一种智能图书馆机器人及其工作方法与流程

1.本发明涉及机器人技术领域，具体而言，涉及一种智能图书馆机器人及其工作方法。


背景技术：

2.随着现代社会经济实力的快速发展，人们越来越重视个人的素质和文化水平的提升，高校图书馆做为文化信息建设的领先者，在过去的人力工作模式之下,图书馆工作人员每天都要花费大量的时间和精力去摆放参差不齐的书本去分类、整理,然后把书籍摆放到原来的位置,但是人的专注力有限，无法时刻保持在同一水平上就会容易摆放出错,工作重复性高且繁琐。在随着图书的不断增多,图书馆劳动力紧缺,且人均工作量过大,管理人员严重不足。每一个工作人员就要负责一整层的典籍分类和整理摆放,工作强度大、精力耗费多,人力成本上涨。


技术实现要素：

3.本发明公开了一种智能图书馆机器人，旨在改善现有图书馆工作人员工作强度大、精力耗费多,人力成本上涨的问题。
4.本发明采用了如下方案：
5.一种智能图书馆机器人，包括壳体、机械臂、转动件、行走组件、显示屏、视觉传感器、防撞导航组件以及控制器，所述机械臂设置在所述壳体的上方一侧，所述机械臂包括连杆组件和手爪，所述手爪适配连接在所述连杆组件的前端，所述转动件适配连接在所述连杆组件的后端，且所述转动件至少部分容置在所述壳体中，所述行走组件设置在所述壳体的底部，所述显示屏设置在所述壳体的后端，所述视觉传感器和所述手爪相连并设置在其下方，所述防撞导航组件设置在所述显示屏的下方，所述控制器控制所述机械臂、所述转动件和所述行走组件的运动。
6.作为进一步改进，所述壳体上方另一侧开设有容置槽。
7.作为进一步改进，所述手爪包括两块按一定间隔平行设置的铁片。
8.作为进一步改进，所述连杆组件包括第一连杆、第二连杆和电机，所述第一连杆前端适配连接所述电机，所述电机前端适配连接所述手爪，所述第一连杆后端适配连接所述第二连杆，所述第二连杆后端适配连接所述转动件。
9.作为进一步改进，所述转动件包括支撑架和容置在所述壳体内的第一联轴器、第二联轴器以及旋转台，所述支撑架位于所述壳体上方且一端和所述壳体接触，另一端和所述第二连杆接触，所述旋转台一端和所述壳体顶部接触，另一端和所述第一联轴器接触，所述第一联轴器配置为在所述旋转台和所述第二联轴器之间。
10.作为进一步改进，所述行走组件包括驱动轮、万向轮和控制驱动器，所述万向轮的数量为四个设置在所述壳体底部前后两端，所述驱动轮的数量为两个设置在所述壳体底部中间并和所述控制驱动器适配连接。
11.作为进一步改进，所述防撞导航组件包括防撞传感器和salm导航器，所述salm导航器位于所述容置槽下方并靠近所述壳体后端，所述防撞传感器设置在所述壳体后端底部。
12.作为进一步改进，包括至少两个电池箱，所述电池箱均位于所述容置槽下方，其中一个电池箱位于所述驱动轮的前端，另一个电池箱位于所述salm导航器的前端。
13.作为进一步改进，包括主控板，所述主控板安装在所述电池箱内，该电池箱为位于所述salm导航器前端的电池箱，所述主控板和所述机械臂、转动件、行走组件、显示屏、视觉传感器、防撞导航组件均电连接。
14.一种基于如上述任意一项所述的智能图书馆机器人的工作方法，包括：
15.通过所述显示屏启动机器人；
16.通过所述视觉传感器进行图书识别，并在识别到图书时，控制机械臂运动并完成图书抓取；
17.通过所述视觉传感器识别出抓取的图书的颜色与大小，在所述显示屏中显示出图书的编码信息；
18.触发所述salm导航器，利用所述salm导航扫描建立路径走向对应的图书放置区，到达图书放置区，从而实现图书的摆放。
19.通过采用上述技术方案，本发明可以取得以下技术效果：
20.本技术的智能图书馆机器人，通过显示屏启动机器人，视觉传感器会识别到图书，控制器控制该机械人运动并完成抓取动作，然后手爪上的视觉传感器识别出图书的颜色与大小，在显示屏中显示出图书的编码信息，之后触发salm导航器，利用salm导航扫描建立路径走向对应的图书放置区，到达图书放置区，从而改善现有图书馆工作人员工作强度大、精力耗费多,人力成本上涨的问题。和现有技术相比，本技术的优点是显而易见的。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
22.图1是本发明第一实施例的总体结构示意图；
23.图2是图1另一视角下的结构示意图；
24.图3是本发明旋转台的结构示意图。
具体实施方式
25.为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，
本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
26.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
27.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
