一种图书馆排架机器人

1.一种图书馆排架机器人，包括第一丝杠驱动机构（1）、第一丝杠（2）、取书整理机构（3）、排序机构（4）和机架（5）；所述的第一丝杠（2）为两根、左右对称地安装在所述的机架（5）两边，所述的第一丝杠驱动机构（1）设置在所述的机架（5）上部，所述的取书整理机构（3）安装在所述的第一丝杠（2）上，所述的排序机构（4）安装在所述的机架（5）下部；所述的丝杠驱动机构（1）驱动所述的第一丝杠（2）正反转动，从而带动所述的取书整理机构（3）上下移动，将取书整理机构（3）定位在书架某一层进行取书整理，并将书籍运送至所述的排序机构（4）进行排序，排序完成后又通过所述的取书整理机构（3）将书籍送回至原书架上；
其特征在于：
所述的取书整理机构（3）包括手臂（301）、扫描装置（302）、托书板（303）、手臂滑台（304）、导向光杆（305）、凸轮（306）、第二丝杠（307）、齿轮齿条机构（308）、第二丝杠驱动机构 （309）、凸轮驱动机构（310）、手臂滑台驱动机构（311）、齿轮齿条驱动机构（312）、第二丝杠安装座（313）、手臂滑台安装座（314）、取书机构支架（315）；所述的托书板（303）、手臂滑台（304）、凸轮驱动机构（310）均安装在手臂滑台安装座（314）上，所述的手臂滑台安装座（314）、第二丝杠安装座（313）安装在所述的取书机构支架（315）上，所述的取书机构支架（315）安装在所述的第一丝杠（2）上；
所述的第二丝杠（307）安装在第二丝杠安装座（313）上，所述的手臂（301）为两块、其一固定安装在所述的第二丝杠（307）一边、另一块可滑动地对称安装在所述的第二丝杠（307）另一边，所述的第二丝杠驱动机构（309）固定安装在所述的第二丝杠安装座（313）上，用于驱动所述的手臂（301）左右移动，从而实现手臂（301）的夹紧和松开；
所述的扫描装置（302）可左右滑动地安装在所述的托书板（303）上，包括扫描头（3021）、第一同步带（3022）和第一同步带驱动机构（3023），所述的扫描头（3021）安装在所述的第一同步带（3022）上，所述的第一同步带驱动机构（3023）安装在所述的托书板（303）上，带动所述的第一同步带（3022）转动，从而带动所述的扫描头（3021）左右移动，从而逐一地对托书板（303）上的书籍信息进行扫描；
所述的手臂滑台（304）可前后活动地安装在手臂滑台安装座（314）上，通过所述的手臂滑台驱动机构（311）驱动，控制安装在其上的手臂（301）相对手臂滑台安装座（314）前后伸缩；当所述的取书整理机构（3）定位到某一层后，所述的托书板（303）对准该层，伸出所述的手臂（301）伸入书架内部取书，取书完成后缩回所述的手臂（301）；
所述的导向光杆（305）固定安装在所述的第二丝杠安装座（313）上；
所述的凸轮（306）安装在所述的托书板（303）底部，通过所述的凸轮驱动机构（310）驱动，控制所述的托书板（303）绕其旋转轴摆动，实现书籍在重力作用下书脊一侧自动对齐；
所述的齿轮齿条机构（308）固定安装在所述的取书机构支架（315）上，通过所述的齿轮齿条驱动机构（312）驱动，控制所述的取书整理机构（3）前后移动，用于所述的取书整理机构（3）、排序机构（4）之间书籍转移时，实现所述的取书整理机构（3）向机器人内侧或外侧的运动。
