【技术实现步骤摘要】
本技术涉及可自动识别、定位的设备领域，尤其涉及一种应用于学校、图书馆的可自走式的对图书进行智能分类的装置。
技术介绍
1、如今，各大院校、图书馆之类的公共场所均存放有大量的书籍，而对这些书籍进行借/还书的方式大多数仍然是靠纯人工存取，虽然可以通过登记借书人的信息和借阅图书的方式来进行索引，但最终的借还操作依旧离不开管理人员通过人工上下书架的这种费时费力的方式。
2、目前仅有一小部分图书馆或类图书馆机构使用全自动或半自动化的图书借还书机器进行工作。据调查，以深圳图书馆为例，日均接待读者13000人次，而负责图书分类整理的固定工作人员只有11人左右，周末则由志愿者义务协助外馆的图书上架，而且图书分类上架也是采用首字母排序的传统方式，极为复杂。
3、而现有技术在国外存在有自动存放系统(asrs)来辅助图书的存放，通过与传统开架模式和密集书架相比较，该系统具有节约空间、解放人力、快速存取、存放灵活、自由扩容等优点，在德国柏林大学图书馆、德国洪堡大学图书馆和日本大阪市立大学得到了成功应用，自动存放系统的图书自动存取机器人能够实现自主导航和定位，完成图书上下架等操作。但这些设备如果直接引入国内的话，存在以下问题：
4、1.需要针对国内图书馆建筑结构以及图书的特征、名称进行重新调整；
5、2.进口设备相对费用较高，且自动存放系统(asrs)需要长期维护，引入国内图书馆的话其综合成本较高。
6、综上所述，现迫切需要一种新型的图书分类装置，能快速区分图书的类型将其准确地分类整理，且需要成
技术实现思路
1、为了解决上述问题，并改善现有技术下的图书馆还书时的人工分类所导致的耗时耗力的现状，本技术提供了一种自走式图书智能分类装置，通过其自走式且可活动的结构以及识别系统，能快速准确地将归还的图书进行自动整理分类，达到分类图书无人化、智能化的效果。
2、本技术的一种自走式图书智能分类装置，其具体结构如下所述：
3、一种自走式图书智能分类装置，包括一机械小车，其特征在于：
4、所述的机械小车为四轮行走式机械小车，且每个车轮均设置有12v直流电机，小车的上部为承载平台，在该承载平台的中间位置设置有升降架，而在该升降架的顶部连接设置有一带检测及识别功能的机械臂组件；
5、所述的承载平台在小车行进方向上的平台前后位置各设置有超声波定位模块。
6、为了实现移动、抓取功能，本技术分为上位机与下位机的两个独立结构层，其下位机为机械小车、承载平台、超声波定位模块及升降架，上位机为一带检测及识别功能的机械臂组件，升降架将带检测及识别功能的机械臂组件上升或下降，满足了多层还书架的书籍分类。
7、根据本技术的一种自走式图书智能分类装置，其特征在于，所述的带检测及识别功能的机械臂组件包括机械臂单元、夹持机械手、红外二维条码扫描模块和中央总控基板，其中，机械臂单元通过采用螺丝、螺栓连接方式设置在升降架的顶部，机械臂单元的上部设置有夹持机械手，该机械臂单元和夹持机械手共由6个舵机组成，舵机均设置有舵机电机，机械臂单元和夹持机械手可360度旋转，而机械臂单元的下部则设置有红外二维条码扫描模块和中央总控基板，该红外二维条码扫描模块与中央总控基板连接，通过红外二维条码扫描模块获得待整理的图书的二维码信息，并将这些信息发送至中央总控基板，中央总控基板通过预设的参数及代码对红外二维条码扫描模块、机械臂单元和夹持机械手进行控制，将图书夹持后进行整理。
8、通过这6处的舵机设置使得机械臂单元和夹持机械手在x、y、z三个轴的方向上平缓移动和稳定抓取，夹持机械手夹持时的定位更加准确，而红外二维条码扫描模块对待整理的图书上的二维码进行扫描并将信息传递给与其连接设置的中央总控基板。
9、根据本技术的一种自走式图书智能分类装置，其特征在于，所述的红外二维条码扫描模块为em3296二维条码扫描模块，该em3296二维条码扫描模块设置有红外信号发射/接收器、信号放大器和信号解码器。
10、红外信号发射器：em3296二维条码扫描模块中包含一颗红外发射二极管，当发射二极管被加上电压时，它会发出一定频率的红外光信号；
11、红外信号接收器：em3296二维条码扫描模块中还包含一颗红外接收二极管，当接收二极管受到红外光信号时，会产生一个微小的电压变化；
12、信号放大器：接收到的微小电压信号需要被放大才能被识别和处理，em3296二维条码扫描模块中集成了一个信号放大器电路，用于放大接收到的信号；
13、信号解码器：em3296二维条码扫描模块可以解码多种红外信号协议，解码后的信号通过中央总控基板来控制机械臂单元各项功能。
14、根据本技术的一种自走式图书智能分类装置，其特征在于，所述的中央总控基板设置有小型视觉相机，红外二维条码扫描模块扫描图书条形码识别到图书信息后再通过该小型视觉相机对图书进行精准定位。
15、通过红外二维条码扫描模块扫描待整理的图书的条形码，识别到图书信息后利用视觉相机将图像回传到中央总控基板的opencv图像处理库，使得机械臂单元和夹持单元能够成功定位到图书位置，判断书本的轮廓，再完成抓取工作。
