍的统一管理和读者的查阅。

随着智能化技术的发展，智能图书馆概念应用而生，许多技术人员也针对传统图书架提出了很多改进方案，设计出了许多智能图书架装置。如中国专利申请号201711246440.5，申请公布日为2018年3月9日，发明创造名称为：一种智能化定位取书书柜，该申请案涉及一种智能化定位取书书柜，包括书柜柜体、取书装置、一层书架、二层书架、上导轨、下导轨、滑块、定滑轮、吊绳，一层书架与二层书架通过书柜柜体两侧的定滑轮上的吊绳水平悬吊在书柜柜体内，一前一后、一上一下排列，书柜柜体的顶端水平间隔焊接一上导轨和一下导轨，滑块的两端活动卡接在上导轨与下导轨之上，所述滑块下端的中心处垂直固定一取书装置，取书装置包括升降杆、万向轴与取书夹，所述升降杆的一端嵌插固定在滑块底端，升降杆的另一端与万向轴的轴心固定连接，万向轴的轴心下端活动连接一取书夹。该专利申请案利用取书夹对目标书籍实现夹取，能够快速定位并抓取目标书籍，但其取书夹仅能在横向移动，多排书架则需要控制书架上下移动来切换位置，使得书架整体结构过于复杂，书籍抓取效率不高，且难以与书籍自动输送机构配合实现书籍的智能化管理控制。

又如中国专利申请号201810450263.0，申请公布日为2018年9月4日，发明创造名称为：三爪式图书馆自动取书装置，该申请案涉及一种三爪式图书馆自动取书装置，包括agv小车、载物台、检索机、可移动转动z轴滑轨、可移动x轴滑轨、三爪取书机构和控制器，载物台和检索机均设置在agv小车的小车底座顶部一侧，可移动转动z轴滑轨设置在小车底座的顶部另一侧，可移动x轴滑轨水平设置在可移动转动z轴滑轨下部一侧，三爪取书机构安装在可移动x轴滑轨外端；检索机的信号输出端与控制器输入端连接，控制器输出端通过第一驱动器与agv小车的小车驱动电机连接，控制器设置在小车底座顶部且控制可移动转动z轴滑轨、可移动x轴滑轨和三爪取书机构的动作。该专利申请案利用取书拨片将书籍上部向外拨动，使书籍形成倾斜状态，然后利用取书夹片对书籍进行夹取，取书灵活稳定，且对书架结构无特别要求，但该三爪取书装置结构较为复杂，且只能保持书籍立式抓放，同样难以与书籍自动输送机构配合实现书籍的智能化管理控制。

再如中国专利申请号201910409500.3，申请公布日为2019年8月9日，发明创造名称为：一种图书馆存取书机器人，该申请案涉及一种图书馆存取书机器人，包括书架机构、夹手机构和行走机构，书架机构包括骨架、书架单体、底盘驱动单元和书夹，书架单体包括均为环状结构并设有缺口的底盘、上轨道和下轨道，缺口与环状结构的中心开孔连通并能够供夹手机构通过，底盘下安装有上轨道，上轨道与下轨道导向配合，底盘通过底盘驱动单元驱动；夹手机构包括的7字形的拨杆、拨杆上端驱动单元和拨杆下端驱动单元，拨杆置于一对夹臂之间，通过拨杆上端驱动单元和拨杆下端驱动单元不同步驱动拨杆转动，实现拨书操作。该图书馆存取书机器人主要用于环形图书架，其空间占用较大，导致空间利用率较低，且取书机器人动作较为单一，需要配合环形书架的旋转来实现图书的抓取，书架结构也较为复杂。

智能图书架需要实现书本的自动化查找和拿取，其中书籍抓取机械为智能图书架系统中的必要装置。书籍抓取机械手不仅需要横向移动来找到目标书籍所在的列，还要上下升降运动来找到目标书籍所在的行。剪式升降机构具有结构简单紧凑、升降平稳可靠、控制方便等优点，但由于剪式升降机构的自身特点，其下降到最低位置依然具有一定高度，这样传统安装方法就难以使书籍抓取机械手抓取到最底层的书籍。为了使上升起始点由地面高度开始，传统做法是在地面上挖设坑基，将剪式升降机构安装于坑基内，这种做法难以适用于需要横向移动的书籍抓取机械中，对地面施工量大，且无法在楼层中应用。还有就是将书籍抓取机械手通过安装架侧装，这样虽然能够在剪式升降机构下降至最低点位置时，书籍抓取机械手位置更低，以便于抓取书架最底层的书籍，但该做法的缺点在于同时牺牲了书籍抓取机械手上升的最高高度，对于同一高度的书架来说，需要使用升降行程更大的剪式升降机构。

技术实现要素：

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种基于剪式升降的智能图书架书籍抓取装置，旨在解决剪式升降机构在智能图书架书籍抓取设备中应用存在的上述问题，采用本发明的技术方案，将书籍抓取机械手通过升降滑座滑动安装于剪式伸缩机构的上部，利用牵引拉绳实现剪式伸缩机构带动书籍抓取机械手升降运动的同时，书籍抓取机械手能够相对于剪式伸缩机构上部进一步升降运动，在剪式伸缩机构的伸缩运动行程上进一步扩大了书籍抓取机械手的升降运动行程，既保证了书籍抓取机械手能够抓取智能图书架底层的书籍，又提高了书籍抓取机械手上升的最高位置；并且，用尽量短的剪式伸缩机构实现更大行程的升降运动，进一步提高了剪式伸缩机构的升降稳定性和可靠性，使书籍抓取装置的结构更加简单紧凑，便于智能化控制。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种基于剪式升降的智能图书架书籍抓取装置，包括升降横移装置和安装于升降横移装置上的书籍抓取机械手，其特征在于：所述的升降横移装置包括底框、安装于底框下部的横移机构、安装于底框上部的剪式伸缩机构和安装于剪式伸缩机构顶部的顶部安装架，所述的顶部安装架的一侧向下延伸设有侧面安装座，所述的侧面安装座上竖向安装有升降导轨，所述的升降导轨上设有升降滑座，所述的书籍抓取机械手固定安装于升降滑座上，所述的顶部安装架的上部设有换向槽轮，所述的升降滑座上连接有牵引拉绳，所述的牵引拉绳的另一端经过换向槽轮换向后向下连接在剪式伸缩机构的中部；

在剪式伸缩机构下降至最低位置时，牵引拉绳与剪式伸缩机构的连接点到顶部安装架的距离最短，此时升降滑座位于侧面安装座的升降导轨最低位置处；在剪式伸缩机构上升时，牵引拉绳与剪式伸缩机构的连接点到顶部安装架的距离逐渐增加，由牵引拉绳拉动升降滑座相对于侧面安装座向上滑动，当剪式伸缩机构上升至最高位置时，牵引拉绳与剪式伸缩机构的连接点到顶部安装架的距离最长，此时升降滑座位于侧面安装座的升降导轨最高位置处。

更进一步地，所述的剪式伸缩机构包括底部支撑架、底部导轨、升降驱动丝杆、底部滑块、升降驱动电机、剪式连杆组件、底部升降导向座和顶部滑块，所述的底部支撑架固定于底框上，所述的底部导轨水平安装于底部支撑架上，所述的剪式连杆组件底部的两根连杆端部分别铰接有底部滑块，两侧的底部滑块分别滑动安装于底部导轨上，所述的升降驱动电机安装于底部支撑架上，所述的升降驱动丝杆与底部导轨相平行地安装于底部支撑架上，且升降驱动电机的驱动端与升降驱动丝杆传动连接，两侧的两组底部滑块分别与升降驱动丝杆采用旋向相反的螺纹配合，所述的底部升降导向座固定于底部支撑架上，且剪式连杆组件中至少下部的中间铰接轴与底部升降导向座上下滑动配合，所述的剪式连杆组件顶部的两根连杆端部分别铰接有顶部滑块，两侧的顶部滑块分别滑动安装于水平设置在顶部安装架底部的顶部导轨上，所述的顶部安装架与剪式连杆组件的中间铰接轴上下滑动导向配合。