2.根据权利要求1所述的图书馆排架机器人，其特征在于：所述的排序机构（4）包括同步带轮机构（41）、承书台机构（42）和排序机构安装架（43），所述的同步带轮机构（41）、承书台机构（42）均固定安装在所述的排序机构安装架（43）上；书籍由所述的取书整理机构（3）运送到所述的承书台机构（42），然后再由承书台机构（42）根据所述的取书整理机构（3）中设置的扫描装置（302）扫描得到的书籍信息一本一本地按顺序运送到所述的同步带轮机构（41）中；所述的同步带轮机构（41）的同步带上设置有一个一个的书槽，每个书槽对应一个书的信息编号，所述的承书台机构（42）根据每本书籍的信息，将书籍运送至对应的书槽中，当所有的书籍都运送完成之后，所有的书籍再由所述的同步带轮机构（41）一次性运送回所述的承书台机构（42），再由所述的承书台机构（42）将书籍运送给所述的取书整理机构（3），所述的取书整理机构（3）按取书的相反动作过程，将书籍放回原处，完成一次工作循环。
3.根据权利要求2所述的图书馆排架机器人，其特征在于：所述的排序机构（4）包括丝杠滑台（401）、压书板驱动机构（402）、承书板（403）、压书板（404）、丝杠滑台驱动机构（405）、推书机构（406）、限书机构（407）、反推机构（408）、钢带（409）、第二同步带传动部分（410）、书槽（411）、同步带（412）和排序机构安装架（43）；所述的压书板驱动机构（402）、丝杠滑台驱动机构（405）、第二同步带传动部分（410）均固定安装在所述的排序机构安装架（43）上；
所述的丝杠滑台（401）固定安装在所述的排序机构安装架（43）上，通过所述的丝杠滑台驱动机构（405）驱动，从而上下移动；
所述的承书板（403）安装在所述的丝杠滑台（401）上，随着所述的丝杠滑台（401）上下移动，用于在所述的取书整理机构（3）将书籍运送到所述的排序机构（4）时，将所述的承书板（403）移动到与所述的取书整理机构（3）中设置的托书板（303）对齐，并完成其上的书籍转移；
所述的压书板（404）可左右移动地安装在所述的压书板驱动机构（402）上，通过所述的压书板驱动机构（402）驱动，从而左右移动，将所述的承书板（403）上的书籍压紧，使之保持正立；
所述的钢带（409）固定在所述的同步带（412）上，所述的书槽（411）固定在所述的钢带（409）上，所述的第二同步带传动部分（410）驱动所述的同步带（412）移动，从而带动所述的书槽（411）跟随同步带（412）运动；
所述的推书机构（406）安装在所述的承书板（403）上，当书籍运送到所述的承书板（403）上后，所述的推书机构（406）向下运动至与所述的书槽（411）底面对齐位置处，所述的同步带（412）转动带动所述的书槽（411）跟随运动，使右侧第一本书对应的书槽运动到与书脊对齐处，所述的推书机构（406）工作，将书籍推进书槽，并返回，完成一个动作循环；
所述的限书机构（407）安装在所述的排序机构安装架（43）上，挡住多余的书籍，每次仅限一本书通过；
所述的反推机构（408）为齿轮齿条机构，安装在排序机构安装架（43）上，当所述的排序机构（4）完成书籍排序后，所述的反推机构（408）工作，将所有的书籍反向从所述的书槽（411）中推出至所述的承书板（403）上。
4.根据权利要求3所述的图书馆排架机器人，其特征在于：所述的书槽（411）由一片片的钢板分隔而成的腔组成，每块钢板底部与所述的钢带（409）通过铆钉连接；钢板按顺序和相等的间距排列，形成一个个书槽；所有书槽相互独立，能跟随所述的同步带（412）的运动而运动；钢板的侧面和上面都有弯折，起到限制和固定书籍的作用。
5. 根据权利要求1、2、3或4 所述的图书馆排架机器人，其特征在于：所述的机架（5）底部安装有4个万向轮。

