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原文传递一种用于智能图书架的书籍抓取装置及其书籍取还方法

专利名称：	一种用于智能图书架的书籍抓取装置及其书籍取还方法
摘要：	本发明公开了一种用于智能图书架的书籍抓取装置及其书籍取还方法，属于智能书架领域。本发明的书籍抓取装置，包括框架和书籍夹爪机构，框架的底部具有框架横移机构，书籍夹爪机构通过夹爪翻转机构安装在横纵驱动机构上。本发明的书籍抓取装置能够整体横向移动，且书籍抓取装置中的书籍夹爪机构能够独立横向移动、升降移动和90°翻转运动，同时书籍夹爪机构具有能够将书籍水平推出的底部推书机构和能够将书籍竖立推出的侧部推书机构，实现了立式书架中书籍的平稳抓取或归还，保证了书籍输送过程的稳定，结构设计简单紧凑，书籍抓取动作稳定可靠，提高了书籍取还的效率和可靠性，有效解决了智能图书管理系统中书籍的自动借取和归还问题。
专利类型：	发明专利
申请人：	常州工学院
发明人：	杨辉;田文彤
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T21:00:00+0805
申请号：	CN201911352946.3
公开号：	CN111038900A
代理机构：	南京知识律师事务所
代理人：	王昊
分类号：	B65G1/04;B65G1/137;B;B65;B65G;B65G1;B65G1/04;B65G1/137
申请人地址：	213032 江苏省常州市新北区辽河路666号
主权项：	1.一种用于智能图书架的书籍抓取装置，包括框架(11)和书籍夹爪机构(16)，所述的框架(11)的底部具有用于驱动框架(11)横向移动的框架横移机构(12)，其特征在于：所述的书籍夹爪机构(16)通过夹爪翻转机构(15)安装在设于框架(11)上的横纵驱动机构上，所述的横纵驱动机构用于带动书籍夹爪机构(16)在框架(11)上横向移动和升降移动，所述的夹爪翻转机构(15)用于带动书籍夹爪机构(16)在水平和竖直两种状态下翻转运动；其中，所述的夹爪翻转机构(15)包括翻转架(15-1)、翻转电机(15-2)、翻转主动齿轮(15-3)和翻转固定大齿轮(15-4)，所述的翻转固定大齿轮(15-4)固定安装于横纵驱动机构上，所述的翻转架(15-1)的一端与翻转固定大齿轮(15-4)同轴转动连接，所述的翻转主动齿轮(15-3)安装于翻转架(15-1)上，且翻转主动齿轮(15-3)与翻转固定大齿轮(15-4)相啮合，所述的翻转电机(15-2)与翻转主动齿轮(15-3)传动连接，在翻转电机(15-2)带动翻转主动齿轮(15-3)旋转过程中，翻转主动齿轮(15-3)带动翻转架(15-1)沿翻转固定大齿轮(15-4)圆周方向转动翻转；所述的书籍夹爪机构(16)包括固定安装于翻转架(15-1)上的夹爪主体支架(16-1)、安装于夹爪主体支架(16-1)一侧的固定夹书侧板(16-2)、通过夹书侧板开闭机构(16-4)安装于夹爪主体支架(16-1)另一侧的活动夹书侧板(16-3)、通过底部推板驱动机构(16-6)安装于夹爪主体支架(16-1)底部的底部推板(16-5)和通过侧面推板驱动机构(16-8)安装于夹爪主体支架(16-1)后部的侧面推板(16-7)；在书籍夹爪机构(16)竖直状态下，所述的底部推板(16-5)作为书籍承托板，所述的固定夹书侧板(16-2)和活动夹书侧板(16-3)用于抓取或释放书籍，所述的侧面推板(16-7)用于还书时将书籍向外推出；在书籍夹爪机构(16)向固定夹书侧板(16-2)一侧翻转至水平状态下，所述的固定夹书侧板(16-2)作为书籍承托板，所述的底部推板(16-5)用于将书籍由固定夹书侧板(16-2)上向外推出。 