更进一步地，所述的顶部安装架与侧面安装座相反的一侧向下延伸设有顶部升降导向座，所述的侧面安装座上设有一条竖向设置的导向滑槽，所述的剪式连杆组件中至少上部的中间铰接轴与顶部升降导向座和侧面安装座上的导向滑槽上下滑动导向配合。

更进一步地，所述的横移机构包括横移驱动电机、电机传动轴、中间传动机构、轮轴和滚轮，所述的底框的前后各安装有一根轮轴，每根轮轴的两端均安装一组与地面上的轨道相配合的滚轮，所述的横移驱动电机固定于底框上，且横移驱动电机的驱动端与电机传动轴传动连接，所述的电机传动轴分别通过中间传动机构与前后两根轮轴传动连接，用于驱动前后两根轮轴同步同向旋转。

进一步地，所述的书籍抓取机械手包括书籍翻转机构和书籍夹爪机构，所述的书籍夹爪机构通过书籍翻转机构安装于升降滑座上，其中，

所述的书籍翻转机构包括翻转架、翻转电机、翻转主动齿轮和翻转固定大齿轮，所述的翻转固定大齿轮固定安装于升降滑座上，所述的翻转架的一端与翻转固定大齿轮同轴转动连接，所述的翻转主动齿轮安装于翻转架上，且翻转主动齿轮与翻转固定大齿轮相啮合，所述的翻转电机安装于翻转架上，且翻转电机的输出轴与翻转主动齿轮传动连接，在翻转电机带动翻转主动齿轮旋转过程中，翻转主动齿轮带动翻转架沿翻转固定大齿轮圆周方向转动翻转；

所述的书籍夹爪机构包括固定安装于翻转架上的夹爪主体支架、安装于夹爪主体支架一侧的固定夹书侧板、通过夹书侧板开闭机构安装于夹爪主体支架另一侧的活动夹书侧板、通过底部推板驱动机构安装于夹爪主体支架底部的底部推板和通过侧面推板驱动机构安装于夹爪主体支架后部的侧面推板；在书籍夹爪机构竖直状态下，所述的底部推板作为书籍承托板，所述的固定夹书侧板和活动夹书侧板用于抓取或释放书籍，所述的侧面推板用于还书时将书籍向外推出；在书籍夹爪机构向固定夹书侧板一侧翻转至水平状态下，所述的固定夹书侧板作为书籍承托板，所述的底部推板用于将书籍由固定夹书侧板上向外推出。

更进一步地，所述的固定夹书侧板固定安装于夹爪主体支架的底部一侧，所述的活动夹书侧板相对地安装于夹爪主体支架的另一侧，所述的夹书侧板开闭机构包括夹书板驱动电机、夹书板驱动丝杆、夹书板驱动滑块、夹书板剪式伸缩机构和夹书板驱动导轨，所述的夹书板驱动丝杆和夹书板驱动导轨平行地安装于固定夹书侧板底部向内侧伸出的支座上，所述的夹书板驱动滑块滑动安装于夹书板驱动导轨上，且夹书板驱动滑块与夹书板驱动丝杆螺纹配合，所述的夹书板剪式伸缩机构的一端安装于固定夹书侧板的支座与夹书板驱动滑块之间，所述的夹书板剪式伸缩机构的另一端安装于活动夹书侧板上，所述的夹书板驱动电机的驱动端与夹书板驱动丝杆传动连接，夹书板驱动电机通过夹书板驱动丝杆带动夹书板驱动滑块移动进而通过夹书板剪式伸缩机构带动活动夹书侧板相对于固定夹书侧板开闭运动。

更进一步地，所述的底部推板驱动机构包括底部推板驱动支架、底部推板驱动电机、底部推板驱动丝杆、底部推板驱动滑块、底部推板驱动导轨和底部推板剪式伸缩机构，所述的底部推板驱动支架安装于固定夹书侧板底部向内侧伸出的支座上，所述的底部推板驱动丝杆和底部推板驱动导轨平行地安装于底部推板驱动支架上，所述的底部推板驱动滑块滑动安装于底部推板驱动导轨上，且底部推板驱动滑块与底部推板驱动丝杆螺纹配合，所述的底部推板剪式伸缩机构的一端安装于底部推板驱动支架与底部推板驱动滑块之间，所述的底部推板剪式伸缩机构的另一端与底部推板配合连接，所述的底部推板驱动电机的驱动端与底部推板驱动丝杆传动连接，底部推板驱动电机通过底部推板驱动丝杆带动底部推板驱动滑块移动进而通过底部推板剪式伸缩机构带动底部推板上下运动。

进一步地，所述的书籍抓取机械手包括书籍翻转机构和书籍夹爪机构，所述的书籍夹爪机构通过书籍翻转机构安装于升降滑座上，其中，

所述的书籍夹爪机构包括固定夹书板、活动夹书板、活动侧板开闭机构、横向推书推杆、推杆直线驱动器、前后推书推板和推板驱动机构，所述的固定夹书板的一端与书籍翻转机构相连接，所述的活动夹书板通过活动侧板开闭机构平行地安装于固定夹书板上，所述的固定夹书板上开设有若干垂直于书籍翻转机构转动轴向的固定侧板推杆槽，所述的活动夹书板上开设有若干与固定侧板推杆槽相对应的活动侧板推杆槽，所述的横向推书推杆滑动安装于固定夹书板的外侧壁上，且横向推书推杆位于对应的固定侧板推杆槽和活动侧板推杆槽内，所述的推杆直线驱动器的驱动端与横向推书推杆的推杆滑动座相连接，用于驱动横向推书推杆沿固定侧板推杆槽和活动侧板推杆槽的槽向做推书运动；所述的前后推书推板通过推板驱动机构安装于固定夹书板的内侧后部；在书籍夹爪机构竖直状态下，若干所述的横向推书推杆形成书籍承托板，所述的固定夹书板和活动夹书板用于抓取或释放书籍，所述的前后推书推板用于还书时将书籍向外推出；在书籍夹爪机构向固定夹书板一侧翻转至水平状态下，所述的固定夹书板作为书籍承托板，所述的横向推书推杆用于将书籍由固定夹书板上向外推出。

更进一步地，所述的书籍翻转机构包括翻转固定座、水平转动关节和翻转直线驱动器，所述的翻转固定座安装于升降滑座上，所述的书籍夹爪机构的固定夹书板一侧通过水平转动关节安装于翻转固定座上，所述的翻转固定座上向下延伸有下支臂，所述的翻转直线驱动器的一端铰接在下支臂上，另一端铰接在固定夹书板的外壁上，通过翻转直线驱动器的伸缩运动带动书籍夹爪机构绕水平转动关节转动翻转。

更进一步地，所述的活动侧板开闭机构包括活动侧板直线驱动器和活动侧板导杆，所述的活动夹书板一侧端部的活动侧板安装座通过活动侧板导杆与固定夹书板相对滑动配合，所述的活动侧板直线驱动器安装于固定夹书板上，且活动侧板直线驱动器的驱动端与活动夹书板的活动侧板安装座相连接；

