本實用新型涉及圖書館設備技術領域，具體涉及一種圖書館圖書分揀、上架、清點一體的智能設備。
背景技術：
隨著現(xiàn)代化都市生活模式的轉變，閱讀成為人們喜歡的生活休閑方式，且國家也在大力推進圖書館的建設，但針對書刊雜志的分揀對于工作人員一直是一個比較繁瑣且沉重的工作。書刊雜志的分揀大多是一個或多個工作人員根據(jù)書冊編號，一本一本的分揀的，當書本數(shù)較多時，需要更多的工作人員共同分揀操作，不僅加重了工作人員的重復性勞動，而且書刊分揀所需的人力成本日漸提高，此外，人工分揀成套書刊雜志的效率較低，無法滿足客戶的需求，實用性差。
目前還沒有專門針對書刊雜志的分揀且可以自行移動的裝置，為了加快書刊雜志的分揀操作，滿足客戶的需求，急需開發(fā)一種能夠實現(xiàn)書刊雜志的智能分揀且提高分揀效率，且能夠多臺相互配合，自行移動的全自動圖書分揀裝置。
技術實現(xiàn)要素：
針對上述問題，本實用新型提供一種圖書館用圖書分揀上架清點智能一體機。
本實用新型的技術方案是：
一種圖書館用圖書分揀上架清點智能一體機，包括底座、呈放臺、選書臂、上書臂，控制系統(tǒng)；所述呈放臺設置于底座上方中央，選書臂設置于呈放臺的正前方，上書臂置于書架的正后方；
所述控制系統(tǒng)，包括4個單片機，分別作為單片機a、單片機b、單片機c、單片機d，4個單片機均設置于底座下方，單片機a旁邊連接有WiFi模塊a，單片機b旁邊連接有WiFi模塊b，單片機c旁邊連接有WiFi模塊c，單片機d旁邊連接有WiFi模塊d；
所述底座上設有兩個驅動輪和兩個萬向輪，所述驅動輪上設有電機，所述電機側面設有電機驅動器，并與其連接，所述電機驅動器與單片機a相連，底座上還設有紅外傳感器和超聲波傳感器，紅外傳感器和超聲波傳感器均與單片機a相連；
所述呈放臺為可拆分的分層結構，每一層的單層呈放臺頂部都設有T型槽，相鄰單層呈放臺通過T型槽相連，最底部單層呈放臺通過螺栓固定于底座上，每個單層呈放臺上有一個自動書立，所述自動書立背面固定有電機驅動器；所述電機驅動器與步進電機a相連，所述呈放臺通過底座上圓形小孔與單片機b相連；
所述選書臂分為1#三軸聯(lián)動伺服滑動平臺和推書桿，所述1#三軸聯(lián)動伺服滑動平臺通過螺栓固定在呈放臺的正前方，1#三軸聯(lián)動伺服滑動平臺分為xyz三個方向的直線模組，分別作為x軸直線模組、y軸直線模組、z軸直線模組，每一組直線模組都連接到伺服電機，所述推書桿通過螺栓與y軸直線模組相連，所述推書桿頂部內置rfid讀寫器a，所述選書臂通過底座上圓形小孔與單片機c相連；
所述上書臂分為2#三軸聯(lián)動伺服滑動平臺和機械臂，所述2#三軸聯(lián)動伺服滑動平臺通過螺栓固定在呈放臺的正后方，2#三軸聯(lián)動伺服滑動平臺與1#三軸聯(lián)動伺服滑動平臺結構相同也分為xyz三個方向的直線模組，分別作為x軸直線模組、y軸直線模組、z軸直線模組，所述直線模組一端連接伺服電機，所述機械臂由圖書夾持機構、在架圖書分離機構、托舉平臺和圖書推送機構組成，所述托舉平臺通過螺栓固定于2#三軸聯(lián)動伺服滑動平臺中的y軸直線模組。
進一步的，所述步進電機a與齒輪條a相連，所述齒輪條a位于條形遮擋橫幅上側邊沿。
進一步的，上書臂的機械臂還包括，齒輪條b、步進電機b、同步齒輪c、齒輪條c，所述托舉平臺通過齒輪條b與步進電機b相連，所述齒輪條b位于托舉平臺中間，所述步進電機b固定在圖書夾持機構左端壁。
進一步的，所述圖書推送機構由支架、步進電機c和u型桿組成，所述支架固定于托舉平臺底部邊緣，所述支架有圓形孔，所述u型桿一端通過圓形小孔與步進電機c相連，所述步進電機c通過圓形孔固定于支架上，u型桿頭部設有rfid讀寫器b。
