一种图书馆自动还书机器人及其还书系统技术方案

本发明专利技术公开了一种图书馆自动还书机器人及其还书系统，属于机器人技术领域，包括能够带动机器人整体运动的运动组件，在运动组件一端设有图书装载组件，在运动组件上方设有升降组件，升降组件上安装有图书入架组件，升降组件能够带动图书入架组件上下移动；所述图书入架组件包括升降台，在升降台上设有图书底板，以及能够在图书底板上垂直滑动的第一图书推板，在第一图书推板上设有推书器，在升降台的一侧还设有分书器，分书器能够沿升降台侧边运动，在分书器上还安装有扫码器。该还书机器人结构设计合理，操作简单，能够实现无人工干预条件下图书的自动归还操作，不仅效率高，而且能节省人工成本、解放生产力，降低图书馆运营成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于机器人
，具体涉及一种图书馆自动还书机器人及其还书系统。
技术介绍
在学校的图书馆里，经常看见归还的书籍堆放在还书处未被及时放回书架上，不免导致资源的浪费。为了降低图书馆长期运营成本、使图书馆的书籍得到充分利用，需要设计一种还书机器人，可以实现自动还书功能。现有的图书馆管理机器人大致分为两类：一类是是全自动化的图书馆，这需要图书馆有配套硬件设施，成本高昂；另一类是辅助式的管理机器人，虽然起到了一定的帮助，但是还是不能做到在某个流程里免除人的工作。一些简易的图书排架机器也仅仅能够完成图书排放工作，并不能完成指定书本指定区域的还书工作，所以实际应用前景并不理想。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种图书馆自动还书机器人及其还书系统，该还书机器人结构设计合理，操作简单，能够实现无人工干预条件下图书的自动归还操作。本专利技术是通过以下技术方案来实现：本专利技术公开的一种图书馆自动还书机器人，包括能够带动机器人整体运动的运动组件，在运动组件一端设有图书装载组件，在运动组件上方设有升降组件，升降组件上安装有图书入架组件，升降组件能够带动图书入架组件上下移动；所述图书入架组件包括升降台，在升降台上设有图书底板，以及能够在图书底板上垂直滑动的第一图书推板，在第一图书推板上设有推书器，在升降台
的一侧还设有分书器，分书器能够沿升降台侧边运动，在分书器上还安装有扫码器。推书器包括推书器齿条及与推书器齿条配合的齿轮，推书器齿条上设有推书杆及推书器电机，推书器电机能够带动推书杆在推书齿条上移动。推书杆相对升降台的位移距离大于推书电机相对升降台的位移距离。分书器包括分书器推杆，分书器推杆上设有分书杆及分书杆电机，分书器推杆底部设有分书电机；分书杆能够在分书杆电机的带动下绕轴转动，分书电机带动分书器推杆沿升降台上的齿条移动。所述运动组件包括底盘，在底盘底部中心位置设有两个同轴主动轮及控制同轴主动轮运动的主动轮电机，在底盘底部四角分别设有一个从动万向轮。在底盘上还设有控制计算机、蓄电池、定位传感器及壁障传感器。图书装载组件包括图书底板及能够在图书底板上滑动的第二图书推板；还包括用于夹持书本的第一升降隔板和第二升降隔板，第一升降隔板设置在升降台上，第二升降隔板垂直设置在底盘端部；在第一升降隔板和第二升降隔板板面底部设有通槽，在第二升降隔板底部设有升降隔板推杆、圆柱凸轮及用于控制升降隔板推杆运动的推杆电机，升降隔板推杆能够在通槽中往复运动。在装载书本时，第一升降隔板和第二升降隔板下降到最低点，升降隔板推杆与第一升降隔板和第二升降隔板上的通槽均卡和，书本被推到升降台上；书本装载完毕后，第一升降隔板和第二升降隔板上升到最高点，第一升降隔板上的通槽与升降台上的卡键卡和而与升降隔板推杆分离，第一升降隔板和第二升降隔板分开运动。所述升降组件为对称设置在底盘两侧的升降单元，每侧升降单元均包括升降连杆、丝杆、丝杆电机、丝杆连杆传动件及与升降台相连的升降台杆连接件；丝杆固定在底盘上且与升降连杆相连，丝杆电机与丝杆连杆传动件通过螺