一种图书馆排架机器人\n技术领域\n[0001] 本发明属于智能机器人技术领域，具体涉及一种图书馆排架机器人。\n背景技术\n[0002] 图书馆每天的图书借阅量大，图书识别和整理等作业需要花费大量的人力。而利用机器人技术实现自动识别与整理，不仅能够减轻图书馆管理员的劳动强度，还能提高工作效率，因此需要一种图书馆机器人，能够实现在无需人工干预的情况下，实现自动整理图书的功能。\n发明内容\n[0003] 为了解决上述的技术问题，本发明提供一种可以自动整理图书的图书馆排架机器人。\n[0004] 本发明所采用的技术方案是：一种图书馆排架机器人，其特征在于：包括第一丝杠驱动机构、第一丝杠、取书整理机构、排序机构和机架；所述的第一丝杆为两根、左右对称地安装在所述的机架两边，所述的第一丝杠驱动机构设置在所述的机架上部，所述的取书整理机构安装在所述的第一丝杠上，所述的排序机构安装在所述的机架下部；所述的丝杠驱动机构驱动所述的第一丝杠正反转动，从而带动所述的取书整理机构上下移动，将取书整理机构定位在书架某一层进行取书整理，并将书籍运送至所述的排序机构进行排序，排序完成后又通过所述的取书整理机构将书籍送回至原书架上。\n[0005] 作为优选，所述的取书整理机构包括手臂、扫描装置、托书板、手臂滑台、导向光杆、凸轮、第二丝杠、齿轮齿条机构、第二丝杠驱动机构、凸轮驱动机构、手臂滑台驱动机构、齿轮齿条驱动机构、第二丝杠安装座、手臂滑台安装座、取书机构支架；所述的托书板、手臂滑台、凸轮驱动机构均安装在手臂滑台安装座上，所述的手臂滑台安装座、第二丝杠安装座安装在所述的取书机构支架上，所述的取书机构支架安装在所述的第一丝杠上；所述的第二丝杠安装在第二丝杠安装座上，所述的手臂为两块、其一固定安装在所述的第二丝杠一边、另一块可滑动地对称安装在所述的第二丝杠另一边，所述的第二丝杠驱动机构固定安装在所述的第二丝杠安装座上，用于驱动所述的手臂左右移动，从而实现手臂的夹紧和松开；所述的扫描装置可左右滑动地安装在所述的托书板上，包括扫描头、第一同步带和第一同步带驱动机构，所述的扫描头安装在所述的第一同步带上，所述的第一同步带驱动机构安装在所述的托书板上，带动所述的第一同步带转动，从而带动所述的扫描头左右移动，从而逐一地对托书板上的书籍信息进行扫描；所述的手臂滑台可前后活动地安装在手臂滑台安装座上，通过所述的手臂滑台驱动机构驱动，控制安装在其上的手臂相对手臂滑台安装座前后伸缩；当所述的取书整理机构定位到某一层后，所述的托书板对准该层，伸出所述的手臂伸入书架内部取书，取书完成后缩回所述的手臂；所述的导向光杆固定安装在所述的第二丝杠安装座上；所述的凸轮安装在所述的取书整理机构的底部，通过所述的凸轮驱动机构驱动，控制所述的托书板绕其旋转轴摆动，实现书籍在重力作用下书脊一侧自动对齐；\n所述的齿轮齿条机构固定安装在所述的取书架支架上，通过所述的齿轮齿条驱动机构驱动，控制所述的取书整理机构前后移动，用于所述的取书整理机构、排序机构之间书籍转移时，实现所述的取书整理机构向机器人内侧或外侧的运动。\n[0006] 作为优选，所述的排序机构包括同步带轮机构、承书台机构和排序机构安装架，所述的同步带轮机构、承书台机构均固定安装在所述的排序机构安装架上；书籍由所述的取书整理机构运送到所述的承书台机构，然后再由承书台机构根据所述的取书整理机构中设置的扫描装置扫描得到的书籍信息一本一本地按顺序运送到所述的同步带轮机构中；所述的同步带轮机构的同步带上设置有一个一个的书槽，每个书槽对应一个书的信息编号，所述的承书台机构根据每本书籍的信息，将书籍运送至对应的书槽中，当所有的书籍都运送完成之后，所有的书籍再由所述的同步带轮机构一次性运送回所述的承书台机构，再由所述的承书台机构将书籍运送给所述的取书整理机构，所述的取书整理机构按取书的相反动作过程，将书籍放回原处，完成一次工作循环。