一种自助借书机及自助借书系统的制作方法

本发明涉及图书借阅技术领域，特别涉及一种自助借书机及自助借书系统。

背景技术：

近年来，随着信息量的剧增，对知识的追求和渴望也相应增加，人们通过移动端学习和从图书馆借阅大量书籍的时候，也逐渐追求借阅的便利性。

图书馆实体书的借阅与归还，通常由图书馆管理人员通过对拟借还书籍上的条形码进行扫描的方式实现借还登记而完成借还手续，对于借还量较大的图书馆就必须配备较多的管理人员来完成。目前有一种想法是：用户不必亲临图书馆，不受图书馆开、闭馆时间的限制，在设置于街边、社区内、公园内或者其他地方的一台自助图书借阅服务机上就能借书，享受借书服务。

但是，现有的自助式图书借阅服务机往往体积庞大，结构复杂，在借阅者进行图书的查找和借阅时，操作步骤繁琐，浪费大量时间，借阅体验性差，同时现有的推书机构容易忽略书籍的完整性保护，易造成书籍表面的破损，增加维护成本。

因此，如何提供一种体积小、操作简单的自助借书机及自助借书系统是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种自助借书机及自助借书系统，借书机结构简单，占地面积小，操作方便，取书过程更加有利于书籍的完整性保护，防止磨损。为实现上述目的其具体方案如下：

本发明公开了一种自助借书机，包括柜体、书架、取书机构、控制系统，其中，所述柜体的前面板上设置有触摸显示屏和出书口；所述书架设置于所述柜体内部后端，所述取书机构设置于所述书架前端，且所述取书机构与设置于所述柜体内部的控制系统连接，所述控制系统连接所述触摸显示屏；

所述取书机构包括XYZ轴运动系统、旋转系统和夹持机构；所述XYZ轴运动系统上安装有所述旋转系统，所述旋转系统上安装有所述夹持机构；

所述书架具有M排书位，每排书位具有N个书格，每个书格上均设置有位置传感器。

优选的，所述XYZ轴运动系统包括垂直导轨、垂直导轨电机、水平导轨、水平导轨电机、前后导轨、前后导轨电机；

所述垂直导轨沿所述柜体高度方向安装在所述柜体内壁两侧，所述垂直导轨电机固定于一侧所述垂直导轨的底端；

所述水平导轨横向架设在两侧所述垂直导轨之间，所述水平导轨电机固定于所述水平导轨的端部，所述垂直导轨电机控制所述水平导轨沿所述垂直导轨上下移动；

所述前后导轨架设在所述水平导轨上，且沿所述柜体深度方向设置，所述前后导轨电机固定于所述前后导轨的端部，所述水平导轨电机控制所述前后导轨沿所述水平导轨左右移动。

优选的，所述前后导轨上安装有移动滑台，所述旋转系统安装在所述移动滑台上；所述旋转系统包括水平旋转机构和垂直旋转机构；

所述夹持机构安装在所述垂直旋转机构上，且所述垂直旋转机构通过垂直旋转减速电机连接有垂直旋转电机，所述垂直旋转电机控制所述垂直旋转机构翻转，并带动所述夹持机构由垂直状态翻转至水平状态；

所述垂直旋转机构、所述垂直旋转电机、所述垂直旋转减速电机均安装在所述水平旋转机构上，且所述水平旋转机构连接有水平旋转电机，控制所述水平旋转机构旋转，并带动所述夹持机构转至所述柜体内部前端。

优选的，所述控制系统包括远程通信单元，与所述远程通信单元连接的PLC，以及与所述PLC连接的XYZ轴运动系统控制单元、旋转系统控制单元、夹持控制单元、出书口开闭控制单元；

所述XYZ轴运动系统控制单元分别连接所述水平导轨电机、垂直导轨电机、前后导轨电机；

所述旋转控制单元连接所述旋转系统；

所述夹持控制单元连接所述夹持机构；

所述出书口开闭控制单元连接位于所述出书口的门板控制电机。

优选的，还包括LED位置灯，每个所述书格上均设置有所述LED位置灯。

优选的，还包括设置在所述柜体内的PM2.5监测传感器和消毒灯。

优选的，柜体的底端设置有若干个万向轮，便于移动运输。

优选的，柜体的前面板上还设置有广告灯箱，增加宣传功能。

本发明还公开了一种自助借书系统，包括所述自助借书机，以及客户终端、管理终端和云端服务器；

所述客户终端包括扫码器一，与所述扫描器连接的处理芯片一，所述处理芯片一还连接有接口控制指令发送单元，所述接口控制指令发送单元无线连接至所述云端服务器；

所述管理终端包括扫码器二，与所述扫码器二连接的处理芯片二，所述处理芯片二还连接有信号发送单元和信号接收单元；所述信号发送单元和所述信号接收单元均无线连接至所述云端服务器；