2.根据权利要求1所述的一种用于智能图书架的书籍抓取装置，其特征在于：所述的固定夹书侧板(16-2)固定安装于夹爪主体支架(16-1)的底部一侧，所述的活动夹书侧板(16-3)相对地安装于夹爪主体支架(16-1)的另一侧，所述的夹书侧板开闭机构(16-4)包括夹书板驱动电机(16-4-1)、夹书板驱动丝杆(16-4-2)、夹书板驱动滑块(16-4-3)、夹书板剪式伸缩机构(16-4-4)和夹书板驱动导轨(16-4-5)，所述的夹书板驱动丝杆(16-4-2)和夹书板驱动导轨(16-4-5)平行地安装于固定夹书侧板(16-2)底部向内侧伸出的支座上，所述的夹书板驱动滑块(16-4-3)滑动安装于夹书板驱动导轨(16-4-5)上，且夹书板驱动滑块(16-4-3)与夹书板驱动丝杆(16-4-2)螺纹配合，所述的夹书板剪式伸缩机构(16-4-4)的一端安装于固定夹书侧板(16-2)的支座与夹书板驱动滑块(16-4-3)之间，所述的夹书板剪式伸缩机构(16-4-4)的另一端安装于活动夹书侧板(16-3)上，所述的夹书板驱动电机(16-4-1)的驱动端与夹书板驱动丝杆(16-4-2)传动连接，夹书板驱动电机(16-4-1)通过夹书板驱动丝杆(16-4-2)带动夹书板驱动滑块(16-4-3)移动进而通过夹书板剪式伸缩机构(16-4-4)带动活动夹书侧板(16-3)相对于固定夹书侧板(16-2)开闭运动。 3.根据权利要求2所述的一种用于智能图书架的书籍抓取装置，其特征在于：所述的底部推板驱动机构(16-6)包括底部推板驱动支架(16-6-1)、底部推板驱动电机(16-6-2)、底部推板驱动丝杆(16-6-3)、底部推板驱动滑块(16-6-4)、底部推板驱动导轨(16-6-5)和底部推板剪式伸缩机构(16-6-6)，所述的底部推板驱动支架(16-6-1)安装于固定夹书侧板(16-2)底部向内侧伸出的支座上，所述的底部推板驱动丝杆(16-6-3)和底部推板驱动导轨(16-6-5)平行地安装于底部推板驱动支架(16-6-1)上，所述的底部推板驱动滑块(16-6-4)滑动安装于底部推板驱动导轨(16-6-5)上，且底部推板驱动滑块(16-6-4)与底部推板驱动丝杆(16-6-3)螺纹配合，所述的底部推板剪式伸缩机构(16-6-6)的一端安装于底部推板驱动支架(16-6-1)与底部推板驱动滑块(16-6-4)之间，所述的底部推板剪式伸缩机构(16-6-6)的另一端与底部推板(16-5)配合连接，所述的底部推板驱动电机(16-6-2)的驱动端与底部推板驱动丝杆(16-6-3)传动连接，底部推板驱动电机(16-6-2)通过底部推板驱动丝杆(16-6-3)带动底部推板驱动滑块(16-6-4)移动进而通过底部推板剪式伸缩机构(16-6-6)带动底部推板(16-5)上下运动。 4.