\n[0007] 作为优选，所述的排序机构包括丝杠滑台、压书板驱动机构、承书板、压书板、丝杠滑台驱动机构、推书机构、限书机构、反推机构、钢带、第二同步带传动部分、书槽、同步带和排序机构安装架；所述的压书板驱动机构、丝杠滑台驱动机构、第二同步带传动部分均固定安装在所述的排序机构安装架上；所述的丝杠滑台固定安装在所述的排序机构安装架上，通过所述的丝杠滑台驱动机构驱动，从而上下移动；所述的承书板安装在所述的丝杠滑台上，随着所述的丝杠滑台上下移动，用于在所述的取书整理机构将书籍运送到所述的排序机构时，将所述的承书板移动到与所述的取书整理机构中设置的托书板对齐，并完成其上的书籍转移；所述的压书板可左右移动地安装在所述的压书板驱动机构上，通过所述的压书板驱动机构驱动，从而左右移动，将所述的承书板上的书籍压紧，使之保持正立；所述的钢带固定在所述的同步带上，所述的书槽固定在所述的钢带上，所述的第二同步带传动部分驱动所述的同步带移动，从而带动所述的书槽跟随同步带运动；所述的推书机构安装在所述的承书板上，当书籍运送到所述的承书板上后，所述的推书机构向下运动至与所述的书槽底面对齐位置处，所述的同步带转动带动所述的书槽跟随运动，使右侧第一本书对应的书槽运动到与该书脊对齐处，所述的推书机构工作，将书籍推进书槽，并返回，完成一个动作循环；所述的限书机构安装在所述的排序机构安装架上，挡住多余的书籍，每次仅限一本书通过；所述的反推机构为齿轮齿条机构，安装在排序机构安装架上，当所述的排序机构完成书籍排序后，所述的反推机构工作，将所有的书籍反向从所述的书槽中推出至所述的承书板上。\n[0008] 作为优选，所述的书槽由一片片的钢板分隔而成的腔组成，每块钢板底部与所述的钢带通过铆钉连接；钢板按顺序和相等的间距排列，形成一个个书槽；所有书槽相互独立，能跟随所述的同步带的运动而运动；钢板的侧面和上面都有弯折，起到限制和固定书籍的作用。\n[0009] 作为优选，所述的机架底部安装有4个万向轮。\n[0010] 本发明提供的一种工作于图书馆的智能机器人，能取出书架中某一层的书，整理整齐；将取出的书排序；并将书放回书架原层。实现了在无需人工干预的情况下，自动整理图书的功能。\n附图说明\n[0011] 图1：本发明实施例的结构图；\n[0012] 图2：本发明实施例的取书整理机构正视图；\n[0013] 图3：本发明实施例的取书整理机构仰视图；\n[0014] 图4：本发明实施例的扫描装置结构图；\n[0015] 图5：本发明实施例的排序机构俯视图；\n[0016] 图6：本发明实施例的排序机构正视图；\n[0017] 图7：本发明实施例的排序机构后视图；\n[0018] 图8：本发明实施例的限书机构结构图；\n[0019] 图9：本发明实施例的反推机构结构图。\n具体实施方式\n[0020] 为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。\n[0021] 请见图1，本发明所提供的一种图书馆排架机器人，包括第一丝杠驱动机构1、第一丝杠2、取书整理机构3、排序机构4和机架5，机架5底部安装有4个万向轮；第一丝杆2为两根、左右对称地安装在机架5两边，第一丝杠驱动机构1设置在机架5上部，取书整理机构3安装在第一丝杠2上，排序机构4安装在机架5下部；丝杠驱动机构1驱动第一丝杠\n2正反转动，从而带动取书整理机构3上下移动，将取书整理机构3定位在书架某一层进行取书整理，并将书籍运送至排序机构4进行排序，排序完成后又通过取书整理机构3将书籍送回至原书架上。\n[0022] 请见图2、图3和图4，本实施例的取书整理机构3包括手臂301、扫描装置302、托书板303、手臂滑台304、导向光杆305、凸轮306、第二丝杠307、齿轮齿条机构308、第二丝杠驱动机构 