纹配合，能够推动丝杆连杆传动件沿丝杆轴线移动进而带动升降连杆升降；升降台杆连接件包括设置在升降连杆上的固定扣以及连杆，连杆的自由端能够穿过该固定扣并沿轴线方向移动，连杆的另一端设有与图书入架组件相连的固定件。本专利技术还公开了一种基于上述图书馆自动还书机器人的自动还书系统，该系统由自动还书机器人与主机配合组成，主机包括读码识别装置、图书馆信息管理系统、控制自动还书机器人的计算机、图书分配装置以及与自动还书机器人联络的网络；其中：读码识别装置，用于为读者提供扫码借书服务；图书馆信息管理系统，用于存储书本的识别信息、几何信息、所在书籍位置信息和排列顺序信息，能够为自动还书机器人提供还书位置信息；控制自动还书机器人的计算机，用于统筹安排多个自动还书机器人的工作量；图书分配装置，用于存放读者归还的书籍，且能够给自动还书机器人分配书本。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术的图书馆自动还书机器人，包括运动组件、图书装载组件、升降组件及图书入架组件，运动组件位于机器人的底部，能够带动机器人完成整体运动；图书装载组件安装运动组件端部，负责图书装载工作；升降组件安装在运动组件的上方，能够带动图书入架组件上下移动，可以完成不同高度的图书入架工作。其中，图书入架组件包括升降台、推书器、分书器、扫码器，升降台为图书入架组件的支撑体，在其上安装有图书底板，以及能够在图书底板上垂直滑动的图书推板，推书器安装在图书推板上，起到推书入架的作用，分书器安装在升降台的侧边，可以沿升降台的侧边运动，起到分书的作用；扫码器安装在分书器上，由分书器带动在升降台侧边运动，起到扫描书架书籍的作用。
该还书机器人结构设计合理，操作简单，能够实现无人工干预条件下图书的自动归还操作，从而完成书籍的识别、运输、存放操作。将枯燥的图书管理工作交由机器人完成，不仅效率高，而且能节省人工成本、解放生产力，降低图书馆运营成本。进一步地，本专利技术的推书器包括推书器齿条、推书器电机及推书杆。推书齿器条安装在第一图书推板上，推书器电机安装在推书器上，推书电机可带动推书器沿推书器齿条运动，推书杆安装在推书器上，也由推书电机带动，推书器内部的齿轮传动使得推书杆与推书器在推书器电机的带动下向同一个方向运动，将图书入架装置上的书本推入书架。进一步地，推书杆相对升降台的位移距离大于推书电机相对升降台的位移距离，使得推书杆可以伸出升降台将书推入书架。这样设计的目的是使得该机构结构紧凑，使推书器能够在升降台上在较小的位移下将书本推动较大的距离，同时齿轮齿条传动有利于力的传输提高效率。进一步地，分书器包括分书杆电机、分书电机、分书杆、分书器推杆，分书电机安装在分书器推杆上，可带动分书器沿升降台侧边运动，分书杆安装在分书推杆上，可绕分书推杆顶端沿铅垂面转动，分书杆电机安装在分书器推杆顶部，带动分书杆运动。进一步地，本专利技术的运动组件实现还书机器人在图书馆内的定位、移动和避障，包括底盘，在底盘底部中心位置设有两个同轴主动轮及控制同轴主动轮运动的主动轮电机，在底盘底部四角分别设有一个从动万向轮。主动轮电机带动两个同轴主动轮转动，通过同速转动实现整体的直线前进后退运动，通过差速转动来实现整体的转弯；四个万向轮在不影响运动方向的情况下为机器提供支持力，提高机器的运动稳定性。进一步地，在运动组件的底盘上还设有控制计算机、蓄电池、定位传感器及壁障传感器。控制计算机能够根据定位传感器读取的定位信息控制主动轮的
