一種圖書管理機器人的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于種機器人技術領域，具體涉及一種圖書管理機器人。
【背景技術】
[0002]目前，在圖書館的圖書整理工作大都依靠人工完成，圖書管理系統(tǒng)將圖書根據(jù)類別等信息進行編號，通過編號可以得到書籍的樓層信息，書籍放置大致位置等信息。工作人員從還書處取得書籍，并按照樓層分揀書籍，然后將其運送至指定樓層。根據(jù)編號的設置規(guī)貝1J，將書籍放置至正確的位置。這項工作具有極高的重復性，且具有枯燥以及工作量大等的缺點。
[0003]工作人員通過書籍的編號將其分類，并將其放入指定的位置，該整理圖書的方式具有諸多不足之處，具體體現(xiàn)在以下幾個方面:
[0004](1)圖書整理過程枯燥繁雜，人工整理方式工作量大，勞動強度高；
[0005](2)人工整理圖書效率低。
[0006]國外一些圖書館采用了機器人，如悉尼科技大學圖書管理機器人，他們將圖書館設置于地下，將圖書放入指定的鐵箱內，圖書被貼上射頻標簽，通過機器人吊臂實現(xiàn)圖書自動取放。德國洪堡大學圖書館機器人，他們采用金屬感應條牽引機器人沿預定軌跡移動，機器人通過搬運書箱實現(xiàn)取書。但是這些方案都有如下缺點:
[0007](1)圖書館改動大，成本高；
[0008](2)造價尚昂；
[0009](3)智能化程度不高，不夠靈活。
【實用新型內容】
[0010]本實用新型提供一種圖書管理機器人，該圖書管理機器人可以代替圖書館書籍整理人員的工作，極大地提高圖書整理的效率，最終形成一個高效的圖書館管理系統(tǒng)。
[0011]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術方案:一種圖書管理機器人，包括云端、控制系統(tǒng)、行進系統(tǒng)、取放書系統(tǒng)、路徑識別系統(tǒng)和書籍識別系統(tǒng)；所述控制系統(tǒng)與云端相互通信，所述控制系統(tǒng)分別與行進系統(tǒng)、取放書系統(tǒng)、路徑識別系統(tǒng)和書籍識別系統(tǒng)電氣連接。
[0012]所述行進系統(tǒng)，用于完成機器人各個方向的行進和轉向；所述取放書系統(tǒng)，用于完成書籍的取放；所述路徑識別系統(tǒng)，用于采集路徑和路障信息，并將信息傳輸給控制系統(tǒng)；所述書籍識別系統(tǒng)，用于采集書籍上的條形碼信息和書架上的書籍信息，并將信息傳輸給控制系統(tǒng)；所述控制系統(tǒng)，用于接收路徑識別系統(tǒng)和書籍識別系統(tǒng)采集的信息，并將信息傳送到云端，接收云端傳回的指令，執(zhí)行指令；所述云端，用于存儲圖書館的電子地圖，接收并處理控制系統(tǒng)傳來的信息，根據(jù)信息處理的結果得到指令，并將指令傳送回控制系統(tǒng)。
[0013]相比人工將還書處的書籍歸還到圖書館各處，智能化的圖書管理機器人的工作效率更高，免除了人工操作的繁雜重復枯燥。而且只需要在現(xiàn)有圖書館的基礎設施上進行一系列簡單的改造，該機器人的功能就能夠實現(xiàn)，成本小，造價低。
[0014]進一步地，所述的圖書管理機器人包括底座，所述行進系統(tǒng)包括麥克納姆輪和麥克納姆輪驅動裝置，所述麥克納姆輪安裝在機器人底座的4個邊角處，所述麥克納姆輪驅動裝置用于驅動麥克納姆輪轉動。
[0015]麥克納姆輪結構緊湊，運動靈活，本實用新型的圖書管理機器人的運動是基于麥克納姆輪實現(xiàn)的，能夠實現(xiàn)前行、橫移、斜行、旋轉及其組合等運動方式，靈活方便的實現(xiàn)全方位移動功能。