309、凸轮驱动机构310、手臂滑台驱动机构311、齿轮齿条驱动机构312、第二丝杠安装座313、手臂滑台安装座314、取书机构支架315；所述的托书板303、手臂滑台\n304、凸轮驱动机构310均安装在手臂滑台安装座314上，所述的手臂滑台安装座314安装在所述的取书机构支架315上，所述的取书机构支架315、第二丝杠安装座313安装在所述的第一丝杠2上；第二丝杠307安装在第二丝杠安装座313上，手臂301为两块、其一固定安装在第二丝杠307一边、另一块可滑动地对称安装在第二丝杠307另一边，第二丝杠驱动机构309固定安装在第二丝杠安装座313上，用于驱动手臂301左右移动，从而实现手臂301的夹紧和松开；扫描装置302可左右滑动地安装在托书板303上，包括扫描头3021、第一同步带3022和第一同步带驱动机构3023，扫描头3021安装在第一同步带3022上，第一同步带驱动机构3023安装在托书板303上，带动第一同步带3022转动，从而带动扫描头3021左右移动，从而逐一地对托书板303上的书籍信息进行扫描；手臂滑台304可前后活动地安装在手臂滑台安装座314上，通过手臂滑台驱动机构311驱动，控制安装在其上的手臂301相对手臂滑台安装座314前后伸缩；当取书整理机构3定位到某一层后，托书板303对准该层，伸出手臂301伸入书架内部取书，取书完成后缩回手臂301；导向光杆305固定安装在第二丝杠安装座313上；凸轮306安装在取书整理机构303底部，通过凸轮驱动机构310驱动，控制托书板303绕其旋转轴摆动，实现书籍在重力作用下书脊一侧自动对齐；齿轮齿条机构308固定安装在取书机构支架315上，通过齿轮齿条驱动机构312驱动，控制取书整理机构3前后移动，用于取书整理机构3、排序机构4之间书籍转移时，实现取书整理机构3向机器人内侧或外侧的运动。\n[0023] 请见图5，本实施例的排序机构4包括同步带轮机构41、承书台机构42和排序机构安装架43，同步带轮机构41、承书台机构42均固定安装在排序机构安装架43上；书籍由取书整理机构3运送到承书台机构42，然后再由承书台机构42根据取书整理机构3中设置的扫描装置302扫描得到的书籍信息一本一本地按顺序运送到同步带轮机构41中；同步带轮机构41的同步带上设置有一个一个的书槽，每个书槽对应一个书的信息编号，承书台机构42根据每本书籍的信息，将书籍运送至对应的书槽中，当所有的书籍都运送完成之后，所有的书籍再由同步带轮机构41一次性运送回承书台机构42，再由承书台机构42将书籍运送给取书整理机构3，取书整理机构3按取书的相反动作过程，将书籍放回原处，完成一次工作循环。\n[0024] 请见图6、图7、图8和图9，本实施例的排序机构4包括丝杠滑台401、压书板驱动机构402、承书板403、压书板404、丝杠滑台驱动机构405、推书机构406、限书机构407、反推机构408、钢带409、第二同步带传动部分410、书槽411、同步带412和排序机构安装架\n43；压书板驱动机构402、丝杠滑台驱动机构405、第二同步带传动部分410均固定安装在排序机构安装架43上；丝杠滑台401固定安装在排序机构安装架43上，通过丝杠滑台驱动机构405驱动，从而上下移动；承书板403安装在丝杠滑台401上，随着丝杠滑台401上下移动，用于在取书整理机构3将书籍运送到排序机构4时，将承书板403移动到与取书整理机构3中设置的托书板303对齐，并完成其上的书籍转移；压书板404可左右移动地安装在压书板驱动机构402上，通过压书板驱动机构402驱动，从而左右移动，将承书板403上的书籍压紧，使之保持正立；钢带409固定在同步带412上，书槽411固定在钢带409上，第二同步带传动部分410驱动同步带412移动，从而带动书槽411跟随同步带412运动；推书机构\n406安装在承书板403上，当书籍运送到承书板403上后，推书机构406向下运动至与书槽\n411底面对齐位置处，同步带412转动带动书槽411跟随运动，使右侧第一本书对应的书槽运动到与该书脊对齐处，推书机构406工作，将书籍推进书槽，并返回，完成一个动作循环；\n限书机构407安装在排序机构安装架43上，挡住多余的书籍，每次仅限一本书通过；反推机构408为齿轮齿条机构，安装在排序机构安装架43上，当排序机构4完成书籍排序后，反推机构408工作，将所有的书籍反向从书槽411中推出至承书板403上。