所述云端服务器无线连接所述控制系统的远程通信单元。

优选的，所述客户终端还设置有注册单元，用于注册会员信息。

本发明还公开了一种自助借书方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，客户终端获取注册信息，并上传至云端服务器，完成会员注册；

步骤2，通过云端服务器获取本地图书列表并显示在触摸显示屏上，选择待借书籍，触摸显示屏显示待借书籍的二维码，扫码器一扫描所述二维码，通过接口控制指令发送单元发送接口控制指令至所述云端服务器；

步骤3，所述云端服务器反馈消息队列至所述控制系统，所述消息队列包括开门指令和位置信息；

步骤4，根据位置信息控制夹持机构在XYZ轴运动系统的带动下移动至所述待借书籍位置并夹取所述待借书籍，并通过所述旋转系统将所述待借书籍翻转至水平状态，移动至出书口；

步骤5，根据开门指令控制所述出书口的门板打开，所述待借书籍水平送出所述出书口。

优选的，还包括如下图书管理步骤：

步骤6，管理终端获取管理员身份信息，进行身份验证，若验证通过进入步骤7；

步骤7，扫码器二扫描待放书籍上的图书码，通过信号发送单元向所述云端服务器发送指令；

步骤8，所述云端服务器反馈消息队列至所述控制系统，所述消息队列包括位置信息；

步骤9，控制系统接收所述位置信息，并控制书柜对应书格的LED位置灯亮起；

步骤10，通过柜门放入待放书籍至对应书格，对应书格的位置传感器检测是否有图书放入的感应信号，若是，发送待放书籍的状态更新信息至云端服务器，所述管理终端通过所述信号接收单元从云端服务器接收状态更新信息，并进行显示，进入步骤11；若否，则不发送状态更新信息；

步骤11，柜门关闭后，传感器感应是否已经上锁，若是，发送柜门关闭信息至云端服务器，所述管理终端通过所述信号接收单元从云端服务器接收柜门关闭信息，并进行显示；若否，不发送柜门关闭信息。

本发明相较现有技术具有以下有益效果：

1)本发明无需借阅人通过传统的透明窗口获取本地图书位置，摒弃了传统的推出式取书方式，将取书机构设置在书架前端，实现了书的抽取式取书方式，最大程度的保护的书的完整性。

2)本发明的旋转机构结合XYZ轴运动系统，更加便捷地实现了书籍的抽出动作，且不影响其他书籍，并能准确的与出书口位置对应，结构简单，节约空间。

3)本发明提供的自助借书系统，开启了借阅者的云端借书新模式，无需在本地书架上选择书籍，仅通过客户终端结合自助借书机的控制系统即可享受自动化的借书服务。

4)简化了管理员的图书管理操作，基于云端服务器，管理员仅需使用管理终端结合自助借书机的控制系统，即可快速的将书籍摆放归位，大大提高了工作效率和准确率。

5)通过PM2.5能够对空气中的PM2.5数值进行实时监测，并通过消毒灯实时对书架上的书籍进行消毒，借阅更安全、更健康。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明自助借书机的外部结构示意图；

