CN212372194U

CN212372194U - 智能图书整理机器人

Info

Publication number: CN212372194U
Application number: CN202020820683.6U
Authority: CN
Inventors: 韩智斌; 李好发; 张秀丽; 孙一栋; 崔冠华
Original assignee: Shandong University of Technology
Current assignee: Shandong University of Technology
Priority date: 2020-05-18
Filing date: 2020-05-18
Publication date: 2021-01-19
Anticipated expiration: 2030-05-18

Abstract

一种智能图书整理机器人，机器人可以自动扫描图书信息，并将图书放到相应书架的预整理位置。其包括机器人车体、电源箱、驱动装置、柜内图书位置调节装置、丝杆升降台、机械臂装置、图书夹持机械手、检测装置、控制装置。所述机器人车体用于安装各装置，并包含图书存放柜，电源箱装在车体前侧，驱动装置装在车体底部，采用四个步进电机独立驱动四个麦克纳姆轮，所述柜内图书位置调节装置装在图书存放柜内部，包括调节机构和推挡机构，丝杆升降台装在电源箱顶部，机械臂装置装在丝杆升降台顶部，所述图书夹持机械手装在机械臂末端，检测装置包含RFID扫描仪、视觉传感器、激光测距传感器和压力传感器，控制装置用于控制协调机器人各部分功能和运动。

Description

智能图书整理机器人

技术领域

本实用新型涉及一种能够自主运送归还图书的机器人装置，属于机器人技术领域。

背景技术

当今，随着教育的普及以及文化的发展，在各大城市以及高校中都具有或大或小的图书馆。图书馆每天都有大量的图书需要整理和归还，工作量甚至高达成千上万本，而当前大部分图书馆都采用人工整理，机械自动化程度低。图书整理工作枯燥繁琐，人工整理图书效率低、且存在较高的错误率，图书不能及时放回到书架指定位置，导致图书馆的运转效率低下，不能满足借阅者的需求。

发明内容

本实用新型提供了一种智能图书整理机器人。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种智能图书整理机器人，包括机器人车体、电源箱、驱动装置、柜内图书位置调节装置、丝杆升降台、机械臂装置、图书夹持机械手、检测装置、控制装置。所述机器人车体用于安装各装置，并包含图书存放柜，所述电源箱装在车体前侧，所述驱动装置装在车体底部，采用四个步进电机独立驱动四个麦克纳姆轮，能够实现机器人各种复杂的移动轨迹，所述柜内图书位置调节装置装在图书存放柜内部，包括调节机构和推挡机构，调节机构可以实现柜内图书的上下移动，推挡机构可以实现图书的水平移动，所述丝杆升降台装在电源箱顶部，所述机械臂装置装在丝杆升降台顶部，所述图书夹持机械手装在所述机械臂末端，所述检测装置包含RFID扫描仪、视觉传感器、激光测距传感器和压力传感器，能够实现图书信息获取、机器人的精确定位等功能，所述控制装置用于控制协调机器人各部分功能和运动。

本实用新型的目的还可以采用以下技术措施解决。

作为更具体的方案，所述柜内图书位置调节装置的调节机构为小型液压器，可以将一本图书抬起一定高度，方便图书夹持机械手抓取。

作为更具体的方案，所述柜内的推挡机构为电机驱动滚珠丝杠装置移动推板，推板推动图书向前移动，所述推板上安装有压力传感器，当压力传感器检测压力到达一定数值时，驱动电机停止运转。

作为更具体的方案，所述图书夹持机械手上安装有压力传感器用来检测夹持用力，保证能够稳稳的抓住图书，图书夹持机械手内表面为橡胶缓冲板，既能增大摩擦力，也能防止破坏图书。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：本实用新型设计的图书整理机器人首先通过RFID扫描仪获取图书信息，电机驱动的四个麦克纳姆轮可使机器人到达指定书架位置，丝杆升降台和机械臂共同运转可使图书到达书架中的图书预整理位置，可以代替人工完成图书的运送、归还工作，不仅让人们从繁重的图书整理中解脱出来，也能大大的提高图书馆的运转效率。

附图说明

图1是本实用新型的机器人整体结构图。

图2是本实用新型的机器人底座结构图。

图3是本实用新型的机器人升降台结构图。

图4是本实用新型的机器人机械臂结构图。

附图标记：1、RFID扫描仪；2、图书存放柜；3、图书调节机构；4、图书推挡机构；5、激光测距仪和激光雷达以及视觉传感器；6、步进电机；7、麦克纳姆轮；8、滚珠丝杠；9、滚珠丝杠驱动电机；10、电源箱；11、升降杆；12、升降杆；13、升降台底座；14、底座挡板；15、升降台驱动电机；16、调节挡板；17、升降台顶板；18、机械臂杆1 ；19、机械臂杆2 ；20、夹持机械手驱动电机；21、视觉传感器和激光测距传感器；22、图书夹持机械手；23、压力传感器；24、旋转装置；25、支架1；26、机械臂杆1驱动电机；27、支架2；28、机械臂杆2驱动电机。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作为进一步描述。

