CN106596582B - 图书质量自动测评机器人及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于自动控制技术领域，提供了一种图书质量自动测评机器人及控制方法，包括显示屏、摄像机、摄像头、红外测距传感器和机器臂，显示屏、摄像机、摄像头、红外测距传感器和机器臂分别与控制器电连接。机器臂包括底盘、支撑臂和翻书转轮，所述支撑臂包括第一支撑臂、第二支撑臂和第三支撑臂，第一支撑臂可沿第一轴线S1左右滑动的设置在底盘上，第一支撑臂和第二支撑臂通过第二传动轴转动连接，第二支撑臂和第三支撑臂通过第三传动轴转动连接，第三支撑臂通过输出轴带动翻书转轮转动。本发明图书质量自动测评机器人及控制方法能够自动翻书、自动摄像，通过所获取的图书图像的相关信息对图书质量进行测评并对图书进行定价。

Description

图书质量自动测评机器人及控制方法

技术领域

本发明属于自动控制技术领域，具体涉及一种图书质量自动测评机器人及控制方法。

背景技术

随着社会的发展，人类的知识量越来越大，每年制造的书籍也越来越多，一本书由多页纸装订而成，纸通过木材的生产制造而成，书籍是最主要的纸张消耗途径。现代社会大力提倡绿色环保、节约资源，节约用纸就可以减少造纸、减少树木的砍伐，就能保护森林、保护环境。

中国拥有几千万的在校学生，学生使用的教科书、课外辅导书往往在毕业时完好无损，我们普通的居民大众手中也拥有大量看过了不需要再看、没时间看或是不想看的完好书籍杂志，放在家中占地方还成为了负担。环保、节约能源、资源共享和发展循环经济是时下我们社会所倡导的发展方向，于是许多“地摊”式二手书市、实体二手书店、网上二手书店应运而生。

二手书的循环利用为我们自己和社会都带来了好处，但是也带来了困扰，卖主可以凭借自我的喜好随便定价，没有统一的标准来测评二手图书的质量，也就没有统一的标准来给二手图书定价。

发明内容

针对以上问题的不足，本发明提供了一种图书质量自动测评机器人及控制方法，能够自动翻书、自动摄像，通过所获取的图书图像的相关信息对图书质量进行测评并对图书进行定价。

为实现上述目的，本发明图书质量自动测评机器人，包括底座和显示台，底座包括图书检测台和机器臂安装台，显示台位于机器臂安装台后方且垂直于机器臂安装台与底座连为一体，图书检测台位于机器臂安装台前方且与机器臂安装台处于同一平面，图书检测台左侧和右侧分别设有垂直于图书检测台且与底座连为一体的支撑挡板和右挡板，显示台上方连接有图像采集面板，图像采集面板位于图书检测台正上方且平行于图书检测台；

显示台内设有控制器，显示台后表面安装有电源按钮，显示台前表面嵌入安装有显示屏，图像采集面板的下表面安装有摄像机，右挡板面对支撑挡板的一面安装有摄像头和红外测距传感器，机器臂安装台左侧设有一凹槽，凹槽内安装有机器臂，机器臂的底盘的上表面与机器臂安装台处于同一平面，显示屏、电源按钮、摄像机、摄像头、红外测距传感器和机器臂分别与控制器电连接。

机器臂包括底盘、支撑臂和翻书转轮，所述支撑臂包括第一支撑臂、第二支撑臂和第三支撑臂，第一支撑臂可沿第一轴线S1左右滑动的设置在底盘上，第一支撑臂和第二支撑臂通过第二传动轴转动连接，第二支撑臂和第三支撑臂通过第三传动轴转动连接，第三支撑臂通过输出轴带动翻书转轮转动。