16、中央总控基板采用了树莓派(raspberrypi 4b)作为总控基板，将em3296二维条码扫描模块与树莓派相结合，em3296二维条码扫描模块扫面图书二维码信息，配合小型视觉相机等硬件，实现对机械臂的控制和操作并完成抓取工作，装配及工作原理具体为，首先连接硬件，将em3296红外模块通过gpio口连接到树莓派上，再在树莓派上需要安装红外控制相关的软件lirc(linux infrared remote control)并配置，过程中需要设置红外接收器和发送器的硬件引脚、解码方式等参数；最后在树莓派上编写相应的代码，通过调用lirc提供的api接口实现对em3296二维条码扫描模块的控制。
17、根据本技术的一种自走式图书智能分类装置，其特征在于，所述的升降架的侧部设置有升降架电机，通过该升降架电机控制升降架来带动带检测及识别功能的机械臂组件的升降。
18、根据本技术的一种自走式图书智能分类装置，其特征在于，所述的承载平台设置有控制基板，通过该控制基板来控制4个12v直流电机和升降架电机，且该控制基板与中央总控基板连接。
19、根据本技术的一种自走式图书智能分类装置，其特征在于，所述的超声波定位模块为带有超声波显示器的sr04超声波模块，通过该超声波定位模块来测量机械小车行进时与书架的距离及避开途中的障碍物，且该超声波定位模块与承载平台设置的控制基板连接。
20、控制基板为arduino mega 2560，该arduino mega 2560便于扩充，内置有模拟传感器和数字传感器接口，支持usart和其他通信模本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种自走式图书智能分类装置，包括一机械小车(1)，其特征在于：
2.如权利要求1所述的一种自走式图书智能分类装置，其特征在于，所述的带检测及识别功能的机械臂组件(A)包括机械臂单元(A1)、夹持机械手(A2)、红外二维条码扫描模块(A3)和中央总控基板(A4)，其中，机械臂单元通过采用螺丝、螺栓连接方式设置在升降架(4)的顶部，机械臂单元的上部设置有夹持机械手，该机械臂单元和夹持机械手共由6个舵机(A1a)组成，舵机均设置有舵机电机，机械臂单元和夹持机械手可360度旋转，而机械臂单元的下部则设置有红外二维条码扫描模块和中央总控基板，该红外二维条码扫描模块与中央总控基板连接，通过红外二维条码扫描模块获得待整理的图书的二维码信息，并将这些信息发送至中央总控基板，中央总控基板通过预设的参数及代码对红外二维条码扫描模块、机械臂单元和夹持机械手进行控制，将图书夹持后进行整理。
3.如权利要求2所述的一种自走式图书智能分类装置，其特征在于，所述的红外二维条码扫描模块(A3)为EM3296二维条码扫描模块，该EM3296二维条码扫描模块设置有红外信号发射/接收器、信
4.如权利要求2所述的一种自走式图书智能分类装置，其特征在于，所述的中央总控基板(A4)设置有小型视觉相机，红外二维条码扫描模块(A3)扫描图书条形码识别到图书信息后再通过该小型视觉相机对图书进行精准定位。
5.如权利要求1所述的一种自走式图书智能分类装置，其特征在于，所述的升降架(4)的侧部设置有升降架电机(4a)，通过该升降架电机控制升降架来带动带检测及识别功能的机械臂组件(A)的升降。
6.如权利要求1所述的一种自走式图书智能分类装置，其特征在于，所述的承载平台(3)设置有控制基板，通过该控制基板来控制4个12v直流电机(2)和升降架电机(4a)，且该控制基板与中央总控基板(A4)连接。
7.如权利要求1所述的一种自走式图书智能分类装置，其特征在于，所述的超声波定位模块(5)为带有超声波显示器的SR04超声波模块，通过该超声波定位模块来测量机械小车行进时与书架的距离及避开途中的障碍物，且该超声波定位模块与承载平台(3)设置的控制基板连接。
...【技术特征摘要】
1.一种自走式图书智能分类装置，包括一机械小车(1)，其特征在于：
2.如权利要求1所述的一种自走式图书智能分类装置，其特征在于，所述的带检测及识别功能的机械臂组件(a)包括机械臂单元(a1)、夹持机械手(a2)、红外二维条码扫描模块(a3)和中央总控基板(a4)，其中，机械臂单元通过采用螺丝、螺栓连接方式设置在升降架(4)的顶部，机械臂单元的上部设置有夹持机械手，该机械臂单元和夹持机械手共由6个舵机(a1a)组成，舵机均设置有舵机电机，机械臂单元和夹持机械手可360度旋转，而机械臂单元的下部则设置有红外二维条码扫描模块和中央总控基板，该红外二维条码扫描模块与中央总控基板连接，通过红外二维条码扫描模块获得待整理的图书的二维码信息，并将这些信息发送至中央总控基板，中央总控基板通过预设的参数及代码对红外二维条码扫描模块、机械臂单元和夹持机械手进行控制，将图书夹持后进行整理。
3.如权利要求2所述的一种自走式图书智能分类装置，其特征在于，所述的红外二维条码扫描模块(a3)为em3296二维条码扫描模块，该em3296二维条码扫描模...
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡子龙，赵佳瑶，徐煊荐，王紫鹏，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：新型
国别省市：
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