進一步的，所述在架圖書分離機構分為左右兩片，所述右片分離機構通過螺栓結構固定在托舉平臺邊沿，所述左片分離機構上固定有步進電機d，所述步進電機d通過同步齒輪c與托舉平臺邊緣齒輪條c相連，所述上書臂通過底座上的圓形孔與單片機d相連。
進一步的，單層呈放臺前方設有條形遮擋橫幅，所述條形遮擋橫幅通過螺栓與單層書架壁連接。
本實用新型的有益效果是：
本實用新型集圖書清點，分揀，上架三種功能于一身，通過智能化運轉來管理圖書，能夠大大減少圖書館的管理成本和人工成本，極大的提高圖書館運行管理效率。
同時，本實用新型的呈放臺為可拆卸結構，可以通過增加呈放臺的成層數(shù)提高單次圖書上架的量，從而提高單次擺放的效率。
附圖說明
圖1是本實用新型的結構示意圖；
圖2是圖1中A區(qū)域的主視圖；
圖3是圖2的立體圖。
圖中所示：
1-底座，2-伺服電機，3-驅動輪，4-在架圖書分離機構，5-托舉平臺，6-圖書夾持機構，7-u型桿，8-自動書立，9-呈放臺，10-選書臂，11-上書臂，12-萬向輪，13-步進電機b，14-固定架。
101-推書桿，102-2#三軸聯(lián)動伺服滑動平臺，111-1#三軸聯(lián)動伺服滑動平臺。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
如圖1到3所示，圖書館圖書分揀上架清點智能一體機，包括底座1，伺服電機2，驅動輪3，在架圖書分離機構4，托舉平臺5，圖書夾持機構6，u型桿7，自動書立8，呈放臺9，選書臂10，上書臂11，萬向輪12，步進電機，固定架14。在一體機進行分揀上架清點之前單片機a通過WiFi模塊a與主機相連，單片機b通過WiFi模塊b與主機相連，單片機c通過WiFi模塊c與主機相連，單片機d通過WiFi模塊d與主機相連，所述主機通過串口通信與圖書館中的電腦相連，電腦中有相應的軟件。
進行圖書分揀時，混合各區(qū)域圖書的智能一體機做圖書承接機，未搭載圖書的一體機做轉運機。在軟件中選擇相應圖書分揀功能選項，然后電腦通過串口通信向電腦主機發(fā)送指令信號，電腦主機接受信號之后將指令信號發(fā)送給轉運機的WiFi模塊a，WiFi模塊a接受信號后將其發(fā)送到單片機a，單片機a對WiFi信號進行分析處理，底座1接有電源，可為轉運機運動到承接機旁提供動力。同時紅外傳感器和超聲波傳感器可為避障提供保障。轉運機到達指定位置之后單片機a通過WiFi模塊a將信號發(fā)送到主機，電腦主機將WiFi信號分析處理后將指令信號發(fā)送至承接機的WiFi模塊c，WiFi模塊c接受信號后將信號發(fā)送至單片機c，單片機c對WiFi信號進行分析處理，底座1接有電源，可為承接機選書臂10的1#三軸聯(lián)動伺服滑動平臺111的伺服電機2提供動力，使承接機推書桿101在空間中可沿xyz方向移動。根據(jù)WiFi信號，可控制承接機伺服電機2的正轉和反轉從而實現(xiàn)承接機推書桿101可以推出承接機呈放臺9上任意位置的書。當承接機推書桿101即將接觸到書脊上的電子標簽時，承接機推書桿101上的rfid讀寫器a讀取電子標簽中的信息并將數(shù)據(jù)包傳遞給單片機c，單片機c通過WiFi模塊c將WiFi信號傳回主機，主機又將WiFi信號傳到電腦軟件，軟件對信號進行分析處理得到電子標簽中書脊的信息，然后在數(shù)據(jù)庫中確定圖書所屬圖書館區(qū)域，如果屬于轉運機所負責區(qū)域則將數(shù)據(jù)發(fā)送給主機，主機通過WiFi模塊d將WiFi信號發(fā)送到單片機d，當承接機推書桿101將書推出后，單片機c將數(shù)據(jù)包通過WiFi模塊c轉化為WiFi信號并發(fā)送給主機，主機處理分析WiFi信號，主機將信號傳遞給WiFi模塊b和WiFi模塊d，WiFi模塊b接受信號后，單片機b對WiFi信號進行分析處理，底座1電源為步進電機a提供動力，使步進電機a轉動。