所述的机器人车体由电源箱10和图书存放柜2共同构成，电源箱10和图书存放柜2组合成机器人车体，这样不仅节省空间，也能为机器人的制作节省材料。机器人车体底部安装有步进电机6的支撑架，支撑架安装驱动图书运动的步进电机6，四个步进电机6独立驱动麦克纳姆轮7运动。通过四个驱动电机的差速和转向不同，以及麦克纳姆轮7独有的特性，可以实现转弯、成角度运动，适合图书馆中复杂的环境。在图书存放书柜的正前方安装有视觉传感器、激光测距仪和激光雷达5，各个电机以及传感器的电源安装在电源箱10内，在图书存放柜内部装有调节机构3和推挡机构4，图书调节机构3可以将图书抬起，图书推挡机构4在滚珠丝杠8的带动下可以实现图书水平移动，在图书存放柜2靠近电源箱10的一侧安装有RFID扫描仪1，用于扫描识别图书的二维码，获取图书的信息。安装位置为靠近侧面、距图书存放柜2底面5厘米，以确保能准确识别图书二维码信息。

所述的四个步进电机驱动四个麦克纳姆轮7控制机器人的运动状态，通过四个电机的差速运转实现复杂的运动轨迹。

为了使电源箱10固定更加牢固，以及不对电源箱内的电源等造成影响，在升降台与电源箱之间安装升降台底座13，在底座上同时安装有底座挡板14，防止升降台降落幅度过大，对升降台底座13和电源箱10造成碰撞。考虑到图书馆工作环境的特殊性，我们采用升降杆11 12构成的剪叉机构带动丝杆升降台。升降台的升降杆11下端固定在底座，上端可以相对升降台顶板运动，升降杆12下端可以相对于底座运动，上端固定在滑轨平台的下部，由于一侧安装有调节挡板16，可以防止调节的幅度过大。升降台顶板17顶部改进为滑轨平台，机械臂可以左右滑动。升降台的一侧安装有升降台驱动电机15，驱动电机15连接丝杆，电机转动带动丝杆转动的同时，驱动剪叉支撑架运动。同时丝杆升降台具有自锁功能，应对突发情况，能保证机械臂以及图书的高度，不会在短时间内骤降。

所述旋转装置24的底座安装在滑轨运动平台上，滑轨平台中安装有驱动电机，可以带动旋转平台沿滑轨运动。旋转装置24由独立的电机带动旋转平台旋转。旋转装置24与机械臂相连。机械臂采用电机驱动伸缩，两个支架25、27底部分别由电机驱动26、28。两个支架的结构不同，通过底部电机差速驱动、中间关节处同轴心转动，最终可以实现伸缩运动。配合升降台，可以实现大幅度的升降。

所述图书夹持机械手22固定在机械臂末端。图书夹持机械手22由一个电机20驱动，两个夹书爪内部由外齿轮啮合，更利于精准传动，动力充足。图书夹持机械书22左右两侧分爪上安装有压力传感器23。图书夹持机械手22左侧爪的空隙中安装有视觉传感器和激光测距传感器21，确保抓取图书之后图书不影响视觉传感器和激光测距传感器的工作，同时便于抓取图书以及识别周围的环境用来判断是否到达书架中的图书预处理位置。

Claims

1.一种智能图书整理机器人，包括机器人车体、电源箱、驱动装置、柜内图书位置调节装置、丝杆升降台、机械臂装置、图书夹持机械手、检测装置、控制装置：所述机器人车体用于安装各装置，并包含图书存放柜，所述电源箱装在车体前侧，所述驱动装置装在车体底部，采用四个步进电机独立驱动四个麦克纳姆轮，能够实现机器人各种复杂的移动轨迹，所述柜内图书位置调节装置装在图书存放柜内部，包括调节机构和推挡机构，调节机构可以实现柜内图书的上下移动，推挡机构可以实现图书的水平移动，所述丝杆升降台装在电源箱顶部，所述机械臂装置装在丝杆升降台顶部，丝杆升降台和机械臂共同使图书移动到书架指定位置，所述图书夹持机械手装在所述机械臂末端，所述检测装置包含RFID扫描仪、视觉传感器、激光测距传感器和压力传感器，能够实现图书信息获取、机器人的精确定位等功能，所述控制装置用于控制协调机器人各部分功能和运动。

2.根据权利要求1所述图书整理机器人，其特征在于：所述柜内图书位置调节装置的调节机构为小型液压器，可以将一本图书抬起一定高度，方便图书夹持机械手抓取。

3.根据权利要求1所述图书整理机器人，其特征在于：所述柜内的推挡机构为电机驱动滚珠丝杠装置移动推板，推板推动图书向前运动，所述推板上安装有压力传感器，当压力传感器检测压力到达一定数值时，驱动电机停止运转。

4.根据权利要求1所述图书整理机器人，其特征在于：所述图书夹持机械手上安装有压力传感器用来检测夹持用力，保证能够稳稳的抓住图书，图书夹持机械手内表面为橡胶缓冲板，既能增加摩擦力，也能防止破坏图书。