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原文传递一种智能图书架的书籍抓取机械手及其书籍取还方法

专利名称：	一种智能图书架的书籍抓取机械手及其书籍取还方法
摘要：	本发明公开了一种智能图书架的书籍抓取机械手及其书籍取还方法，属于智能书架领域。本发明的书籍抓取机械手，包括框架和书籍抓取机构，框架具有侧架体和支撑底框，支撑底框上具有框架横移机构，侧架体上设有抓手升降机构，书籍抓取机构通过抓手翻转机构安装于抓手升降机构上。本发明的书籍抓取机械手，其书籍抓取机构能够独立横向移动、升降移动和90°翻转运动，且具有能够将书籍水平推出的推杆推书机构和能够将书籍竖立推出的侧部推板推书机构，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，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，满足了大量书籍的智能化管理。
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：	CN201911364705.0
公开号：	CN111039002A
代理机构：	南京知识律师事务所
代理人：	王昊
分类号：	B65G47/90;B;B65;B65G;B65G47;B65G47/90
申请人地址：	213032 江苏省常州市新北区辽河路666号
主权项：	1.一种智能图书架的书籍抓取机械手，包括框架(11)和书籍抓取机构(15)，所述的框架(11)具有侧架体(11-1)和设于侧架体(11-1)底部的支撑底框(11-2)，所述的支撑底框(11-2)上具有用于驱动框架(11)横向移动的框架横移机构(12)，所述的侧架体(11-1)上设有抓手升降机构(13)，其特征在于：所述的书籍抓取机构(15)通过抓手翻转机构(14)安装于抓手升降机构(13)上，所述的抓手翻转机构(14)用于带动书籍抓取机构(15)在水平和竖直两种状态下翻转运动；其中，所述的书籍抓取机构(15)包括固定夹书侧板(15-1)、活动夹书侧板(15-2)、活动侧板开闭机构(15-3)、横向推书推杆(15-4)、推杆直线驱动器(15-5)、前后推书推板(15-6)和推板驱动机构(15-7)，所述的固定夹书侧板(15-1)的一端与抓手翻转机构(14)相连接，所述的活动夹书侧板(15-2)通过活动侧板开闭机构(15-3)平行地安装于固定夹书侧板(15-1)上，所述的固定夹书侧板(15-1)上开设有若干垂直于抓手翻转机构(14)转动轴向的固定侧板推杆槽(15-1a)，所述的活动夹书侧板(15-2)上开设有若干与固定侧板推杆槽(15-1a)相对应的活动侧板推杆槽(15-2a)，所述的横向推书推杆(15-4)滑动安装于固定夹书侧板(15-1)的外侧壁上，且横向推书推杆(15-4)位于对应的固定侧板推杆槽(15-1a)和活动侧板推杆槽(15-2a)内，所述的推杆直线驱动器(15-5)的驱动端与横向推书推杆(15-4)的推杆滑动座(15-4a)相连接，用于驱动横向推书推杆(15-4)沿固定侧板推杆槽(15-1a)和活动侧板推杆槽(15-2a)的槽向做推书运动；所述的前后推书推板(15-6)通过推板驱动机构(15-7)安装于固定夹书侧板(15-1)的内侧后部；在书籍抓取机构(15)竖直状态下，若干所述的横向推书推杆(15-4)形成书籍承托板，所述的固定夹书侧板(15-1)和活动夹书侧板(15-2)用于抓取或释放书籍，所述的前后推书推板(15-6)用于还书时将书籍向外推出；在书籍抓取机构(15)向固定夹书侧板(15-1)一侧翻转至水平状态下，所述的固定夹书侧板(15-1)作为书籍承托板，所述的横向推书推杆(15-4)用于将书籍由固定夹书侧板(15-1)上向外推出。 2.根据权利要求1所述的一种智能图书架的书籍抓取机械手，其特征在于：所述的抓手翻转机构(14)包括翻转固定座(14-1)、水平转动关节(14-2)和翻转直线驱动器(14-4)，所述的翻转固定座(14-1)安装于抓手升降机构(13)上，所述的书籍抓取机构(15)的固定夹书侧板(15-1)一侧通过水平转动关节(14-2)安装于翻转固定座(14-1)上，所述的翻转固定座(14-1)上向下延伸有下支臂(14-3)，所述的翻转直线驱动器(14-4)的一端铰接在下支臂(14-3)上，另一端铰接在固定夹书侧板(15-1)的外壁上，通过翻转直线驱动器(14-4)的伸缩运动带动书籍抓取机构(15)绕水平转动关节(14-2)转动翻转。 3.根据权利要求1或2所述的一种智能图书架的书籍抓取机械手，其特征在于：所述的活动侧板开闭机构(15-3)包括活动侧板直线驱动器(15-3a)和活动侧板导杆(15-3b)，所述的活动夹书侧板(15-2)一侧端部的活动侧板安装座(15-2b)通过活动侧板导杆(15-3b)与固定夹书侧板(15-1)相对滑动配合，所述的活动侧板直线驱动器(15-3a)安装于固定夹书侧板(15-1)上，且活动侧板直线驱动器(15-3a)的驱动端与活动夹书侧板(15-2)的活动侧板安装座(15-2b)相连接。 4.根据权利要求3所述的一种智能图书架的书籍抓取机械手，其特征在于：所述的横向推书推杆(15-4)的推杆滑动座(15-4a)通过设于固定夹书侧板(15-1)外壁上的横向滑动座导轨(15-4b)安装于固定夹书侧板(15-1)上。 5.