优选地，所述支撑挡板右侧面与图书检测台面呈60°夹角。

优选地，所述支撑挡板包括左前侧挡板和左后侧挡板。

优选地，所述图像采集面板下表面还安装有两个分别位于摄像机两侧的补光灯，补光灯与控制器电连接。

优选地，所述底盘上表面设有用于支撑臂平动的长方形开口，所述底盘内设有驱动支撑臂延第一轴线S1平动的第一驱动机构，所述第一驱动机构包括第一电机、与第一电机同轴转动的的第一齿轮和垂直于第一电机输出轴延伸方向的第一平动轴，所述第一平动轴平行于第一轴线S1方向上设有与第一齿轮相绞合的平动齿，所述第一平动轴与第一支撑臂固定连接，所述第一电机通过第一齿轮将动力传递给第一平动轴并通过第一平动轴带动支撑臂延第一轴线S1方向平动；

所述第一支撑臂内设有驱动第二支撑臂和第三支撑臂连动的第二驱动机构，所述第二驱动机构包括第二电机、与第二电机同轴转动的第一锥齿轮、与第一锥齿轮相绞合的第二锥齿轮、垂直于第二电机输出轴延伸方向且与第二锥齿轮同轴转动的的第二传动轴、平行于第二传动轴的第三传动轴，第二电机通过相互绞合的第一锥齿轮和第二锥齿轮将动力传递给第二传动轴和第三传动轴并带动第二支撑臂和第三支撑臂连动；

所述第三支撑臂内设有驱动翻书转盘转动的第三驱动机构，第三驱动机构包括第三电机、变速箱和输出轴，第三驱动机构通过变速箱将动力传递给输出轴并通过输出轴带动翻书转轮转动。

优选地，所述第一平动轴与图书检测台面呈30°夹角，第一平动轴与第一支撑臂呈60°角固定连接。

优选地，所述翻书转轮的圆柱面的最下点嵌入安装有与控制器电连接的接触传感器，所述翻书转轮的圆柱面上设有相对于圆心所在轴线S2对称且相对于接触传感器对称的两个翻书齿，翻书齿远离翻书转轮的一端为圆弧形。

图书质量自动测评机器人的控制方法：

步骤1：右挡板上的红外测距传感器检测到图书后，图书质量自动测评机器人及控制方法开始测评工作，右挡板上的摄像头拍摄图书封面，并将图书封面图像发送给远程服务器；

步骤2：预设翻书转轮的最下点位于支撑挡板右侧面与图书检测台面相交线的正上方，第一驱动机构驱动支撑臂向左移动X，使翻书转轮的最下点位于远离支撑挡板的图书封面上边沿的正上方；

步骤3：第二驱动机构驱动第二支撑臂和第三支撑臂连动来调节翻书转轮的高度，翻书转轮的接触传感器接触到图书后，第二支撑臂和第三支撑臂停止转动；

步骤4：第三驱动机构驱动翻书转轮转动，开始翻动书页，第一驱动机构驱动支撑臂缓慢向左移动，实现持续翻动书页，位于图书检测台正上方的摄像机和右挡板上的摄像头拍摄图书，获取图书内页图像和图书封面图像信息，并发送给远程服务器；

步骤5：根据获取的图书封面图像，通过图像识别技术，获取图书的ISBN码和图书的相关信息，根据获取的图书封面图像和图书内页图像与远程服务器原有的相对应的图书图像信息进行对比，从而实现对图书质量的测评并对图书定价。

步骤6：显示屏显示图书的相关信息和定价价格。

优选地，支撑挡板右侧面与图书检测台面呈60°夹角，所述第一平动轴与图书检测台面呈30°夹角；通过红外线测距传感器测取图书的厚度h，根据图像识别技术获取图书的宽度W，则支撑臂向左移动的距离

优选地，所述图书质量的测评包括图书新旧程度、图书残缺程度和图书整洁度的测评。

由上述方案可知，本发明提供的图书质量自动测评机器人及控制方法，通过机器臂上的翻书转轮实现自动翻书的功能，通过摄像机和摄像头采集图书封面和图书内页的相关图像信息，根据所获取的图书的相关信息对图书质量进行测评，进而实现对图书的定价。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为放书状态下本实施例的正面结构图；