运动从而到达指定地点；安装在机器人四周的避障传感器在还书机器人移动的过程中检测路线上是否有读者，从而通过停止移动来避免撞到读者。进一步地，本专利技术的图书装载组件能够实现将书本从底盘装载到升降台上，或将升降台上的书本装载到底盘上的工作目的。包括图书底板及能够在图书底板上滑动的第二图书推板，图书底板对书本起支撑作用，其表面光滑减少书本移动过程中的摩擦，使图书底板上存放的书籍能够被装载到升降台上，也使升降台上的书籍能够装载到图书底板上。还包括用于夹持书本的第一升降隔板和第二升降隔板，第一升降隔板设置在升降台上，第二升降隔板垂直设置在底盘端部，起到给书本提供本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图书馆自动还书机器人，其特征在于，包括能够带动机器人整体运动的运动组件(1)，在运动组件(1)一端设有图书装载组件(2)，在运动组件(1)上方设有升降组件(3)，升降组件(3)上安装有图书入架组件(4)，升降组件(3)能够带动图书入架组件(4)上下移动；所述图书入架组件(4)包括升降台(402)，在升降台(402)上设有图书底板，以及能够在图书底板上垂直滑动的第一图书推板(405)，在第一图书推板(405)上设有推书器，在升降台(402)的一侧还设有分书器，分书器能够沿升降台(402)侧边运动，在分书器上还安装有扫码器(408)。

【技术特征摘要】
1.一种图书馆自动还书机器人，其特征在于，包括能够带动机器人整体运动的运动组件(1)，在运动组件(1)一端设有图书装载组件(2)，在运动组件(1)上方设有升降组件(3)，升降组件(3)上安装有图书入架组件(4)，升降组件(3)能够带动图书入架组件(4)上下移动；所述图书入架组件(4)包括升降台(402)，在升降台(402)上设有图书底板，以及能够在图书底板上垂直滑动的第一图书推板(405)，在第一图书推板(405)上设有推书器，在升降台(402)的一侧还设有分书器，分书器能够沿升降台(402)侧边运动，在分书器上还安装有扫码器(408)。2.根据权利要求1所述的图书馆自动还书机器人，其特征在于，推书器包括推书器齿条(401)及与推书器齿条(401)配合的齿轮，推书器齿条(401)上设有推书杆(404)及推书器电机(403)，推书器电机(403)能够带动推书杆(404)在推书齿条(401)上移动。3.根据权利要求2所述的图书馆自动还书机器人，其特征在于，推书杆(404)相对升降台(402)的位移距离大于推书电机(403)相对升降台(402)的位移距离。4.根据权利要求1所述的图书馆自动还书机器人，其特征在于，分书器包括分书器推杆(410)，分书器推杆(410)上设有分书杆(409)及分书杆电机(407)，分书器推杆(410)底部设有分书电机(411)；分书杆(409)能够在分书杆电机(407)的带动下绕轴转动，分书电机(411)带动分书器推杆(410)沿升降台(402)上的齿条移动。5.根据权利要求1所述的图书馆自动还书机器人，其特征在于，所述运动组件(1)包括底盘(101)，在底盘(101)底部中心位置设有两个同轴主动轮(105)及控制同轴主动轮(105)运动的主动轮电机(104)，在底盘(101)底部四角分别设有一个从动万向轮(102)。6.根据权利要求5所述的图书馆自动还书机器人，其特征在于，在底盘
\t(101)上还设有控制计算机(107)、蓄电池(103)、定位传感器(106)及壁障传感器。7.根据权利要求5所述的图书馆自动还书机器人，其特征在于，图书装载组件(2)包括图书底板(203)及能够在图书底板(203)上滑动的第二图书推板(204)；还包括用于夹持书本的第一升降隔板(201)和第二升降隔板(202)，第一升降隔板(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨雷，邱镇南，陈伟杰，童牧，郭艳婕，许睦旬，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61