所述的推板驱动机构包括推板直线驱动器、推板驱动滑块、推板驱动导轨和推板剪式伸缩机构，所述的固定夹书板的后侧向活动夹书板的一侧延伸有安装座，所述的推板驱动导轨固定于安装座上，所述的推板驱动滑块滑动安装于推板驱动导轨上，所述的推板剪式伸缩机构的一端铰接安装在安装座和推板驱动滑块之间，所述的推板剪式伸缩机构的另一端与前后推书推板相连接，所述的推板直线驱动器固定于安装座的一侧，且推板直线驱动器的驱动端与推板驱动滑块相连接，推板直线驱动器带动推板驱动滑块移动进而通过推板剪式伸缩机构带动前后推书推板前后运动。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

(1)本发明的一种基于剪式升降的智能图书架书籍抓取装置，其升降横移装置包括底框、安装于底框下部的横移机构、安装于底框上部的剪式伸缩机构和安装于剪式伸缩机构顶部的顶部安装架，顶部安装架的一侧向下延伸设有侧面安装座，侧面安装座上竖向安装有升降导轨，升降导轨上设有升降滑座，书籍抓取机械手固定安装于升降滑座上，顶部安装架的上部设有换向槽轮，升降滑座上连接有牵引拉绳，牵引拉绳的另一端经过换向槽轮换向后向下连接在剪式伸缩机构的中部；在剪式伸缩机构下降至最低位置时，牵引拉绳与剪式伸缩机构的连接点到顶部安装架的距离最短，此时升降滑座位于侧面安装座的升降导轨最低位置处；在剪式伸缩机构上升时，牵引拉绳与剪式伸缩机构的连接点到顶部安装架的距离逐渐增加，由牵引拉绳拉动升降滑座相对于侧面安装座向上滑动，当剪式伸缩机构上升至最高位置时，牵引拉绳与剪式伸缩机构的连接点到顶部安装架的距离最长，此时升降滑座位于侧面安装座的升降导轨最高位置处；采用该升降横移装置，书籍抓取机械手通过升降滑座滑动安装于剪式伸缩机构的上部，利用牵引拉绳实现剪式伸缩机构带动书籍抓取机械手升降运动的同时，书籍抓取机械手能够相对于剪式伸缩机构上部进一步升降运动，在剪式伸缩机构的伸缩运动行程上进一步扩大了书籍抓取机械手的升降运动行程，既保证了书籍抓取机械手能够抓取智能图书架底层的书籍，又提高了书籍抓取机械手上升的最高位置；并且，用尽量短的剪式伸缩机构实现更大行程的升降运动，进一步提高了剪式伸缩机构的升降稳定性和可靠性，使书籍抓取装置的结构更加简单紧凑，便于智能化控制；

(2)本发明的一种基于剪式升降的智能图书架书籍抓取装置，其剪式伸缩机构的剪式连杆组件采用两侧连杆扩张运动、中间铰接轴升降运动的方式，不仅升降运动更加平稳，而且更加便于与牵引拉绳配合实现升降滑座的联动升降运动，使书籍抓取机械手的升降运动稳定性更好；

(3)本发明的一种基于剪式升降的智能图书架书籍抓取装置，其顶部安装架与侧面安装座相反的一侧向下延伸设有顶部升降导向座，侧面安装座上设有一条竖向设置的导向滑槽，剪式连杆组件中至少上部的中间铰接轴与顶部升降导向座和侧面安装座上的导向滑槽上下滑动导向配合，保证了顶部安装架的结构稳定性，降低了顶部安装架在剪式伸缩机构上的晃动，并且对剪式连杆组件具有更好的升降导向作用；

(4)本发明的一种基于剪式升降的智能图书架书籍抓取装置，其横移机构采用一组电机控制四组滚轮在地面上的轨道上横向移动，保证了书籍抓取机械手的直线运动稳定性，且运动距离不受结构限制，能够根据智能图书架的长度进行灵活设计；

(5)本发明的一种基于剪式升降的智能图书架书籍抓取装置，其书籍抓取机械手包括书籍翻转机构和书籍夹爪机构，书籍夹爪机构通过书籍翻转机构安装于升降滑座上，使书籍抓取机械手的书籍夹爪机构能够横向移动、升降移动和90°翻转运动，并且书籍夹爪机构具有能够将书籍水平推出和将书籍竖立推出的推书机构，实现了立式书架中书籍的平稳抓取或归还，同时能够将书籍水平输送，保证了书籍输送过程的稳定，结构设计简单紧凑，书籍抓取动作稳定可靠，提高了书籍取还的效率和可靠性，有效解决了智能图书管理系统中书籍的自动借取和归还问题，满足了大量书籍的智能化管理；

(6)本发明的一种基于剪式升降的智能图书架书籍抓取装置，其书籍抓取机械手的书籍翻转机构可采用齿轮翻转结构，翻转运动稳定可靠，翻转位置控制精度高；也可采用翻转直线驱动器的伸缩运动控制书籍抓取机构绕水平转动关节转动翻转，结构设计简单紧凑，在竖直和水平方向翻转切换稳定可靠；

(7)本发明的一种基于剪式升降的智能图书架书籍抓取装置，其书籍夹爪机构的各个动作均可采用丝杆控制的剪式伸缩机构进行控制，结构稳定紧凑，伸缩运动可靠性和准确性好，便于实现自动化控制；也可以采用直线驱动器直接进行伸缩控制，结构简单，运动响应速度快。

附图说明

图1为本发明实施例1的一种基于剪式升降的智能图书架书籍抓取装置的一个角度的结构示意图；

图2为本发明实施例1的一种基于剪式升降的智能图书架书籍抓取装置的另一角度的结构示意图；

图3为本发明的一种基于剪式升降的智能图书架书籍抓取装置中升降横移装置的一个角度的结构示意图；

图4为本发明的一种基于剪式升降的智能图书架书籍抓取装置中升降横移装置的另一角度的结构示意图；

图5为本发明实施例1的一种基于剪式升降的智能图书架书籍抓取装置中书籍抓取机械手的结构示意图；

图6为本发明实施例1的一种基于剪式升降的智能图书架书籍抓取装置中书籍夹爪机构的一个角度的结构示意图；

图7为本发明实施例1的一种基于剪式升降的智能图书架书籍抓取装置中书籍夹爪机构的另一角度的结构示意图；

图8为本发明实施例1的一种基于剪式升降的智能图书架书籍抓取装置中书籍夹爪机构的水平翻转状态示意图；

图9为本发明实施例2的一种基于剪式升降的智能图书架书籍抓取装置的一个角度的结构示意图；

图10为本发明实施例2的一种基于剪式升降的智能图书架书籍抓取装置的另一角度的结构示意图；

图11为本发明实施例2的一种基于剪式升降的智能图书架书籍抓取装置中书籍抓取机械手的结构示意图；

图12为本发明实施例2的一种基于剪式升降的智能图书架书籍抓取装置中书籍夹爪机构的水平状态结构示意图；

图13为本发明实施例2的一种基于剪式升降的智能图书架书籍抓取装置中书籍夹爪机构的竖直状态结构示意图。

示意图中的标号说明：

100、升降横移装置；11、底框；12、横移机构；12-1、横移驱动电机；12-2、电机传动轴；12-3、中间传动机构；12-4、轮轴；12-5、滚轮；13、剪式伸缩机构；13-1、底部支撑架；13-2、底部导轨；13-3、升降驱动丝杆；13-4、底部滑块；13-5、升降驱动电机；13-6、剪式连杆组件；13-7、底部升降导向座；13-8、顶部滑块；14、顶部安装架；14-1、顶部导轨；14-2、侧面安装座；14-3、导向滑槽；14-4、顶部升降导向座；14-5、升降导轨；15、换向槽轮；16、牵引拉绳；17、升降滑座；