图2为翻书过程中本实施例的正面结构图；

图3为本实施例的的右视结构图；

图4为本实施例中机器臂的结构图；

图5为本实施例中第一支撑臂与第一平动轴的连接结构图；

图6为本实施例中翻书转轮的正面结构图；

图7为本实施例中翻书转轮的右视结构图；

图8为本实施例中翻书转轮向左移动距离X的计算示意图。

附图标记：

1-底座、2-显示台、3-支撑挡板、31-左前侧挡板、32-左后侧挡板、4-右挡板、5-图像采集面板、6-控制器、7-显示屏、8-红外测距传感器、9-摄像头、10-机器臂、11-摄像机、101-底盘、102-第一支撑臂、103-第二支撑臂、104-第三支撑臂、105-翻书转轮、106-第一驱动机构、107-第一平动轴、108-第二驱动机构、109-第二传动轴、110-第三传动轴、111-第三驱动机构、112-输出轴、113-接触传感器、114-翻书齿

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的产品，因此只是作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例：

如图1～图8所示，本发明提供一种图书质量自动测评机器人，包括底座1和显示台2，底座1包括图书检测台和机器臂安装台，显示台2位于机器臂安装台后方且垂直于机器臂安装台与底座1连为一体，图书检测台位于机器臂安装台前方且与机器臂安装台处于同一平面，图书检测台左侧和右侧分别设有垂直于图书检测台且与底座连为一体的支撑挡板3和右挡板4，显示台上方连接有图像采集面板5，图像采集面板5位于图书检测台正上方且平行于图书检测台；

显示台2内设有控制器6，显示台2后表面安装有电源按钮，显示台前表面嵌入安装有显示屏7，图像采集面板5的下表面安装有摄像机11，右挡板4面对支撑挡板3的一面安装有摄像头9和红外测距传感器8，机器臂安装台左侧设有一凹槽，凹槽内安装有机器臂10，机器臂10的底盘101的上表面与机器臂安装台处于同一平面，显示屏7、电源按钮、摄像机11、摄像头9、红外测距传感器8和机器臂10分别与控制器6电连接。

机器臂10包括底盘101、支撑臂和翻书转轮105，所述支撑臂包括第一支撑臂102、第二支撑臂103和第三支撑臂104，第一支撑臂102可沿第一轴线S1左右滑动的设置在底盘101上，第一支撑臂102和第二支撑臂103通过第二传动轴109转动连接，第二支撑臂103和第三支撑臂104通过第三传动轴110转动连接，第三支撑臂104通过输出轴112带动翻书转轮105转动。

本实施例中控制器6用于处理相关的数据和图像信息，控制器6内有无线传输模块，用于与远程服务器进行通信；摄像机11、摄像头9和红外测距传感器8为信息采集装置，摄像机11和摄像头用于拍摄图书封面图像和图书内页图像，红外测距传感器8用于检测是否有书和测量图书的厚度；机器臂10为翻书装置，用于自动翻书。

本实施例中为了方便翻书转轮105翻动书页，使图书竖立放置，如图1所示，将图书书脊朝下放置在支撑挡板3右侧面上，为了让图书竖立放置平稳、不滑落，所述支撑挡板3右侧面与图书检测台面呈60°夹角。为了不让支撑挡板3接触翻书转轮105，防止支撑挡板3阻碍翻书转轮105的转动，所述支撑挡板3包括左前侧挡板31和左后侧挡板32，翻书转轮105位于左前侧挡板31和左后侧挡板32之间的竖直平面上。

如图1所示，所述图像采集面板下表面还安装有两个分别位于摄像机11两侧的补光灯，补光灯与控制器6电连接，补光灯的作用是为了拍摄时在缺乏光线条件情况下提供辅助光线，以得到合理的画面素材，使拍摄的图书相关图像效果更好。