\n[0025] 本实施例的书槽411由一片片的钢板分隔而成的腔组成，每块钢板底部与钢带\n409通过铆钉连接；钢板按顺序和相等的间距排列，形成一个个书槽；所有书槽相互独立，能跟随同步带412的运动而运动；钢板的侧面和上面都有弯折，起到限制和固定书籍的作用。\n[0026] 本实施例的工作过程包括五个阶段，具体为：\n[0027] 第一阶段：取书、整理、扫描信息\n[0028] 动作1：在第一丝杠2的驱动下，取书整理机构3垂直运动，定位到某一层，此时，托书板303对齐该层书架底面；动作2：手臂301跟随手臂滑台304在手臂滑台驱动机构\n311的驱动下伸进书架该层；\n[0029] 动作3：活动手臂301在第二丝杠驱动机构309的驱动下水平运动，将书夹紧；\n[0030] 动作4：手臂301向后运动，将书拖动到托书板303上；\n[0031] 动作5：活动手臂301略微松开；\n[0032] 动作6：托书板303通过凸轮306在凸轮驱动机构310的驱动下，实现抖动，让书在重力作用下使其书脊一则平齐；\n[0033] 动作7：扫描装置302动作，完成书籍信息的扫描获取；\n[0034] 第二阶段：书籍转移（从取书整理机构3转移到排序机构4）\n[0035] 动作8：取书整理机构3运动到指定高度；\n[0036] 动作9：取书整理机构3向后运动到指定位置；\n[0037] 动作10：取书整理机构3向下移动到指定位置与承书板403对齐；\n[0038] 动作11：手臂301中活动夹紧臂将书夹紧；\n[0039] 动作12：手臂301向前移动将书移动到承书板403上，并收回；\n[0040] 动作13：压书板404在压书板驱动机构402的驱动下向右移动将书压紧；\n[0041] 动作14：承书板404在丝杠滑台驱动机构405的驱动向下运动到指定位置，与书槽411对齐；\n[0042] 第三阶段：书籍排序\n[0043] 动作15：书槽411跟随传送带运动，根据动作7扫描得到的书籍信息，将对应于承书板403最右侧那本书的书槽移动至与该书对齐；\n[0044] 动作16：推书机构406动作，将第一本书推进书槽；\n[0045] 动作17：压书板404运动，将书再次压紧；\n[0046] 动作18：动作15、动作16、动作17循环动作，直到所有的书都被推进相应的书槽；\n[0047] 动作19：压书板404运动到左端；\n[0048] 动作20：反推机构408动作，将所有的书全部推回到承书板403上；\n[0049] 动作21：压书板404将书压紧；反推机构408复位；\n[0050] 第四阶段：书籍转移（从排序机构4转移到取书整理机构3）\n[0051] 动作22：承书板403向上移动到指定位置，与动作10完成时托书板303的位置对齐；\n[0052] 动作23：手臂301伸出；\n[0053] 动作24：手臂301中活动夹紧臂运动，将书夹紧；\n[0054] 动作25：手臂301向后运动将书拖回到托书板303；\n[0055] 动作26：取书整理机构3向上运动到指定高度（动作8完成时的高度）；\n[0056] 动作27：取书整理机构3向前移动到指定位置（动作9开始前的位置）；\n[0057] 动作28：取书整理机构3移动到书目所在书架层；\n[0058] 第五阶段：书籍的放回\n[0059] 动作29：手臂301夹着书向前移动，将书放回到书架；\n[0060] 动作30：手臂301中夹紧臂松开，手臂301收回，完成一个工作循环。\n[0061] 应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。\n[0062] 应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。