28.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
29.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
30.实施例
31.本发明第一实施例提供一种智能图书馆机器人，包括壳体13、机械臂、转动件、行走组件、显示屏8、视觉传感器9、防撞导航组件以及可对该机器人运动状态进行控制的控制器；机械臂设置在壳体13的上方一侧，壳体13上方另一侧可开设有容置槽13-1，容置槽13-1用于放置图书或其它物品，可提高该机器人的利用率。
32.进一步地，机械臂包括连杆组件和手爪1，手爪1适配连接在连杆组件的前端，且手爪1为两块按一定间隔平行设置的铁片，保证可抓取图书的同时使其结构简单。
33.在本实施例中，连杆组件包括第一连杆2-1、第二连杆2-2和电机2，第一连杆2-1前端通过电机机架3适配安装电机2，电机2前端适配连接手爪1，通过电机2和电机机架3使手爪1一直处于水平状态，并保持图书不会掉落夹紧图书；第一连杆2-1后端活动连接第二连杆2-2，第二连杆2-2适配连接有舵机，舵机工作带动第二连杆2-2和第一连杆2-1转动，从而调整手爪1的抓取和放置的位置。
34.在本实施例中，转动件固定连接在第二连杆2-2的后端，转动件包括支撑架14和容置在壳体13内的第一联轴器2-3、第二联轴器2-4以及旋转台4，支撑架14位于壳体13上方一侧且一端和壳体13接触，另一端和第二连杆2-2固定连接，用于支撑整个机械臂；旋转台4一端和壳体13顶部接触，另一端和第一联轴器2-3适配连接，第一联轴器2-3配置为在旋转台4和第二联轴器2-4之间，且第二联轴器2-4适配有舵机，旋转台4通过舵机与第一联轴器2-3
和第二联轴器2-4转动会带动整个机械臂的转向。
35.进一步地，在机器人驱动方面优选了日本东方马达无刷调速联体电机blh5100k-30，组成多连杆驱动，实现自起动、加速、制动、反转、掣住等能力，能满足各种运行要求，工作效率较高，又没有烟尘、气味，不污染环境，噪声也较小，多连杆驱动的结构使得整体运行更加稳定迅速。
36.在本实施例中，行走组件设置在壳体13的底部，行走组件包括驱动轮10-1、万向轮11和控制驱动器10，万向轮11的数量优选为四个并排设置在壳体13底部前后两端，便于整个机器人的转向；驱动轮10-1的数量优选为两个并排设置在壳体13底部中间并和控制驱动器10适配连接，控制驱动器10与驱动轮10-1通过差速可实现机器人的直行与转向移动。
37.在本实施例中，显示屏8设置在壳体13的后端，视觉传感器9和手爪1相连并设置在其下方，当手爪1抓取图书时可便于视觉传感器9识别到图书的信息，并把信息传递给显示屏8并显示出图书的编码，便于该机器人进行下一步运动。
38.进一步地，防撞导航组件位于显示屏8下方，防撞导航组件包括防撞传感器12和salm导航器7，salm导航器7位于容置槽13-1下方并靠近壳体13后端，便于机器人在搬运图书的过程中灵活规划路线；防撞传感器12设置在壳体13后端底部，防止机器人在在搬运过程中被物体撞到，造成损坏；防撞传感器12优选为sick障碍物传感器，其抗干扰能力强，信号传输距离远，而且对传输电缆要求低，是目前应力、应变测量中较为的传感器之一。
39.在本实施例，包括至少两个电池箱5，电池箱5均位于容置槽13-1下方，其中一个电池箱5位于驱动轮10-1的前端，另一个电池箱5位于salm导航器7的前端，电池箱5内部放置有电池，为其运动提供足够的动力；电池优选为75ah霍克电池，不仅满足移动式机械能够连续、稳定、安全可靠工作的要求，而且效率高、成本低。
40.进一步地，还包括主控板6，主控板6安装在电池箱5内，该电池箱5为位于salm导航器7前端的电池箱5，主控板6均电连接机械臂、转动件、行走组件、显示屏8、视觉传感器9、防撞导航组件，并控制机器人的图书运输、整理和摆放的整个过程。
41.本发明第二实施例提供一种智能图书馆机器人的工作方法，包括如上述任意一项的智能图书馆机器人，具体使用过程：用户操作显示屏8启动机器人从还书站点出发通过直线移动走向待分类整理的书架点，通过视觉传感器9识别到图书，控制器控制小车停下，旋转台4将手爪1转向抓取图书的方位，舵机与第一联轴器2-3、第二联轴器2-4配合调整机械臂的位置，使手爪1放到能够抓取图书的位置，然后通过电机2与电机机架3使手爪1保持水平，在适宜抓取物块位置抓取后，手爪1上的视觉传感器9识别出图书的颜色与大小，在显示屏8中显示出图书的编码信息，之后触发salm导航器7，利用salm导航扫描建立路径走向对应的图书放置区，到达图书放置区，视觉传感器9触发识别环境，机器人停止运动，开始放置图书，然后再利用导航系统原路返回分类书架点，重复循环，直到图书完全上架放置结束，机器人回到充电点进行充电。
42.以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。