200、书籍抓取机械手；21、书籍翻转机构；21-1、翻转安装座；21-2、限位槽；21-3、翻转架；21-4、翻转电机；21-5、翻转主动齿轮；21-6、翻转固定大齿轮；22、书籍夹爪机构；22-1、夹爪主体支架；22-2、固定夹书侧板；22-3、活动夹书侧板；22-4、夹书侧板开闭机构；22-4-1、夹书板驱动电机；22-4-2、夹书板驱动丝杆；22-4-3、夹书板驱动滑块；22-4-4、夹书板剪式伸缩机构；22-4-5、夹书板驱动导轨；22-5、底部推板；22-6、底部推板驱动机构；22-6-1、底部推板驱动支架；22-6-2、底部推板驱动电机；22-6-3、底部推板驱动丝杆；22-6-4、底部推板驱动滑块；22-6-5、底部推板驱动导轨；22-6-6、底部推板剪式伸缩机构；22-7、侧面推板；22-8、侧面推板驱动机构；22-8-1、侧面推板驱动电机；22-8-2、侧面推板驱动丝杆；22-8-3、侧面推板驱动滑块；22-8-4、侧面推板驱动导轨；22-8-5、侧面推板剪式伸缩机构；22-8-6、侧面推板驱动支架；

21'、书籍翻转机构；21'-1、翻转固定座；21'-2、水平转动关节；21'-3、下支臂；21'-4、翻转直线驱动器；22'、书籍夹爪机构；22'-1、固定夹书板；22'-1a、固定侧板推杆槽；22'-2、活动夹书板；22'-2a、活动侧板推杆槽；22'-2b、活动侧板安装座；22'-3、活动侧板开闭机构；22'-3a、活动侧板直线驱动器；22'-3b、活动侧板导杆；22'-4、横向推书推杆；22'-4a、推杆滑动座；22'-4b、横向滑动座导轨；22'-5、推杆直线驱动器；22'-6、前后推书推板；22'-7、推板驱动机构；22'-7-1、推板直线驱动器；22'-7-2、推板驱动滑块；22'-7-3、推板驱动导轨；22'-7-4、推板剪式伸缩机构。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

[实施例1]

结合图1至图4所示，本实施例的一种基于剪式升降的智能图书架书籍抓取装置，包括升降横移装置100和安装于升降横移装置100上的书籍抓取机械手200，升降横移装置100用于带动书籍抓取机械手200横向移动和上下升降运动，以根据智能图书架的行列信息将书籍抓取机械手200移动至对应的书籍所在的行和列位置，书籍抓取机械手200用于拿取或归还书籍。升降横移装置100包括底框11、安装于底框11下部的横移机构12、安装于底框11上部的剪式伸缩机构13和安装于剪式伸缩机构13顶部的顶部安装架14，顶部安装架14的一侧向下延伸设有侧面安装座14-2，侧面安装座14-2上竖向安装有升降导轨14-5，升降导轨14-5上设有升降滑座17，书籍抓取机械手200固定安装于升降滑座17上，顶部安装架14的上部设有换向槽轮15，升降滑座17上连接有牵引拉绳16，牵引拉绳16的另一端经过换向槽轮15换向后向下连接在剪式伸缩机构13的中部。这样，在剪式伸缩机构13下降至最低位置时，由于剪式伸缩机构13收缩后依然具有一定高度，在本实施例中，侧面安装座14-2向下延伸的高度与剪式伸缩机构13收缩后的高度相适配，此时由于牵引拉绳16与剪式伸缩机构13的连接点到顶部安装架14的距离最短，牵引拉绳16整体向升降滑座17一侧移动，使升降滑座17位于侧面安装座14-2的升降导轨14-5最低位置处，进而使书籍抓取机械手200能够位于收缩后的剪式伸缩机构13的一侧，能够与图书架的最底层相对应；在剪式伸缩机构13上升时，牵引拉绳16与剪式伸缩机构13的连接点到顶部安装架14的距离逐渐增加，由牵引拉绳16拉动升降滑座17相对于侧面安装座14-2向上滑动，当剪式伸缩机构13上升至最高位置时，牵引拉绳16与剪式伸缩机构13的连接点到顶部安装架14的距离最长，此时牵引拉绳16整体向升降滑座17的另一侧移动，拉动升降滑座17上升，使升降滑座17位于侧面安装座14-2的升降导轨14-5最高位置处。

如图3和图4所示，在本实施例中，剪式伸缩机构13包括底部支撑架13-1、底部导轨13-2、升降驱动丝杆13-3、底部滑块13-4、升降驱动电机13-5、剪式连杆组件13-6、底部升降导向座13-7和顶部滑块13-8，底部支撑架13-1固定于底框11上，底部导轨13-2水平安装于底部支撑架13-1上，底部导轨13-2优选平行设置两根，剪式连杆组件13-6底部的两根连杆端部分别铰接有底部滑块13-4，两侧的底部滑块13-4分别滑动安装于底部导轨13-2上，升降驱动电机13-5安装于底部支撑架13-1上，升降驱动丝杆13-3与底部导轨13-2相平行地安装于底部支撑架13-1上，且升降驱动电机13-5的驱动端与升降驱动丝杆13-3传动连接，两侧的两组底部滑块13-4分别与升降驱动丝杆13-3采用旋向相反的螺纹配合，具体地，升降驱动电机13-5采用双输出轴电机，其安装于底部支撑架13-1的中部，两侧的输出轴分别连接一根升降驱动丝杆13-3，且两根升降驱动丝杆13-3的旋向相反，升降驱动丝杆13-3优选采用滚珠丝杆，升降驱动电机13-5优选采用步进电机。底部升降导向座13-7固定于底部支撑架13-1上，且剪式连杆组件13-6中至少下部的中间铰接轴与底部升降导向座13-7上下滑动配合，剪式连杆组件13-6顶部的两根连杆端部分别铰接有顶部滑块13-8，两侧的顶部滑块13-8分别滑动安装于水平设置在顶部安装架14底部的顶部导轨14-1上，顶部导轨14-1也优选平行设置两根，顶部安装架14与剪式连杆组件13-6的中间铰接轴上下滑动导向配合，具体在本实施例中，顶部安装架14与侧面安装座14-2相反的一侧向下延伸设有顶部升降导向座14-4，侧面安装座14-2上设有一条竖向设置的导向滑槽14-3，剪式连杆组件13-6中至少上部的中间铰接轴与顶部升降导向座14-4和侧面安装座14-2上的导向滑槽14-3上下滑动导向配合。需要注意的是，顶部升降导向座14-4与对应侧的底部升降导向座13-7相互错开，侧面安装座14-2与对应侧的底部升降导向座13-7也相互错开，以避免剪式伸缩机构13收缩下降时的干扰。上述的剪式伸缩机构13的剪式连杆组件13-6采用两侧连杆扩张运动、中间铰接轴升降运动的方式，不仅升降运动更加平稳，而且更加便于与牵引拉绳16配合实现升降滑座17的联动升降运动，使书籍抓取机械手200的升降运动稳定性更好。同时剪式伸缩机构13的上下均采用中间铰接轴的上下导向配合，保证了顶部安装架14的结构稳定性，降低了顶部安装架14在剪式伸缩机构13上的晃动，并且对剪式连杆组件13-6具有更好的升降导向作用。剪式连杆组件13-6由若干组x形连杆单元连接而成，为了提高其升降稳定性，x形连杆单元优选采用图3和图4所示的双排连接结构。剪式连杆组件13-6中x形连杆单元的数量可根据具体升降高度需要而定，x形连杆单元中连杆的长度也可根据具体需要设计，一般来说，连杆长度越长，升降高度范围越大，应当理解，剪式伸缩机构13在工作时，其上升的工作高度要低于其实际能够达到的最大高度，以保证剪式伸缩机构13具有足够的支持宽度，提高其升降稳定性。在本实施例中，升降导轨14-5在侧面安装座14-2的两侧各设有一根，牵引拉绳16的一端与升降滑座17的中间相连接，另一端绕过换向槽轮15后与剪式伸缩机构13中部的剪式连杆组件13-6中间铰接轴相连接。与牵引拉绳16相连接的剪式连杆组件13-6中间铰接轴的选择可根据剪式伸缩机构13的升降高度和升降滑座17在顶部安装架14上的升降行程来设计，一般来说，牵引拉绳16与剪式伸缩机构13的连接点越靠下，则升降滑座17在顶部安装架14上的升降行程越大。