如图4所示，所述底盘101上表面设有用于支撑臂平动的长方形开口，所述底盘101内设有驱动支撑臂延第一轴线S1平动的第一驱动机构106，所述第一驱动机构106包括第一电机、与第一电机同轴转动的的第一齿轮和垂直于第一电机输出轴延伸方向的第一平动轴107，所述第一平动轴107平行于第一轴线S1方向上设有与第一齿轮相绞合的平动齿，所述第一平动轴107与第一支撑臂102固定连接，所述第一电机通过第一齿轮将动力传递给第一平动轴107并通过第一平动轴107带动支撑臂延第一轴线S1方向平动；

所述第一支撑臂102内设有驱动第二支撑臂103和第三支撑臂104连动的第二驱动机构108，所述第二驱动机构108包括第二电机、与第二电机同轴转动的第一锥齿轮、与第一锥齿轮相绞合的第二锥齿轮、垂直于第二电机输出轴延伸方向且与第二锥齿轮同轴转动的的第二传动轴109、平行于第二传动轴的第三传动轴110，第二电机通过相互绞合的第一锥齿轮和第二锥齿轮将动力传递给第二传动轴109和第三传动轴110并带动第二支撑臂103和第三支撑臂104连动；

所述第三支撑臂104内设有驱动翻书转盘105转动的第三驱动机构111，第三驱动机构111包括第三电机、变速箱和输出轴112，第三驱动机构通过变速箱将动力传递给输出轴112并通过输出轴112带动翻书转轮105转动。

如图5所示，所述第一平动轴107与水平面呈30°夹角，第一平动轴107与第一支撑臂102呈60°角固定连接。第一平动轴107垂直于支撑挡板3右侧面所在平面，在图书放置状态下，第一平动轴107平行于图书上侧面所在平面，第一平动轴107沿着第一轴线S1左右移动带动翻书转轮105平行于图书上侧面左右移动。

如图6和图7所示，所述翻书转轮105的圆柱面的最下点嵌入安装有与控制器6电连接的接触传感器113，所述翻书转轮105的圆柱面上设有相对于圆心所在轴线S2对称且相对于接触传感器113对称的两个翻书齿114，翻书齿114远离翻书转轮105的一端为圆弧形。在调节翻书转轮105的高度位置时，接触传感器113用于判断翻书转轮105与图书是否接触，翻书转轮105下调至与图书接触时则停止调节翻书转轮105的高度；翻书齿114用于翻动书页，为了防止翻书齿114损坏书页，所述翻书齿114远离翻书转轮105的一端为圆弧形，翻书转轮105在一定的速度下转动，两个翻书齿114为轻薄的塑料片做成。

图书质量自动测评机器人的控制方法：

步骤1：右挡板4上的红外测距传感器8检测到图书后，图书质量自动测评机器人及控制方法开始测评工作，右挡板4上的摄像头9拍摄图书封面，并将图书封面图像发送给远程服务器；

步骤2：预设翻书转轮105的最下点位于支撑挡板3右侧面与图书检测台面相交线的正上方，第一驱动机构106驱动支撑臂向左移动X，使翻书转轮105的最下点位于远离支撑挡板3的图书封面上边沿的正上方；

步骤3：第二驱动机构108驱动第二支撑臂103和第三支撑臂104连动来调节翻书转轮105的高度，翻书转轮105的接触传感器113接触到图书后，第二支撑臂103和第三支撑臂104停止转动；

步骤4：第三驱动机构111驱动翻书转轮105转动，开始翻动书页，第一驱动机构106驱动支撑臂缓慢向左移动，实现持续翻动书页，位于图书检测台正上方的摄像机11和右挡板4上的摄像头9拍摄图书，获取图书内页图像和图书封面图像信息，并发送给远程服务器；

