一种智能图书整理机器人制造技术

本实用新型专利技术涉及一种智能图书整理机器人，属于机器人技术领域。本实用新型专利技术包括镂空底盘、底盘外壳、存书箱、独立驱动轮、四轮转动驱动系统、升降系统、机械臂、夹持系统等。四轮转动驱动系统安装在镂空底盘上，四个独立驱动轮分别和四轮转动驱动系统连接，底盘外壳安装在镂空底盘上，存书箱安置在底盘外壳上，升降系统安装在镂空底盘上，机械臂安装在升降系统的转动盘上，夹持系统安装在机械臂上。本实用新型专利技术提供了一种价格经济合理、运动性能好、应用场景多、精确度高的智能图书整理机器人，它能够为图书馆馆员乃至普通阅读者提供高效便捷的存书、取书的服务以及智能化的图书分类管理功能。

An intelligent book sorting robot

The utility model relates to an intelligent book sorting robot, which belongs to the field of robot technology. The utility model comprises a hollow shell, chassis, chassis books box, driving wheel, four wheel independent drive system, lifting system, mechanical arm, clamping system etc.. Four wheel drive system is installed in the hollow chassis, four independent driving wheels respectively and four wheel drive system is installed in the hollow shell connection, chassis chassis, chassis shell box placed in the books, the lifting system is installed in the hollow chassis, mechanical arm mounted on the rotating disk lifting system, clamping system installed in the mechanical arm. The utility model provides a smart book price is reasonable, good motion performance, multi application scenarios and high precision finishing robot, it can be for librarians and ordinary readers to provide efficient and convenient services to pick up the book, books and intelligent book classification management function.