[0016]進一步地，所述取放書系統(tǒng)包括水平旋轉臺、水平移動臺、機械臂、絲杠和豎直桿，所述水平旋轉臺安裝在底座的中部，所述水平移動臺安裝在水平旋轉臺中部的方形槽中，所述絲杠和豎直桿安裝在水平移動臺的頂部，所述絲杠包括絲杠I和絲杠II，所述豎直桿包括豎直桿I和豎直桿II，所述機械臂包括機械臂I和機械臂II，所述機械臂I安裝在絲杠I和豎直桿I上，所述機械臂II安裝在絲杠II和豎直桿II上；所述取放書系統(tǒng)還包括水平旋轉臺驅動裝置、水平移動臺驅動裝置、機械臂驅動裝置和絲杠驅動裝置，所述水平旋轉臺驅動裝置用于驅動水平旋轉臺進行正反旋轉，所述水平移動臺驅動裝置用于驅動水平移動臺在水平旋轉臺中部的方形槽內進行往復運動，所述絲杠驅動裝置用于分別驅動絲杠I和絲杠II進行正反旋轉，所述機械臂驅動裝置用于驅動機械臂I進行開合和伸縮運動，驅動機械臂II進行開合運動。
[0017]所述取放書系統(tǒng)，通過水平旋轉臺、水平移動臺、絲杠和機械臂的相互配合，從而完成一個還書的過程。機械臂靈活耐用，水平旋轉臺和水平移動臺相互配合，能夠實現(xiàn)任何位置的360°旋轉，該取放書系統(tǒng)設計合理，能夠靈活平穩(wěn)的將書籍歸還到其所在位置。
[0018]進一步地，所述路徑識別系統(tǒng)包括光電傳感器和攝像頭模塊I，所述光電傳感器和攝像頭模塊I分別與控制系統(tǒng)電氣連接，所述光電傳感器安裝在底座的前部，所述攝像頭模塊I安裝在絲杠和豎直桿頂部的平臺上。
[0019]進一步地，所述路徑識別系統(tǒng)包括電磁傳感器、RFID閱讀器和攝像頭模塊I，所述電磁傳感器、RFID閱讀器和攝像頭模塊I分別與控制系統(tǒng)電氣連接，所述電磁傳感器安裝在底座的前部，所述RFID閱讀器安裝在底座的下部，所述攝像頭模塊I安裝在絲杠和豎直桿頂部的平臺上。
[0020]在路徑識別系統(tǒng)中，電磁傳感器用于采集磁場信號，RFID閱讀器用于讀取RFID電子標簽的信息，而攝像頭模塊用于采集路障信息，然后這些采集的信息由控制系統(tǒng)傳輸?shù)皆贫?，進而云端對信息處理然后發(fā)出指令，指揮圖書管理機器人前向、轉向或者停止躲避障礙等。圖書館機器人的路徑識別主要是基于電磁導引，并采用RFID電子標簽對路徑的節(jié)點進行標示。這種路徑識別方法，成本低，穩(wěn)定性好，只需要在圖書館地面上沿預先設定的行駛路徑鋪設一條導線，并在有路徑節(jié)點的位置布置RFID電子標簽即可，對圖書館的改動小，容易實現(xiàn)。
[0021]進一步地，所述書籍識別系統(tǒng)包括條形碼掃描裝置和攝像頭模塊II，所述條形碼掃描裝置和攝像頭模塊II分別與控制系統(tǒng)電氣連接，所述條形碼掃描裝置安裝在機械臂I遠離手臂的側邊上，所述攝像頭模塊II安裝在絲杠和豎直桿頂部的平臺上。
[0022]條形碼掃描裝置用于掃描抽屜式儲書箱上書籍側邊的條形碼，而攝像頭模塊II用于采集書架上書籍的條形碼信息以及書籍之間縫隙，從而能夠實現(xiàn)對需要歸還的書籍在書架上的準確定位，進而取放書系統(tǒng)能夠將該書籍放到書架上的準確位置。
[0023]進一步地，所述攝像頭模塊包括攝像頭和攝像頭驅動模塊，所述攝像頭驅動模塊用于驅動攝像頭旋轉。
[0024]進一步地，所述控制系統(tǒng)包括微控制器、無線傳輸模塊、電機驅動模塊和舵機驅動模塊；所述微控制器分別與無線傳輸模塊、電機驅動模塊和舵機驅動模塊連接。所述微控制器，用于與云端進行信息交互，執(zhí)行云端傳回的指令；所述電機驅動模塊，用于控制水平旋轉臺驅動裝置、水平移動臺驅動裝置、絲杠驅動裝置和攝像頭驅動模塊；所述舵機驅動模塊，用于控制機械臂驅動裝置；所述無線傳輸模塊，用于與云端相互通信。所述微控制器采用stm32f407芯片。控制系統(tǒng)核心采用的stm32f407芯片，在市場上非常成熟，而且性價比尚ο
[0025]進一步地，所述的圖書管理機器人還包括上殼體和儲書柜，所述上殼體安裝在底座上部，所述儲書柜安裝在底座的后部，所述上殼體和儲書柜連接為一體，所述儲書柜