根據(jù)WiFi信號，可控制步進電機a的正轉和反轉，使步進電機a在齒輪條a內前進和后退從而使承接機自動書立8在呈放臺9上左右移動，使呈放臺9上的書不因為減少而倒伏。WiFi模塊d接受信號后，單片機d對WiFi信號進行分析處理，底座1電源可為上書臂11的2#三軸聯(lián)動伺服滑動平臺102伺服電機2提供動力，使機械臂在空間中可沿xyz方向移動，根據(jù)WiFi信號，可控制伺服電機2的正轉和反轉從而實現(xiàn)機械臂可以接住任意位置的書。當承接機推書桿101把書推到承接機的托舉平臺5，電源為步進電機b13提供電力，使步進電機b13轉動，根據(jù)WiFi信號控制13正轉和反轉，使步進電機b13在齒輪條b上前進和后退，從而使圖書夾持機構6收緊，以此固定托舉平臺5上的書，使書不倒伏。根據(jù)WiFi信號，上書臂11的2#三軸聯(lián)動伺服滑動平臺102的伺服電機2轉動使機械臂到達轉運機呈放臺9對應位置處，底座1電源為步進電機d提供動力，使步進電機d轉動，步進電機d帶動同步齒輪c轉動，使同步齒輪c在齒輪條c上前進或后退從而使在架圖書分離機構4分離或閉合，根據(jù)WiFi信號控制步進電機d正轉和反轉使圖書分離機構分開轉運機呈放臺9上圖書得到足夠空間放置即將要放置的圖書，底座1電源為步進電機c提供動力，使步進電機c轉動，步進電機c帶動u型桿7轉動，轉動超過180°時，推書桿101頂部與被推送圖書書脊完全接觸直到圖書被推送到轉運機呈放臺9對應位置處。完成一本圖書分揀后重復上述操作，直到完成所有待分揀圖書的分揀工作，然后單片機c將數(shù)據(jù)包通過WiFi模塊c發(fā)送到主機，主機將信號發(fā)送給上位機，電腦軟件顯示分揀工作完成。
當在電腦軟件中選擇自動還書功能時，將自動優(yōu)先執(zhí)行分揀操作，將所需上架圖書按照歸屬區(qū)域分類并使用推書桿101上的rfid讀寫器a讀取每本書的具體歸屬位置信息，分類完成后，在軟件上點擊進行下一步，電腦發(fā)出指令信號，主機接收信號后通過WiFi模塊a將WiFi信號傳至單片機a，單片機a接收信號后對信號進行分析處理，底座1電源使電機轉動，然后帶動驅動輪3轉動，根據(jù)WiFi信號，一體機將按計劃路線行至目標區(qū)域，超聲波傳感器和紅外線傳感器將幫助一體機在行駛過程中避免撞上障礙物。到達目標區(qū)域目標書架后，一體機停止，單片機a通過WiFi模塊a向主機發(fā)送WiFi信號，主機接收WiFi信號并對信號進行分析處理，然后主機將信號發(fā)送給WiFi模塊c，WiFi模塊c接受信號后，單片機c對WiFi信號進行分析處理，根據(jù)WiFi信號，控制選書臂10伺服電機2的正轉和反轉從而使10-推書桿101可以推出9-呈放臺9上指定位置書籍，當推書桿101將書推出后，單片機c將數(shù)據(jù)包通過WiFi模塊c轉化為WiFi信號并發(fā)送給主機，主機接收信號并對信號進行分析處理，然后主機將信號發(fā)WiFi模塊b和WiFi模塊d，WiFi模塊b接受信號后，單片機b對WiFi信號進行分析處理，底座1電源為步進電機a提供動力，使步進電機a轉動。根據(jù)WiFi信號，可控制步進電機a的正轉和反轉，使步進電機a在齒輪條a內前進和后退從而使自動書立8在呈放臺9上左右移動，使呈放臺9上的書不因為減少而倒伏。