【技术实现步骤摘要】
一种智能图书整理机器人
本技术涉及一种智能图书整理机器人，属于机器人

技术介绍
目前学校、社会上的图书馆图书每月都有上万次的借出和归还，这对图书馆的管理人员来说无疑是一个很大的负担，全手工操作，不仅工作量大，而且效率较低。人力对图书整理具有滞后性，大大的降低了图书馆运行的效率，图书馆的书籍不能够时时保持整齐，不利于读者对图书馆藏书的检索、阅读以及保证书籍与其登记位置的对应统一。针对这种现状，智能图书管理机器人可以代替人力，让机器人来对图书进行识别分类，再把分类好的图书送到相应的书架上，以达到减少人力、降低工作强度、提高工作效率的目的。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种智能图书整理机器人，以解决归还图书的原始位置的定位和完成整个图书的抓取和摆放的一些问题。随着大数据时代的发展和工业的改革，信息化已融入现代社会的方方面面，高效的工作可以由智能机器人代替。本图书管理机器人具有灵活的行走转向功能、抬升功能、抓取功能以及众多的传感器辅助，可以完成对目标位置、目标图书的处理。本技术的技术方案是：一种智能图书整理机器人包括镂空底盘、底盘外壳、存书箱、独立驱动轮、四轮转动驱动系统、升降系统、机械臂、夹持系统等。四轮转动驱动系统安装在镂空底盘上，四个独立驱动轮分别和四轮转动驱动系统连接，底盘外壳安装在镂空底盘上，存书箱安置在底盘外壳上，升降系统安装在镂空底盘上，机械臂安装在升降系统的转动盘上，夹持系统安装在机械臂上。所述的镂空底盘由支撑架、底盘上支架、蓄电池、底盘下支架、支撑柱、支撑板Ⅱ、支撑板Ⅲ、寻迹传感器、摄像头及超声波传感器、轮子支撑架组成。支撑架固定在底盘上支架上；底盘上支架和底盘下支架之间通过个支撑柱连接；蓄电池安装在支撑板Ⅲ上，支撑板Ⅲ固定在底盘下支架上；寻迹传感器和摄像头及超声波传感器安装在支撑板Ⅱ上；轮子支撑架安装在底盘下支架上。考虑到抬升机构对整机稳定性造成的影响以及整机重量的控制，所述的镂空底盘采用上下板镂空加支撑柱连接的方式，既使底盘较大又能让重量减轻。在竖直支撑杆跟随机器人运动的时候会产生重心倾斜以及轻微振动，行走机构底盘较低，可以起到稳定的作用。底盘上面有抓取机构的竖直运动导杆，导杆是机械臂和抓取机构的Z轴运动导向、支撑机构，长度可根据实际书架高度调整，调整值大约140~200cm。蓄电池的安装对称分布在两侧，起到了重心下移的效果。支撑架上放置有4个存书箱，存书箱为扇形，中间有分隔挡板，防止书籍倒塌。底盘外壳材质为亚克力，其特点是透光性能好、坚固、颜色纯正、色彩丰富、美观平整、使用寿命长、不影响使用等。所述独立驱动轮包括轮子、固定块Ⅰ、转动杆、固定块Ⅱ、步进电机Ⅱ、电机杆、齿轮组Ⅰ、轮杆、固定块Ⅲ、独立驱动轮支架、固定块Ⅳ；两个轮子之间通过轮杆连接，轮杆固定在独立驱动轮支架上，步进电机Ⅱ和齿轮组Ⅰ通过电机杆连接，齿轮组Ⅰ中的两个齿轮分别固定在电机杆和轮杆上并且啮合，固定块Ⅰ和推杆Ⅱ通过螺栓固定，固定块Ⅰ和转动杆螺钉连接，固定块Ⅱ用于将独立驱动轮固定在底盘上，固定块Ⅱ和轮子支撑架连接，固定块Ⅲ用于连接转动杆和独立驱动轮支架，固定块Ⅳ固定在轮子支撑架上。所述的四轮转动驱动系统包括滑杆Ⅰ、丝杆、支撑板Ⅰ、滑块、推杆Ⅰ、连接螺钉、推杆Ⅱ；四个滑杆Ⅰ固定在支撑板Ⅰ上，丝杆固定在支撑板Ⅰ上，滑块和丝杆啮合，并且固定在4个滑杆Ⅰ上，单向滑动，滑块系统分为上下两层，分别控制前后轮组的转动；推杆Ⅰ固定在滑块上，中间通过螺栓连接，可相对圆周转动，推杆Ⅱ和推杆Ⅰ之间通过连接螺钉连接，运动关系同上。图书馆地面较为平坦，采用普通滚轮作为行走机构即可满足需求。由于图书馆具有书架较多、间隔距离较小，不利于机器人整体转向的工作环境特点，在每个行走侧采用了带有独立驱动电机和差速机构的双轮胎设计，通过车体内部丝杆带动杆件机构调整车轮协同步进电机的驱动可实现车体的全方位转向。四个双轮均布机器人四周，除了能很好地支撑机器人的重量外，能及时根据寻迹路线调整实际的路线，减少定位误差。每个轮子都有驱动电机驱动其中一个轮子运动。轮子的转向由平面杆件机构驱动，机构简单，功能实现起来较为容易。在竖直支撑杆跟随机器人运动的时候会产生重心倾斜以及轻微振动，行走机构底盘较低，可以起到稳定的作用。电机控制丝杆转动，然后带动滑块平移，滑块平移的同时，也带动了推杆的运动，推杆可以带动轮组的转动，轮组分别以顺、逆时针的旋转，可以旋转呈“菱形位”，这样能够原地旋转。如果要实现运动转弯，可以用差速原理，即左右轮转速不同来实现，因为每个轮都是独立驱动的。所述的升降系统包括机械臂支撑盘、升降盘齿轮、齿条杆、连接片、步进电机Ⅰ、转动盘齿轮、转动盘、电机放置盘。齿条杆有4个分别固定在底盘上支架上，它们之间的首尾端部分用连接片进行连接；步进电机Ⅰ和升降盘齿轮连接，齿轮和齿条杆啮合，可相对垂直运动；步进电机Ⅰ和转动盘齿轮连接，转动盘齿轮和转动盘啮合，用于围绕齿条杆作旋转运动，机械臂支撑盘和转动盘之间为相互可转动的关系，连接为垂直方向的约束。升降机构包括转向转盘、机械臂以及连接在机械臂上的抓取模块。该机构通过电机传动可以让转盘360度旋转；机械臂采取多自由度方案以适应各种角度摆放的图书（即精确定位目标图书）；抬升机构轨道建立在直立的杆上，由电机驱动，升降较为方便。抬升机构解决了书架层之间高度差不同的问题，采用多自由度的设计，最大抬升高度由升降杆的高度决定，升降杆高度由实际的书架高度确定。所述机械臂包括机械臂节Ⅰ、机械臂节Ⅱ、步进电机Ⅰ、电机盖、工字形关节。机械臂节Ⅰ通过螺栓连接在机械臂支撑盘上，机械臂节Ⅰ臂端放入步进电机Ⅰ，两端盖上电机盖，可利用电机驱动运动；机械臂节Ⅰ和机械臂节Ⅱ之间通过工字形关节连接。所述夹持系统包括拨书片、摩擦轮、扫描仪、夹书板、固定杆Ⅰ、推杆Ⅲ、齿轮架Ⅰ、齿轮架Ⅱ、电机盒、固定杆Ⅱ、步进电机Ⅲ、齿轮组Ⅱ、滑杆Ⅱ。固定杆Ⅱ和固定杆Ⅰ分别焊接在拨书片和夹书板上，固定杆Ⅱ和固定杆Ⅰ都连接齿轮组Ⅱ，齿轮组由电机直接驱动；扫描仪安装在拨书片上；摩擦轮安装在夹书板的末端；推杆Ⅲ两端分别连接齿轮和固定杆Ⅱ；齿轮组Ⅱ均安装在齿轮架Ⅰ和齿轮架Ⅱ上；电机盒固定在齿轮架Ⅰ上，步进电机Ⅲ直接和齿轮组Ⅱ连接；滑杆Ⅱ安装在齿轮架Ⅰ上，末端连接齿轮架Ⅱ。普通图书由于重量较轻，杆件机构足以支撑其重量，夹持机系统采用了多电机驱动的方式来操作抓取机构夹取和放置图书。首先，为了辅助夹取装置顺利加持住图书，外层增加了辅助机构——缝隙扩展装置，外置有视觉传感器，其作用是扩张目标图书和旁边图书的距离，给夹取装置提供较大的操作空间，方便夹取装置的工作。机械臂运动可以为抓取机构提供更大的工作角度，比如在抓取不规整摆放书箱的情况下可以更准确地定位书本的位置。机械臂的可转动角度为0°~270°，能够实现较大范围的工作。本技术的工作原理是：用步进电机直驱的方式驱动4个轮组、转动机构、机械臂以及夹持机构；每个轮组都有一个电机直接驱动，所以轮子角速度方向和转速都不同，可实现在平地上的差速旋转或者直走；转动机构主要功能是控制四个轮组同时转动，但是每个轮组的转动方向都不同，以达到原地旋转的效果；机械臂的可转动角度为0°~270°，三个电机控制臂节旋转，夹持机构的可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能图书整理机器人，其特征在于：包括镂空底盘、底盘外壳（5）、存书箱（3）、独立驱动轮、四轮转动驱动系统、升降系统、机械臂、夹持系统；四轮转动驱动系统安装在镂空底盘上，四个独立驱动轮分别和四轮转动驱动系统连接，底盘外壳（5）安装在镂空底盘上，存书箱（3）安置在底盘外壳上，升降系统安装在镂空底盘上，机械臂安装在升降系统的转动盘上，夹持系统安装在机械臂上。