接图3和图4所示，在本实施例中，升降横移装置100中的横移机构12包括横移驱动电机12-1、电机传动轴12-2、中间传动机构12-3、轮轴12-4和滚轮12-5，底框11的前后各安装有一根轮轴12-4，每根轮轴12-4的两端均安装一组与地面上的轨道相配合的滚轮12-5，横移驱动电机12-1固定于底框11上，且横移驱动电机12-1的驱动端与电机传动轴12-2传动连接，电机传动轴12-2分别通过中间传动机构12-3与前后两根轮轴12-4传动连接，用于驱动前后两根轮轴12-4同步同向旋转。上述的中间传动机构12-3可采用同步带传动机构或链条传动机构，传动稳定可靠，传动效率更高。横移机构12采用一组电机控制四组滚轮12-5在地面上的轨道上横向移动，保证了书籍抓取机械手200的直线运动稳定性，且运动距离不受结构限制，能够根据智能图书架的长度进行灵活设计。

本实施例的一种基于剪式升降的智能图书架书籍抓取装置，将书籍抓取机械手200通过升降滑座17滑动安装于剪式伸缩机构13的上部，利用牵引拉绳16实现剪式伸缩机构13带动书籍抓取机械手200升降运动的同时，书籍抓取机械手200能够相对于剪式伸缩机构13上部进一步升降运动，在剪式伸缩机构13的伸缩运动行程上进一步扩大了书籍抓取机械手200的升降运动行程，既保证了书籍抓取机械手200能够抓取智能图书架底层的书籍，又提高了书籍抓取机械手200上升的最高位置；并且，用尽量短的剪式伸缩机构13实现更大行程的升降运动，进一步提高了剪式伸缩机构13的升降稳定性和可靠性，使书籍抓取装置的结构更加简单紧凑，便于智能化控制。

如图1、图2、以及图5至图8所示，在本实施例中，书籍抓取机械手200包括书籍翻转机构21和书籍夹爪机构22，书籍夹爪机构22通过书籍翻转机构21安装于升降滑座17上，书籍翻转机构21能够带动书籍夹爪机构22进行90°翻转运动，带动书籍夹爪机构22在水平和竖直两种状态下翻转运动。其中，

如图5所示，书籍翻转机构21包括翻转架21-3、翻转电机21-4、翻转主动齿轮21-5和翻转固定大齿轮21-6，翻转固定大齿轮21-6固定安装于升降滑座17上，翻转架21-3大致为l形，翻转架21-3的一端与翻转固定大齿轮21-6同轴转动连接，翻转架21-3另一端向翻转固定大齿轮21-6一侧延伸，翻转主动齿轮21-5安装于翻转架21-3上，且翻转主动齿轮21-5与翻转固定大齿轮21-6相啮合，翻转电机21-4安装于翻转架21-3上，且翻转电机21-4的输出轴与翻转主动齿轮21-5传动连接，在翻转电机21-4带动翻转主动齿轮21-5旋转过程中，翻转主动齿轮21-5带动翻转架21-3沿翻转固定大齿轮21-6圆周方向转动翻转。为了提高书籍翻转机构21的运动稳定性，在本实施例中，翻转固定大齿轮21-6安装于翻转安装座21-1上，翻转安装座21-1上设有以翻转固定大齿轮21-6轴心为圆心的限位槽21-2，限位槽21-2为四分之一圆弧槽，且限位槽21-2上端止点位置与翻转固定大齿轮21-6轴心之间的连线竖直，限位槽21-2下端止点位置与翻转固定大齿轮21-6轴心之间的连线水平，翻转主动齿轮21-5的轮轴位于限位槽21-2内，利用限位槽21-2对翻转架21-3和翻转主动齿轮21-5进行限位，提高了书籍翻转机构21的翻转运动稳定性，使书籍夹爪机构22翻转运动更加灵活可靠。

接图5所示，书籍夹爪机构22包括固定安装于翻转架21-3上的夹爪主体支架22-1、安装于夹爪主体支架22-1一侧的固定夹书侧板22-2、通过夹书侧板开闭机构22-4安装于夹爪主体支架22-1另一侧的活动夹书侧板22-3、通过底部推板驱动机构22-6安装于夹爪主体支架22-1底部的底部推板22-5和通过侧面推板驱动机构22-8安装于夹爪主体支架22-1后部的侧面推板22-7。夹爪主体支架22-1为l形，具有竖直侧壁和底壁，底壁水平设置，且底壁位于翻转固定大齿轮21-6的轴心位置较佳，使得整个书籍夹爪机构22的翻转动作更加稳定可靠。夹书侧板开闭机构22-4用于带动活动夹书侧板22-3相对于固定夹书侧板22-2开闭运动，底部推板驱动机构22-6用于带动底部推板22-5伸缩运动，侧面推板驱动机构22-8用于带动侧面推板22-7伸缩运动，在书籍夹爪机构22竖直状态下，底部推板22-5作为书籍承托板，固定夹书侧板22-2和活动夹书侧板22-3用于抓取或释放书籍，侧面推板22-7用于还书时将书籍向外推出；在书籍夹爪机构22向固定夹书侧板22-2一侧翻转至水平状态下，固定夹书侧板22-2作为书籍承托板，底部推板22-5用于将书籍由固定夹书侧板22-2上向外推出。