根据权利要求3所述的一种用于智能图书架的书籍抓取装置，其特征在于：所述的侧面推板驱动机构(16-8)包括侧面推板驱动电机(16-8-1)、侧面推板驱动丝杆(16-8-2)、侧面推板驱动滑块(16-8-3)、侧面推板驱动导轨(16-8-4)、侧面推板剪式伸缩机构(16-8-5)和侧面推板驱动支架(16-8-6)，所述的侧面推板驱动支架(16-8-6)竖向安装于夹爪主体支架(16-1)上，所述的侧面推板驱动丝杆(16-8-2)和侧面推板驱动导轨(16-8-4)竖向平行安装于侧面推板驱动支架(16-8-6)上，所述的侧面推板驱动滑块(16-8-3)滑动安装于侧面推板驱动导轨(16-8-4)上，且侧面推板驱动滑块(16-8-3)与侧面推板驱动丝杆(16-8-2)螺纹配合，所述的侧面推板剪式伸缩机构(16-8-5)的一端安装于侧面推板驱动支架(16-8-6)与侧面推板驱动滑块(16-8-3)之间，所述的侧面推板剪式伸缩机构(16-8-5)的另一端与侧面推板(16-7)配合连接，所述的侧面推板驱动电机(16-8-1)的驱动端与侧面推板驱动丝杆(16-8-2)传动连接，侧面推板驱动电机(16-8-1)通过侧面推板驱动丝杆(16-8-2)带动侧面推板驱动滑块(16-8-3)移动进而通过侧面推板剪式伸缩机构(16-8-5)带动侧面推板(16-7)前后运动。 5.根据权利要求1至4任意一项所述的一种用于智能图书架的书籍抓取装置，其特征在于：所述的翻转固定大齿轮(15-4)安装于翻转安装座(14-5)上，所述的翻转安装座(14-5)上设有以翻转固定大齿轮(15-4)轴心为圆心的限位槽(14-6)，所述的限位槽(14-6)为四分之一圆弧槽，且限位槽(14-6)上端止点位置与翻转固定大齿轮(15-4)轴心之间的连线竖直，限位槽(14-6)下端止点位置与翻转固定大齿轮(15-4)轴心之间的连线水平，所述的翻转主动齿轮(15-3)的轮轴位于限位槽(14-6)内。 6.根据权利要求5所述的一种用于智能图书架的书籍抓取装置，其特征在于：所述的横纵驱动机构包括夹爪横移机构(13)和夹爪升降机构(14)，所述的夹爪横移机构(13)包括横移支架(13-1)、夹爪横移电机(13-2)、夹爪横移丝杆(13-3)、横移导轨(13-4)和横移滑块(13-5)，所述的横移支架(13-1)水平横向固定安装于框架(11)上，所述的夹爪横移丝杆(13-3)和横移导轨(13-4)横向平行地安装于横移支架(13-1)上，所述的横移滑块(13-5)滑动安装于横移导轨(13-4)上，且横移滑块(13-5)与夹爪横移丝杆(13-3)螺纹配合，所述的夹爪横移电机(13-2)的驱动端与夹爪横移丝杆(13-3)的一端传动连接；所述的夹爪升降机构(14)包括升降支架(14-1)、夹爪升降电机(14-2)、夹爪升降丝杆(14-3)、升降导轨(14-4)和升降滑座，所述的升降支架(14-1)竖向固定安装于横移滑块(13-5)上，所述的夹爪升降丝杆(14-3)和升降导轨(14-4)竖向平行地安装于升降支架(14-1)上，所述的升降滑座滑动安装于升降导轨(14-4)上，且升降滑座与夹爪升降丝杆(14-3)螺纹配合，所述的夹爪升降电机(14-2)的驱动端与夹爪升降丝杆(14-3)的一端传动连接，所述的翻转安装座(14-5)固定于升降滑座上。 7.根据权利要求6所述的一种用于智能图书架的书籍抓取装置，其特征在于：所述的框架横移机构(12)包括齿条(12-1)、框架横移电机(12-2)、横移传动轴(12-3)和横移齿轮(12-4)，所述的齿条(12-1)横向水平地固定于地面上，所述的框架(11)底部设有与地面上的轨道相配合的滚轮(11-1)，所述的横移传动轴(12-3)垂直于齿条(12-1)安装于框架(11)的底部，所述的横移齿轮(12-4)安装于横移传动轴(12-3)上，且横移齿轮(12-4)与齿条(12-1)相啮合，所述的框架横移电机(12-2)安装于框架(11)底部，且框架横移电机(12-2)的驱动端与横移传动轴(12-3)的一端传动连接。 