【技术特征摘要】
1.一种智能图书整理机器人，其特征在于：包括镂空底盘、底盘外壳（5）、存书箱（3）、独立驱动轮、四轮转动驱动系统、升降系统、机械臂、夹持系统；四轮转动驱动系统安装在镂空底盘上，四个独立驱动轮分别和四轮转动驱动系统连接，底盘外壳（5）安装在镂空底盘上，存书箱（3）安置在底盘外壳上，升降系统安装在镂空底盘上，机械臂安装在升降系统的转动盘上，夹持系统安装在机械臂上。2.根据权利要求1所述的智能图书整理机器人，其特征在于：所述镂空底盘由支撑架（14）、底盘上支架（15）、蓄电池（16）、底盘下支架（17）、支撑柱（18）、支撑板Ⅱ（25）、支撑板Ⅲ（26）、寻迹传感器（27）、摄像头及超声波传感器（29）、轮子支撑架（33）组成；支撑架（14）固定在底盘上支架（15）上，底盘上支架（15）和底盘下支架（17）之间通过8个支撑柱（18）连接，蓄电池（16）安装在支撑板Ⅲ（26）上，支撑板Ⅲ（26）固定在底盘下支架（17）上，寻迹传感器（27）和摄像头及超声波传感器（29）安装在支撑板Ⅱ（25）上，轮子支撑架（33）安装在底盘下支架（17）上。3.根据权利要求2所述的智能图书整理机器人，其特征在于：所述独立驱动轮包括轮子（4）、固定块Ⅰ（34）、转动杆（35）、固定块Ⅱ（36）、步进电机Ⅱ（37）、电机杆（38）、齿轮组Ⅰ（39）、轮杆（40）、固定块Ⅲ（41）、独立驱动轮支架（42）、固定块Ⅳ（43）；两个轮子（4）之间通过轮杆（40）连接，轮杆（40）固定在独立驱动轮支架（42）上，步进电机Ⅱ（37）和齿轮组Ⅰ（39）通过电机杆（38）连接，齿轮组Ⅰ（39）中的两个齿轮分别固定在电机杆（38）和轮杆（40）上并且啮合，固定块Ⅰ（34）和推杆Ⅱ（32）通过螺栓固定，固定块Ⅰ（34）和转动杆（35）螺钉连接，固定块Ⅱ（36）用于将独立驱动轮固定在底盘上，固定块Ⅱ（36）和轮子支撑架（33）连接，固定块Ⅲ（41）用于连接转动杆（35）和独立驱动轮支架（42），固定块Ⅳ（43）固定在轮子支撑架（33）上。4.根据权利要求1所述的智能图书整理机器人，其特征在于：所述四轮转动驱动系统包括滑杆Ⅰ（22）、丝杆（23）、支撑板Ⅰ（24）、滑块（28）、推杆Ⅰ（30）、连接螺钉（31）、推杆Ⅱ（32）；四个滑杆Ⅰ（22）固定在支撑板Ⅰ（24）上，丝杆（23）固定在支撑板Ⅰ（24）上，滑块（28）和丝杆（23）啮合并且固...

【专利技术属性】
技术研发人员：理俊，刘泓滨，景楠，童继勋，火寿平，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：新型
国别省市：云南,53