参见图6、图7和图8所示，在书籍夹爪机构22中，固定夹书侧板22-2固定安装于夹爪主体支架22-1的底部一侧，活动夹书侧板22-3相对地安装于夹爪主体支架22-1的另一侧，具体地，在固定夹书侧板22-2的底部内侧设有支座，固定夹书侧板22-2通过支座固定于夹爪主体支架22-1的底壁上；夹书侧板开闭机构22-4包括夹书板驱动电机22-4-1、夹书板驱动丝杆22-4-2、夹书板驱动滑块22-4-3、夹书板剪式伸缩机构22-4-4和夹书板驱动导轨22-4-5，夹书板驱动丝杆22-4-2采用滚珠丝杆，夹书板驱动丝杆22-4-2和夹书板驱动导轨22-4-5平行地安装于固定夹书侧板22-2底部向内侧伸出的支座上，夹书板驱动滑块22-4-3滑动安装于夹书板驱动导轨22-4-5上，且夹书板驱动滑块22-4-3与夹书板驱动丝杆22-4-2螺纹配合，夹书板驱动丝杆22-4-2旋转即可带动夹书板驱动滑块22-4-3在夹书板驱动导轨22-4-5上滑动，夹书板剪式伸缩机构22-4-4的一端安装于固定夹书侧板22-2的支座与夹书板驱动滑块22-4-3之间，夹书板剪式伸缩机构22-4-4的另一端安装于活动夹书侧板22-3上，夹书板驱动电机22-4-1的驱动端与夹书板驱动丝杆22-4-2传动连接，夹书板驱动电机22-4-1通过夹书板驱动丝杆22-4-2带动夹书板驱动滑块22-4-3移动进而通过夹书板剪式伸缩机构22-4-4带动活动夹书侧板22-3相对于固定夹书侧板22-2开闭运动。上述的夹书板剪式伸缩机构22-4-4也由连杆组成的x形单元组成，x形连杆单元由两个中间相互铰接的连杆组成，x形连杆单元的第一连杆一端与固定夹书侧板22-2的底部支座相铰接，另一端与活动夹书侧板22-3的底部内侧滑动铰接，具体在活动夹书侧板22-3的底部内侧设有长腰型槽，第一连杆的端部通过连接销连接在上述的长腰型槽内；第二连杆的一端与活动夹书侧板22-3的底部相铰接，另一端与夹书板驱动滑块22-4-3相铰接，通过夹书板驱动滑块22-4-3带动第二连杆运动进而带动夹书板剪式伸缩机构22-4-4伸缩运动，实现活动夹书侧板22-3与固定夹书侧板22-2的相对开闭运动。

在本实施例中，底部推板驱动机构22-6和侧面推板驱动机构22-8也采用与夹书侧板开闭机构22-4类似的伸缩运动机构，根据伸缩运动行程设计相应的剪式伸缩机构的x形连杆单元数量即可。具体地，底部推板驱动机构22-6包括底部推板驱动支架22-6-1、底部推板驱动电机22-6-2、底部推板驱动丝杆22-6-3、底部推板驱动滑块22-6-4、底部推板驱动导轨22-6-5和底部推板剪式伸缩机构22-6-6，底部推板驱动支架22-6-1安装于固定夹书侧板22-2底部向内侧伸出的支座上，底部推板驱动丝杆22-6-3和底部推板驱动导轨22-6-5平行地安装于底部推板驱动支架22-6-1上，底部推板驱动滑块22-6-4滑动安装于底部推板驱动导轨22-6-5上，且底部推板驱动滑块22-6-4与底部推板驱动丝杆22-6-3螺纹配合，底部推板剪式伸缩机构22-6-6的一端安装于底部推板驱动支架22-6-1与底部推板驱动滑块22-6-4之间，底部推板剪式伸缩机构22-6-6的另一端与底部推板22-5配合连接，底部推板驱动电机22-6-2的驱动端与底部推板驱动丝杆22-6-3传动连接，底部推板驱动电机22-6-2通过底部推板驱动丝杆22-6-3带动底部推板驱动滑块22-6-4移动进而通过底部推板剪式伸缩机构22-6-6带动底部推板22-5上下运动。侧面推板驱动机构22-8包括侧面推板驱动电机22-8-1、侧面推板驱动丝杆22-8-2、侧面推板驱动滑块22-8-3、侧面推板驱动导轨22-8-4、侧面推板剪式伸缩机构22-8-5和侧面推板驱动支架22-8-6，侧面推板驱动支架22-8-6竖向安装于夹爪主体支架22-1上，侧面推板驱动丝杆22-8-2和侧面推板驱动导轨22-8-4竖向平行安装于侧面推板驱动支架22-8-6上，侧面推板驱动滑块22-8-3滑动安装于侧面推板驱动导轨22-8-4上，且侧面推板驱动滑块22-8-3与侧面推板驱动丝杆22-8-2螺纹配合，侧面推板剪式伸缩机构22-8-5的一端安装于侧面推板驱动支架22-8-6与侧面推板驱动滑块22-8-3之间，侧面推板剪式伸缩机构22-8-5的另一端与侧面推板22-7配合连接，侧面推板驱动电机22-8-1的驱动端与侧面推板驱动丝杆22-8-2传动连接，侧面推板驱动电机22-8-1通过侧面推板驱动丝杆22-8-2带动侧面推板驱动滑块22-8-3移动进而通过侧面推板剪式伸缩机构22-8-5带动侧面推板22-7前后运动。底部推板剪式伸缩机构22-6-6和侧面推板剪式伸缩机构22-8-5均可采用两组x形连杆单元，且上述的底部推板驱动丝杆22-6-3和侧面推板驱动丝杆22-8-2也均采用滚珠丝杆传动机构，传动精度和稳定性更好。并且，本实施例中的活动夹书侧板22-3的夹书侧板开闭机构22-4、底部推板22-5和侧面推板22-7的推板驱动机构均采用丝杆控制的剪式伸缩机构进行控制，结构稳定紧凑，伸缩运动可靠性和准确性好，便于实现自动化控制。

参见图1至图8所示，本实施例的一种基于剪式升降的智能图书架书籍抓取装置的书籍取还方法，该书籍抓取装置所对应的智能图书架具有书籍推出机构，书籍抓取装置与智能图书架的书籍推出机构在图书管理系统控制下共同完成书籍的借取和归还，具体包含以下步骤：

一、书籍借取时

q1、在图书管理系统控制下，根据目标书籍所在智能图书架的行列位置信息，控制横移机构12带动竖直状态的书籍夹爪机构22移动至目标书籍所在的智能图书架对应列处，控制剪式伸缩机构13带动书籍夹爪机构22移动至目标书籍所在的智能图书架对应行处，使竖直状态的书籍夹爪机构22移动至目标书籍的前方；

q2、书籍夹爪机构22的夹书侧板开闭机构22-4带动活动夹书侧板22-3向外张开，使活动夹书侧板22-3与固定夹书侧板22-2之间的间距略大于书籍厚度，且底部推板22-5的高度等于或略低于目标书籍的底面，便于将书籍导入书籍夹爪机构22内；

q3、智能图书架通过书籍推出机构将目标书籍向书籍夹爪机构22方向推出，使书籍竖直进入书籍夹爪机构22的活动夹书侧板22-3和固定夹书侧板22-2之间的底部推板22-5上，然后夹书侧板开闭机构22-4带动活动夹书侧板22-3闭合夹住目标书籍；

q4、书籍翻转机构21带动书籍夹爪机构22向一侧翻转90°，使得目标书籍处于水平状态，然后剪式伸缩机构13调整目标书籍所在高度，使目标书籍略高于书籍输送装置的输送平面；

q5、横移机构12带动书籍抓取机械手200连同目标书籍向书籍输送装置移动，到达书籍输送装置的相应位置后，夹书侧板开闭机构22-4带动活动夹书侧板22-3张开，同时底部推板驱动机构22-6带动底部推板22-5向前伸出，将目标书籍从固定夹书侧板22-2上推出，使书籍落至书籍输送装置上，完成书籍的借取；