步骤5：根据获取的图书封面图像，通过图像处理技术，获取图书的ISBN码和图书的相关信息，根据获取的图书封面图像和图书内页图像与远程服务器原有的相对应的图书图像信息进行对比，从而实现对图书质量的测评并对图书定价。

步骤6：显示屏7显示图书的相关信息和定价价格。

本实施例中，支撑挡板3右侧面与图书检测台面呈60°夹角，所述第一平动轴108与图书检测台面呈30°夹角；通过红外线测距传感器8测取图书的厚度h，根据图像识别技术获取图书的宽度W，如图8所示，则支撑臂向左移动的距离

本实施例中，图书放置状态下，通过摄像头9获取图书后封面的图像信息，图书翻阅完成后，通过摄像机11获取图书前封面的图像信息，图书翻动过程中，摄像机11和摄像头9所拍摄的图书内页是随机的，体现了检测图书内页图像的随机性，通过获取的图书图像信息对图书质量进行测评并对图书定价。

所述图书质量的测评包括图书新旧程度、图书残缺程度和图书整洁度的测评。根据ISB码获取图书的相关信息，如图书的书名、作者、页数、出版时间等，根据图书出版时间来测评图书的新旧程度，图书出版年数＝现年年份－出版年份，二手图书新旧程度折扣率为α；

根据图书外观图像和图书内页图像来测评图书残缺损程度和图书整洁度，通过图像识别技术，对纸张边缘的识别和对污迹的识别，可得出一页纸张原有的面积、残缺的面积和污迹的面积，通过计算得出整本二手图书的残缺程度和整洁度的折扣率为β；

根据市场价值取向，二手的物品即使崭新如初也是要大打折扣的，设图书的二手折扣率为θ。

设定图书的现价为A，图书的原价为A₀，则图书现价：

A＝α×β×θ×A₀，其中α为新旧程度折扣率，β为残损程度和整洁度折扣率，θ为二手折扣率。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (9)

1.图书质量自动测评机器人，包括底座和显示台，其特征在于：

底座包括图书检测台和机器臂安装台，显示台位于机器臂安装台后方且垂直于机器臂安装台与底座连为一体，图书检测台位于机器臂安装台前方且与机器臂安装台处于同一平面，图书检测台左侧和右侧分别设有垂直于图书检测台且与底座连为一体的支撑挡板和右挡板，显示台上方连接有图像采集面板，图像采集面板位于图书检测台正上方且平行于图书检测台；

显示台内设有控制器，显示台后表面安装有电源按钮，显示台前表面嵌入安装有显示屏，图像采集面板的下表面安装有摄像机，右挡板面对支撑挡板的一面安装有摄像头和红外测距传感器，机器臂安装台左侧设有一凹槽，凹槽内安装有机器臂，机器臂的底盘的上表面与机器臂安装台处于同一平面，显示屏、电源按钮、摄像机、摄像头、红外测距传感器和机器臂分别与控制器电连接；

机器臂包括底盘、支撑臂和翻书转轮，所述支撑臂包括第一支撑臂、第二支撑臂和第三支撑臂，第一支撑臂可沿第一轴线S1左右滑动的设置在底盘上，第一支撑臂和第二支撑臂通过第二传动轴转动连接，第二支撑臂和第三支撑臂通过第三传动轴转动连接，第三支撑臂通过输出轴带动翻书转轮转动；

所述底盘上表面设有用于支撑臂平动的长方形开口，所述底盘内设有驱动支撑臂延第一轴线S1平动的第一驱动机构，所述第一驱动机构包括第一电机、与第一电机同轴转动的的第一齿轮和垂直于第一电机输出轴延伸方向的第一平动轴，所述第一平动轴平行于第一轴线S1方向上设有与第一齿轮相绞合的平动齿，所述第一平动轴与第一支撑臂固定连接，所述第一电机通过第一齿轮将动力传递给第一平动轴并通过第一平动轴带动支撑臂延第一轴线S1方向平动；