8.一种权利要求1所述的用于智能图书架的书籍抓取装置的书籍取还方法，其特征在于：该书籍抓取装置(100)所对应的智能图书架具有书籍推出机构，智能图书架由若干书架子单元并排排列而成，每个书架子单元的长度均与书籍抓取装置(100)的书籍夹爪机构(16)横向移动行程相适应，书籍抓取装置(100)与智能图书架的书籍推出机构在图书管理系统控制下共同完成书籍的借取和归还，具体包含以下步骤：一、书籍借取时 Q1、在图书管理系统控制下，书籍抓取装置(100)由框架横移机构(12)带动至目标书籍所在的智能图书架的书架子单元位置处，然后根据目标书籍所在书架子单元的行列位置信息控制横纵驱动机构带动书籍夹爪机构(16)移动至目标书籍的前方； Q2、书籍夹爪机构(16)的夹书侧板开闭机构(16-4)带动活动夹书侧板(16-3)向外张开，使活动夹书侧板(16-3)与固定夹书侧板(16-2)之间的间距略大于书籍厚度，且底部推板(16-5)的高度等于或略低于目标书籍的底面； Q3、智能图书架通过书籍推出机构将目标书籍向书籍夹爪机构(16)方向推出，使书籍竖直进入书籍夹爪机构(16)的活动夹书侧板(16-3)和固定夹书侧板(16-2)之间的底部推板(16-5)上，然后夹书侧板开闭机构(16-4)带动活动夹书侧板(16-3)闭合夹住目标书籍； Q4、夹爪翻转机构(15)带动书籍夹爪机构(16)向一侧翻转90°，使得目标书籍处于水平状态，然后横纵驱动机构调整目标书籍所在高度，使目标书籍略高于书籍输送装置的输送平面； Q5、框架横移机构(12)带动书籍抓取装置(100)连同目标书籍向书籍输送装置移动，到达书籍输送装置的相应位置后，夹书侧板开闭机构(16-4)带动活动夹书侧板(16-3)张开，同时底部推板驱动机构(16-6)带动底部推板(16-5)向前伸出，将目标书籍从固定夹书侧板(16-2)上推出，使书籍落至书籍输送装置上，完成书籍的借取；二、书籍归还时 H1、在图书管理系统控制下，书籍抓取装置(100)由框架横移机构(12)带动至书籍输送装置的输送末端位置，且书籍夹爪机构(16)处于水平张开状态，书籍夹爪机构(16)的固定夹书侧板(16-2)等于或略低于书籍输送装置的输送平面，接收由书籍输送装置输送过来的待归还书籍； H2、书籍夹爪机构(16)的夹书侧板开闭机构(16-4)带动活动夹书侧板(16-3)向内收缩，使活动夹书侧板(16-3)与固定夹书侧板(16-2)闭合夹紧待归还书籍；然后夹爪翻转机构(15)带动书籍夹爪机构(16)向上翻转90°，使待归还书籍处于竖直状态； H3、框架横移机构(12)带动书籍抓取装置(100)连同待归还书籍向智能图书架的目标书架子单元移动，移动到位后，根据待归还书籍所在书架子单元的行列位置信息，由横纵驱动机构带动书籍夹爪机构(16)移动至书架子单元的对应还书位置，使底部推板(16-5)的高度等于或略高于书架子单元对应的层高； H4、书籍夹爪机构(16)的夹书侧板开闭机构(16-4)带动活动夹书侧板(16-3)向外张开松开待归还书籍，然后侧面推板驱动机构(16-8)带动侧面推板(16-7)向外将待归还书籍由书籍夹爪机构(16)推入书架子单元的对应还书位置； H5、书籍夹爪机构(16)复位，完成书籍的归还。
所属类别：	发明专利