二、书籍归还时

h1、在图书管理系统控制下，书籍抓取机械手200由横移机构12带动至书籍输送装置的输送末端位置，且书籍夹爪机构22处于水平张开状态，书籍夹爪机构22的固定夹书侧板22-2等于或略低于书籍输送装置的输送平面，接收由书籍输送装置输送过来的待归还书籍；

h2、书籍夹爪机构22的夹书侧板开闭机构22-4带动活动夹书侧板22-3向内收缩，使活动夹书侧板22-3与固定夹书侧板22-2闭合夹紧待归还书籍；然后书籍翻转机构21带动书籍夹爪机构22向上翻转90°，使待归还书籍处于竖直状态；

h3、横移机构12带动书籍抓取机械手200连同待还书籍向智能图书架的目标行列位置移动，横移机构12带动书籍夹爪机构22移动至智能图书架的对应列，剪式伸缩机构13带动书籍夹爪机构22移动至智能图书架的对应行，使底部推板22-5的高度等于或略高于智能图书架对应行的层高；

h4、书籍夹爪机构22的夹书侧板开闭机构22-4带动活动夹书侧板22-3向外张开松开待归还书籍，然后侧面推板驱动机构22-8带动侧面推板22-7向外将待归还书籍由书籍夹爪机构22推入智能图书架的对应还书位置；

h5、书籍夹爪机构22复位，完成书籍的归还。

上述的图书管理系统可采用现有智能图书馆中的控制方法，用户在电脑或其他终端显示设备上查找相应的书籍，图书管理系统即可根据该书籍所在地址进行自动取书；还书时则可通过扫描书籍上的条形码来识别书籍原有存放地址，从而实现书籍的自动准确归还。上述的书籍输送装置和智能图书架也可采用现有装置，作为代替方案，本实施例中的智能图书架的书架子单元也可采用申请人于2019年12月23日提交的专利申请号为201911333128.9的“一种书盒开闭避让式智能取书图书架及其控制方法”中的技术方案。至于图书管理系统、书籍输送装置和智能图书架的其他原理均可采用现有技术，在此就不再赘述。

[实施例2]

如图9至图13所示，本实施例的一种基于剪式升降的智能图书架书籍抓取装置，其包括升降横移装置100和安装于升降横移装置100上的书籍抓取机械手200，升降横移装置100用于带动书籍抓取机械手200横向移动和上下升降运动，以根据智能图书架的行列信息将书籍抓取机械手200移动至对应的书籍所在的行和列位置，书籍抓取机械手200用于拿取或归还书籍。本实施例中的升降横移装置100的基本结构同实施例1，不同之处在于：

在本实施例中，书籍抓取机械手200包括书籍翻转机构21'和书籍夹爪机构22'，书籍夹爪机构22'通过书籍翻转机构21'安装于升降滑座17上，书籍翻转机构21'用于带动书籍夹爪机构22'进行90°翻转运动，带动书籍夹爪机构22'在水平和竖直两种状态下翻转运动。其中，

如图11所示，书籍夹爪机构22'包括固定夹书板22'-1、活动夹书板22'-2、活动侧板开闭机构22'-3、横向推书推杆22'-4、推杆直线驱动器22'-5、前后推书推板22'-6和推板驱动机构22'-7，固定夹书板22'-1的一端与书籍翻转机构21'相连接，活动夹书板22'-2通过活动侧板开闭机构22'-3平行地安装于固定夹书板22'-1上，活动夹书板22'-2在活动侧板开闭机构22'-3驱动下能够相对于固定夹书板22'-1进行开闭运动，从而改变两者之间的间隙，便于对书籍进行夹紧；固定夹书板22'-1上开设有若干垂直于书籍翻转机构21'转动轴向的固定侧板推杆槽22'-1a，活动夹书板22'-2上开设有若干与固定侧板推杆槽22'-1a相对应的活动侧板推杆槽22'-2a，即固定侧板推杆槽22'-1a和活动侧板推杆槽22'-2a上下相对，横向推书推杆22'-4滑动安装于固定夹书板22'-1的外侧壁上，且横向推书推杆22'-4位于对应的固定侧板推杆槽22'-1a和活动侧板推杆槽22'-2a内，能够在固定侧板推杆槽22'-1a和活动侧板推杆槽22'-2a内滑动，实现推送书籍；推杆直线驱动器22'-5的驱动端与横向推书推杆22'-4的推杆滑动座22'-4a相连接，用于驱动横向推书推杆22'-4沿固定侧板推杆槽22'-1a和活动侧板推杆槽22'-2a的槽向做推书运动；横向推书推杆22'-4的一端均固定安装于推杆滑动座22'-4a上，利用推杆滑动座22'-4a安装推杆，能够根据需要设置推杆数量，使书籍推动更加可靠，且便于书籍由智能书架向书籍抓取机构推送，提高了书籍在书籍抓取装置与智能图书架之间的转移可靠性。另外，上述的推杆推书机构采用推杆配合推杆槽结构，书籍夹爪机构22'的侧板闭合不受限制，能够满足厚度较薄的书籍的抓取。前后推书推板22'-6通过推板驱动机构22'-7安装于固定夹书板22'-1的内侧后部，推板驱动机构22'-7能够带动前后推书推板22'-6对固定夹书板22'-1和活动夹书板22'-2之间的书籍进行推送。在书籍夹爪机构22'竖直状态下，若干横向推书推杆22'-4形成书籍承托板，固定夹书板22'-1和活动夹书板22'-2用于抓取或释放书籍，前后推书推板22'-6用于还书时将书籍向外推出；在书籍夹爪机构22'向固定夹书板22'-1一侧翻转至水平状态下，固定夹书板22'-1作为书籍承托板，横向推书推杆22'-4用于将书籍由固定夹书板22'-1上向外推出。

如图11、图12和图13所示，在本实施例中，书籍翻转机构21'包括翻转固定座21'-1、水平转动关节21'-2和翻转直线驱动器21'-4，翻转固定座21'-1安装于升降滑座17上，由剪式伸缩机构13驱动上下升降运动，书籍夹爪机构22'的固定夹书板22'-1一侧通过水平转动关节21'-2安装于翻转固定座21'-1上，水平转动关节21'-2可由转动销轴形成，将固定夹书板22'-1与翻转固定座21'-1采用转动销轴转动连接即可；翻转固定座21'-1上向下延伸有下支臂21'-3，翻转直线驱动器21'-4的一端铰接在下支臂21'-3上，另一端铰接在固定夹书板22'-1的外壁上，水平转动关节21'-2和翻转直线驱动器21'-4的两个铰接点形成一个三角形结构，通过翻转直线驱动器21'-4的伸缩运动带动书籍夹爪机构22'绕水平转动关节21'-2转动翻转，实现固定夹书板22'-1在水平和竖直两个状态的翻转切换运动。上述的书籍翻转机构21'采用翻转直线驱动器21'-4的伸缩运动控制书籍抓取机构绕水平转动关节转动翻转，结构设计简单紧凑，在竖直和水平方向翻转切换稳定可靠。