图2为本发明自助借书机的内部结构示意图；

图3为本发明自助借书机的内部结构侧视图

图4为本发明自助借书机的内部结构俯视图；

图5为本发明自助借书机的旋转系统结构放大图；

图6为本发明自助借书机的后视图；

图7为本发明自助借书机的侧视图；

图8为本发明一种自助借书系统的原理框图；

图9为本发明一种自助借书方法的流程图；

图10为本发明的一种自助借书方法的图书管理方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

借阅者通过客户终端的注册单元注册会员，获得借阅权限，其中，客户终端可以为手机等智能移动终端。客户终端获取注册信息，并上传至云端服务器，完成会员注册。

自助借书时，控制系统的PLC通过远程控制单元，从云端服务器获取本地图书列表并显示在触摸显示屏3上，借阅者根据触摸显示屏3上显示的本地图书列表选择待借阅书籍，其中本地图书列表为自助借书机书架上摆放的图书列表，触摸显示屏3根据借阅者的选择，显示待借阅书籍的条形码或二维码，借阅者通过客户终端的扫码器一扫描该条形码或二维码，并转化为数字信号发送至处理芯片一，处理芯片一通过接口控制指令发送单元发送接口控制指令至云端服务器。云端服务器反馈消息队列至控制系统的远程通信单元，并转发至PLC，消息队列包括开门指令和位置信息。控制系统的XYZ轴运动系统控制单元根据位置信息控制夹持机构9在XYZ轴运动系统的带动下移动至待借书籍位置并夹取待借书籍，具体的，PLC控制垂直导轨电机62启动，通过垂直导轨61的纵向运动带动X轴运动系统产生纵向位移，到达指定位置，完成Y轴方向的定位，找到待借阅书籍所在书位；PLC控制水平导轨电机52启动，通过水平导轨51的横向运动带动X轴运动系统产生横向位移，到达指定位置，完成X轴方向的定位，找到待借阅书籍所在书格21；PLC控制前后导轨电机72启动，通过前后导轨71的前后运动带动旋转系统8产生前后位移，使得安装在旋转系统8上的夹持机构9前进固定距离，到达待借阅书籍的指定位置；控制系统的夹持控制单元控制夹持机构9夹住图书，在图书被夹紧后，前后导轨71反向运动固定距离，带动夹持机构9将待借阅书籍夹出书格21；控制系统的旋转系统控制单元控制旋转系统8启动，并通过旋转系统8将待借书籍翻转至水平状态，移动至出书口4；

旋转系统8的具体控制过程如下：

旋转控制单元分别向垂直旋转电机811、水平旋转电机822发送控制信号。首先，夹持电机91通过夹持电机减速器92带动夹持手臂93，产生夹书动作；夹持手臂93夹住选好的书籍后，垂直旋转电机811带动垂直旋转减速器812转动，夹持机构9安装在垂直旋转机构813上，垂直旋转机构813固定在垂直旋转减速器812的输出轴上，带动夹持机构9由垂直状态翻转至水平状态；垂直旋转机构813、垂直旋转电机811、垂直旋转减速器812均通过连接板823安装在水平旋转机构821上，水平旋转电机822旋转带动水平旋转机构821做水平旋转，使得夹持的书由前后导轨71后端转到前后导轨71前端，直至出书口4，书被送出。旋转系统8安装在移动滑台73上面，移动滑台73在滑台电机74带动下，做前进取书然后退回的动作。

控制系统的出书口开闭控制单元根据开门指令控制出书口4的门板打开，待借书籍水平送出出书口4。借阅者取走书籍后，出书口4的门板关闭，控制系统向云端服务器发送已借出书籍的状态更新信息，同时，更新本地图书列表的书籍状态信息，完成图书借阅过程。

为了进一步优化上述技术方案，书架2设置有7排书位，每排书位设置有30个书格。

为了进一步优化上述技术方案，柜体1的底端设置有若干个万向轮10，便于移动运输。

为了进一步优化上述技术方案，柜体1的前面板上还设置有广告灯箱11，增加宣传功能。

实施例2

自助借书机的背面设置有柜门，管理员通过柜门10放入书籍。管理员在自出借书机内补充书籍时，通过管理终端登录管理员身份信息，进行身份验证；使用扫码器二扫描待放书籍背面的图书码，通过信号发送单元向云端服务器发送指令；云端服务器反馈消息队列至控制系统的远程通信单元，消息队列包括位置信息；控制系统接收位置信息，并控制书柜对应书格21的LED位置灯亮起，省去管理员的查找操作，管理员仅需将待放书籍放入提示书格即可；通过柜门放入待放书籍至对应书格21，对应书格21的位置传感器检测是否有图书放入的感应信号，若是，发送待放书籍的状态更新信息至云端服务器，管理终端通过信号接收单元从云端服务器接收状态更新信息，并进行显示；若否，则不发送状态更新信息；管理员手动关闭柜门后，柜门自动上锁，传感器感应是否已经上锁，若是，发送柜门关闭信息至云端服务器，管理终端通过信号接收单元从云端服务器接收柜门关闭信息，并进行显示；若否，则不发送柜门关闭信息，相应的管理终端上无柜门关闭信息显示，管理员检查门是否已经关闭，进行二次关门操作，直至收到柜门关闭信息，完成图书放入过程。

以上对本发明所提供的一种自助借书机及自助借书系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。