所述第一支撑臂内设有驱动第二支撑臂和第三支撑臂连动的第二驱动机构，所述第二驱动机构包括第二电机、与第二电机同轴转动的第一锥齿轮、与第一锥齿轮相绞合的第二锥齿轮、垂直于第二电机输出轴延伸方向且与第二锥齿轮同轴转动的的第二传动轴、平行于第二传动轴的第三传动轴，第二电机通过相互绞合的第一锥齿轮和第二锥齿轮将动力传递给第二传动轴和第三传动轴并带动第二支撑臂和第三支撑臂连动；

所述第三支撑臂内设有驱动翻书转盘转动的第三驱动机构，第三驱动机构包括第三电机、变速箱和输出轴，第三驱动机构通过变速箱将动力传递给输出轴并通过输出轴带动翻书转轮转动。

2.根据权利要求1所述的图书质量自动测评机器人，其特征在于：所述支撑挡板右侧面与图书检测台面呈60°夹角。

3.根据权利要求2所述的图书质量自动测评机器人，其特征在于：所述支撑挡板包括左前侧挡板和左后侧挡板。

4.根据权利要求1所述的图书质量自动测评机器人，其特征在于：所述图像采集面板下表面还安装有两个分别位于摄像机两侧的补光灯，补光灯与控制器电连接。

5.根据权利要求1所述的图书质量自动测评机器人，其特征在于：所述第一平动轴与图书检测台面呈30°夹角，第一平动轴与第一支撑臂呈60°角固定连接。

6.根据权利要求1所述的图书质量自动测评机器人，其特征在于：所述翻书转轮的圆柱面的最下点嵌入安装有与控制器电连接的接触传感器，所述翻书转轮的圆柱面上设有相对于圆心所在轴线S2对称且相对于接触传感器对称的两个翻书齿，翻书齿远离翻书转轮的一端为圆弧形。

7.如权利要求6所述的图书质量自动测评机器人的控制方法，其特征在于：

步骤1：右挡板上的红外测距传感器检测到图书后，图书质量自动测评机器人及控制方法开始测评工作，右挡板上的摄像头拍摄图书封面，并将图书封面图像发送给远程服务器；

步骤2：预设翻书转轮的最下点位于支撑挡板右侧面与图书检测台面相交线的正上方，第一驱动机构驱动支撑臂向左移动X，使翻书转轮的最下点位于远离支撑挡板的图书封面上边沿的正上方；

步骤3：第二驱动机构驱动第二支撑臂和第三支撑臂连动来调节翻书转轮的高度，翻书转轮的接触传感器接触到图书后，第二支撑臂和第三支撑臂停止转动；

步骤4：第三驱动机构驱动翻书转轮转动，开始翻动书页，第一驱动机构驱动支撑臂缓慢向左移动，实现持续翻动书页，位于图书检测台正上方的摄像机和右挡板上的摄像头拍摄图书，获取图书内页图像和图书封面图像信息，并发送给远程服务器；

步骤5：根据获取的图书封面图像，通过图像识别技术，获取图书的ISBN码和图书的相关信息，根据获取的图书封面图像和图书内页图像与远程服务器原有的相对应的图书图像信息进行对比，从而实现对图书质量的测评并对图书定价；

步骤6：显示屏显示图书的相关信息和定价价格。

8.根据权利要求7所述的图书质量自动测评机器人的控制方法，其特征在于：支撑挡板右侧面与图书检测台面呈60°夹角，所述第一平动轴与图书检测台面呈30°夹角；通过红外线测距传感器测取图书的厚度h，根据图像识别技术获取图书的宽度W，则支撑臂向左移动的距离

9.根据权利要求7所述的图书质量自动测评机器人的控制方法，其特征在于：所述图书质量的测评包括图书新旧程度、图书残缺程度和图书整洁度的测评。