参见图11、图12和图13所示，在本实施例中，活动侧板开闭机构22'-3包括活动侧板直线驱动器22'-3a和活动侧板导杆22'-3b，活动夹书板22'-2一侧端部的活动侧板安装座22'-2b通过活动侧板导杆22'-3b与固定夹书板22'-1相对滑动配合，活动侧板直线驱动器22'-3a安装于固定夹书板22'-1上，且活动侧板直线驱动器22'-3a的驱动端与活动夹书板22'-2的活动侧板安装座22'-2b相连接。活动侧板直线驱动器22'-3a伸缩运动带动活动侧板安装座22'-2b沿活动侧板导杆22'-3b方向滑动，实现活动夹书板22'-2的稳定开闭运动。上述的活动侧板开闭机构22'-3采用活动侧板直线驱动器22'-3a配合导杆导向实现书籍抓取机械手的抓取侧板开闭运动，开闭动作响应速度快，抓取控制更加方便。另外，在本实施例中，横向推书推杆22'-4的推杆滑动座22'-4a通过设于固定夹书板22'-1外壁上的横向滑动座导轨22'-4b安装于固定夹书板22'-1上，使推杆滑动座22'-4a的导向更加稳定，提高了横向推书推杆22'-4的运动稳定性。在本实施例中，上述的推板驱动机构22'-7包括推板直线驱动器22'-7-1、推板驱动滑块22'-7-2、推板驱动导轨22'-7-3和推板剪式伸缩机构22'-7-4，固定夹书板22'-1的后侧向活动夹书板22'-2的一侧延伸有安装座，推板驱动导轨22'-7-3固定于安装座上，推板驱动滑块22'-7-2滑动安装于推板驱动导轨22'-7-3上，推板剪式伸缩机构22'-7-4的一端铰接安装在安装座和推板驱动滑块22'-7-2之间，推板剪式伸缩机构22'-7-4的另一端与前后推书推板22'-6相连接，推板直线驱动器22'-7-1固定于安装座的一侧，且推板直线驱动器22'-7-1的驱动端与推板驱动滑块22'-7-2相连接，推板直线驱动器22'-7-1带动推板驱动滑块22'-7-2移动进而通过推板剪式伸缩机构22'-7-4带动前后推书推板22'-6前后运动。上述的推板剪式伸缩机构22'-7-4的具体结构与实施例1中侧面推板剪式伸缩机构22-8-5的结构类似，其也由连杆组成的若干x形连杆单元组成，x形连杆单元由两个中间相互铰接的连杆组成，位于一侧端部的x形连杆单元的第一连杆一端与安装座相铰接，第二连杆一端与推板驱动滑块22'-7-2相铰接，位于另一侧端部的x形连杆单元的第一连杆一端与前后推书推板22'-6相铰接，第二连杆一端与设于前后推书推板22'-6后部导轨上的滑块相铰接，通过推板直线驱动器22'-7-1推动推板驱动滑块22'-7-2运动，带动x形连杆单元的两根连杆发生角度变化，进而控制推板剪式伸缩机构22'-7-4带动前后推书推板22'-6伸缩运动。

上述的翻转直线驱动器21'-4、活动侧板直线驱动器22'-3a、推杆直线驱动器22'-5和推板直线驱动器22'-7-1均可采用电动推杆，在有气源的条件下，也可以采用气缸。

参见图9至图13所示，本实施例的一种基于剪式升降的智能图书架书籍抓取装置的书籍取还方法，该书籍抓取装置所对应的智能图书架具有书籍推出机构，书籍抓取装置与智能图书架的书籍推出机构在图书管理系统控制下共同完成书籍的借取和归还，具体包含以下步骤：

一、书籍借取时

q1、在图书管理系统控制下，根据目标书籍所在智能图书架的行列位置信息，控制横移机构12带动竖直状态的书籍夹爪机构22'移动至目标书籍所在的智能图书架对应列处，控制剪式伸缩机构13带动书籍夹爪机构22'移动至目标书籍所在的智能图书架对应行处，使竖直状态的书籍夹爪机构22'移动至目标书籍的前方；

q2、书籍夹爪机构22'的活动侧板开闭机构22'-3带动活动夹书板22'-2向外侧张开，使活动夹书板22'-2与固定夹书板22'-1之间的间距略大于书籍厚度，且横向推书推杆22'-4的高度等于或略低于目标书籍的底面高度；

q3、智能图书架通过书籍推出机构将目标书籍向书籍夹爪机构22'方向推出，使书籍竖直进入书籍夹爪机构22'的固定夹书板22'-1和活动夹书板22'-2之间的若干横向推书推杆22'-4上，然后活动侧板开闭机构22'-3带动活动夹书板22'-2闭合夹住目标书籍；

q4、书籍翻转机构21'带动书籍夹爪机构22'向固定夹书板22'-1一侧翻转90°，使得目标书籍处于水平状态，然后剪式伸缩机构13调整目标书籍所在高度，使目标书籍略高于书籍输送装置的输送平面；

q5、横移机构12带动书籍抓取机械手200连同目标书籍向书籍输送装置移动，到达书籍输送装置的相应位置后，活动侧板开闭机构22'-3带动活动夹书板22'-2张开，同时推杆直线驱动器22'-5带动横向推书推杆22'-4向一侧伸出，将目标书籍从固定夹书板22'-1上推出，使书籍落至书籍输送装置上，完成书籍的借取；

二、书籍归还时

h1、在图书管理系统控制下，书籍抓取机械手200由横移机构12带动至书籍输送装置的输送末端位置，且书籍夹爪机构22'处于水平张开状态，书籍夹爪机构22'的固定夹书板22'-1等于或略低于书籍输送装置的输送平面，接收由书籍输送装置输送过来的待还书籍；

h2、书籍夹爪机构22'的活动侧板开闭机构22'-3带动活动夹书板22'-2向内收缩，使活动夹书板22'-2与固定夹书板22'-1闭合夹紧待还书籍；然后书籍翻转机构21'带动书籍夹爪机构22'向上翻转90°，使待还书籍处于竖直状态；

h3、横移机构12带动书籍抓取机械手连同待还书籍向智能图书架的目标行列位置移动，横移机构12带动书籍夹爪机构22'移动至智能图书架的对应列，剪式伸缩机构13带动书籍夹爪机构22'移动至智能图书架的对应行，使横向推书推杆22'-4的高度等于或略高于智能图书架对应行的层高；

h4、书籍夹爪机构22'的活动侧板开闭机构22'-3带动活动夹书板22'-2向外张开以松开待还书籍，然后推板驱动机构22'-7带动前后推书推板22'-6向外将待还书籍由书籍夹爪机构22'推入智能图书架的对应还书位置；

h5、书籍夹爪机构22'复位，完成书籍的归还。

上述的图书管理系统可采用现有智能图书馆中的控制方法，用户在电脑或其他终端显示设备上查找相应的书籍，图书管理系统即可根据该书籍所在地址进行自动取书；还书时则可通过扫描书籍上的条形码来识别书籍原有存放地址，从而实现书籍的自动准确归还。上述的书籍输送装置和智能图书架也可采用现有装置，作为代替方案，本实施例中的智能图书架的书架子单元也可采用申请人于2019年12月23日提交的专利申请号为201911333128.9的“一种书盒开闭避让式智能取书图书架及其控制方法”中的技术方案。至于图书管理系统、书籍输送装置和智能图书架的其他原理均可采用现有技术，在此就不再赘述。

本发明的一种基于剪式升降的智能图书架书籍抓取装置，解决剪式升降机构在智能图书架书籍抓取设备中应用存在升降行程难以满足图书架高低位取书的问题，将书籍抓取机械手通过升降滑座滑动安装于剪式伸缩机构的上部，利用牵引拉绳实现剪式伸缩机构带动书籍抓取机械手升降运动的同时，书籍抓取机械手能够相对于剪式伸缩机构上部进一步升降运动，在剪式伸缩机构的伸缩运动行程上进一步扩大了书籍抓取机械手的升降运动行程，既保证了书籍抓取机械手能够抓取智能图书架底层的书籍，又提高了书籍抓取机械手上升的最高位置；并且，用尽量短的剪式伸缩机构实现更大行程的升降运动，进一步提高了剪式伸缩机构的升降稳定性和可靠性，使书籍抓取装置的结构更加简单紧凑，便于智能化控制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。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，并不表示是唯一的实施方式。

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。本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。

以上示意性地对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性地设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。