根据权利要求1或2所述的一种智能图书架的书籍抓取机械手，其特征在于：所述的推板驱动机构(15-7)包括推板直线驱动器(15-7-1)、推板驱动滑块(15-7-2)、推板驱动导轨(15-7-3)和推板剪式伸缩机构(15-7-4)，所述的固定夹书侧板(15-1)的后侧向活动夹书侧板(15-2)的一侧延伸有安装座，所述的推板驱动导轨(15-7-3)固定于安装座上，所述的推板驱动滑块(15-7-2)滑动安装于推板驱动导轨(15-7-3)上，所述的推板剪式伸缩机构(15-7-4)的一端铰接安装在安装座和推板驱动滑块(15-7-2)之间，所述的推板剪式伸缩机构(15-7-4)的另一端与前后推书推板(15-6)相连接，所述的推板直线驱动器(15-7-1)固定于安装座的一侧，且推板直线驱动器(15-7-1)的驱动端与推板驱动滑块(15-7-2)相连接，推板直线驱动器(15-7-1)带动推板驱动滑块(15-7-2)移动进而通过推板剪式伸缩机构(15-7-4)带动前后推书推板(15-6)前后运动。 6.根据权利要求1或2所述的一种智能图书架的书籍抓取机械手，其特征在于：所述的抓手升降机构(13)包括升降驱动电机(13-1)、升降驱动丝杆(13-2)、升降导轨(13-3)、升降支座(13-4)和升降滑座(13-5)，所述的升降支座(13-4)竖向固定安装于侧架体(11-1)上，所述的升降驱动丝杆(13-2)和升降导轨(13-3)竖向平行地安装于升降支座(13-4)上，所述的升降滑座(13-5)滑动安装于升降导轨(13-3)上，且升降滑座(13-5)与升降驱动丝杆(13-2)螺纹配合，所述的升降驱动电机(13-1)的驱动端与升降驱动丝杆(13-2)的一端传动连接，所述的抓手翻转机构(14)安装于升降滑座(13-5)上。 7.根据权利要求6所述的一种智能图书架的书籍抓取机械手，其特征在于：所述的框架横移机构(12)包括横移驱动电机(12-1)、电机传动轴(12-2)、中间传动机构(12-3)、轮轴(12-4)和滚轮(12-5)，所述的框架(11)的支撑底框(11-2)前后各安装有一根轮轴(12-4)，每根轮轴(12-4)的两端均安装一组与地面上的轨道相配合的滚轮(12-5)，所述的横移驱动电机(12-1)固定于支撑底框(11-2)上，且横移驱动电机(12-1)的输出轴与电机传动轴(12-2)传动连接，所述的电机传动轴(12-2)分别通过中间传动机构(12-3)与前后两根轮轴(12-4)传动连接，用于驱动前后两根轮轴(12-4)同步同向旋转。 8.一种权利要求1或2所述的智能图书架的书籍抓取机械手的书籍取还方法，其特征在于：该书籍抓取机械手所对应的智能图书架具有书籍推出机构，书籍抓取机械手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，根据目标书籍所在智能图书架的行列位置信息，控制框架横移机构(12)带动竖直状态的书籍抓取机构(15)移动至目标书籍所在的智能图书架对应列处，控制抓手升降机构(13)带动书籍抓取机构(15)移动至目标书籍所在的智能图书架对应行处，使竖直状态的书籍抓取机构(15)移动至目标书籍的前方； Q2、书籍抓取机构(15)的活动侧板开闭机构(15-3)带动活动夹书侧板(15-2)向外侧张开，使活动夹书侧板(15-2)与固定夹书侧板(15-1)之间的间距略大于书籍厚度，且横向推书推杆(15-4)的高度等于或略低于目标书籍的底面高度； Q3、智能图书架通过书籍推出机构将目标书籍向书籍抓取机构(15)方向推出，使书籍竖直进入书籍抓取机构(15)的固定夹书侧板(15-1)和活动夹书侧板(15-2)之间的若干横向推书推杆(15-4)上，然后活动侧板开闭机构(15-3)带动活动夹书侧板(15-2)闭合夹住目标书籍； Q4、抓手翻转机构(14)带动书籍抓取机构(15)向固定夹书侧板(15-1)一侧翻转90°，使得目标书籍处于水平状态，然后抓手升降机构(13)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)带动书籍抓取机械手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，活动侧板开闭机构(15-3)带动活动夹书侧板(15-2)张开，同时推杆直线驱动器(15-5)带动横向推书推杆(15-4)向一侧伸出，将目标书籍从固定夹书侧板(15-1)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，书籍抓取机械手由框架横移机构(12)带动至书籍输送装置的输送末端位置，且书籍抓取机构(15)处于水平张开状态，书籍抓取机构(15)的固定夹书侧板(15-1)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还书籍； H2、书籍抓取机构(15)的活动侧板开闭机构(15-3)带动活动夹书侧板(15-2)向内收缩，使活动夹书侧板(15-2)与固定夹书侧板(15-1)闭合夹紧待还书籍；然后抓手翻转机构(14)带动书籍抓取机构(15)向上翻转90°，使待还书籍处于竖直状态； H3、框架横移机构(12)带动书籍抓取机械手连同待还书籍向智能图书架的目标行列位置移动，框架横移机构(12)带动书籍抓取机构(15)移动至智能图书架的对应列，抓手升降机构(13)带动书籍抓取机构(15)移动至智能图书架的对应行，使横向推书推杆(15-4)的高度等于或略高于智能图书架对应行的层高； H4、书籍抓取机构(15)的活动侧板开闭机构(15-3)带动活动夹书侧板(15-2)向外张开以松开待还书籍，然后推板驱动机构(15-7)带动前后推书推板(15-6)向外将待还书籍由书籍抓取机构(15)推入智能图书架的对应还书位置； H5、书籍抓取机构(15)复位，完成书籍的归还。
所属类别：	发明专利