WiFi模塊d接受信號后，單片機d對WiFi信號進行分析處理，根據(jù)WiFi信號，可控制伺服電機2的正轉和反轉從而實現(xiàn)機械臂可以接住指定位置圖書。當推書桿101把書推到機械臂的托舉平臺5，電源為步進電機b13提供電力，使步進電機b轉動，根據(jù)WiFi信號控制步進電機b正轉和反轉，使步進電機b13在齒輪條b上前進和后退，從而帶動圖書夾持機構6收緊，以此固定托舉平臺5上的書，使書不倒伏。根據(jù)WiFi信號，上書臂11的2#三軸聯(lián)動滑動平臺的2-伺服電機2轉動使機械臂到達圖書館書架指定位置，底座1電源為步進電機d提供動力，使步進電機d轉動，步進電機d帶動同步齒輪c轉動，使同步齒輪c在齒輪條c上前進或后退從而使圖書分離機構分離目標位置圖書。底座1電源為步進電機c提供動力，使步進電機c轉動，步進電機c帶動u型推書桿101轉動，轉動超過180°時，推書桿101頂部與被推送圖書書脊完全接觸，直到圖書被推送到指定書架對應位置處。完成一本圖書后重復上述操作，直到將所有圖書放置到書架指定位置，然后單片機c將數(shù)據(jù)包通過WiFi模塊c發(fā)送到主機，主機將信號發(fā)送給上位機，電腦軟件顯示上書工作完成。
當在電腦軟件中選擇圖書清點功能時，電腦發(fā)出信號，主機接收信號后通過WiFi模塊a將WiFi信號傳至單片機a，單片機a接收信號后對信號進行分析處理，底座1電源使電機轉動，然后帶動驅動輪3轉動，根據(jù)WiFi信號，一體機將按計劃路線行駛，托舉平臺5a層中的rfid讀寫器b將時刻掃描路線旁圖書在架數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)包傳送至單片機d，單片機d接收數(shù)據(jù)包后通過WiFi模塊將數(shù)據(jù)轉化為WiFi信號并將WiFi信號發(fā)送至主機，主機將WiFi信號傳送給電腦，電腦軟件對WiFi信號進行分析處理得到圖書在架情況，并及時更新圖書的借閱和歸還信息然后軟件顯示清點工作完成。
主機和單片機a、單片機b、單片機c、單片機d可選用高速的stm32單片機。
選書臂10x方向直線模組和z方向直線模組可選用1000mm的直線導軌滑臺線性模組，y方向直線模組可選用500mm直線導軌滑臺線性模組。
上書臂11x方向直線模組可選用1000mm的直線導軌滑臺線性模組，z方向直線模組可選用2500mm直線導軌滑臺線性模組，y方向直線模組可選用500mm直線導軌滑臺線性模組。
rfid讀寫器可選用SOLID–399X遠距離讀寫器。
以上圖書分揀過程只講述了一臺圖書館圖書分揀上架清點智能一體機做承接機，一臺圖書館圖書分揀上架清點智能一體機做轉運機的情形，實際上可以多臺承接機和多臺轉運機協(xié)調工作，提高工作效率。
以上只講述了主機和一臺圖書館圖書分揀上架清點智能一體機連接時的工作情形，實際上主機可以同時連接多臺一體機，提高工作效率。
以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型作任何形式上的限制，雖然本實用新型已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本實用新型，任何熟悉本專業(yè)的技術人員，在不脫離本實用新型技術方案范圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本實用新型技術方案的內容，依據(jù)本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實用新型技術方案的范圍內。