1.本发明属于机器人领域，特别涉及一种图书馆自动取还书机器人。

背景技术：

2.图书馆里繁多的书籍借取和归回的整理是一个长期存在的问题，为了满足图书馆中的借还书籍行为的需求，最大程度地减少各种非必要的人员接触，促进图书馆内工作任务的高效运行同时也可以减轻人力管理图书费时费力的情况，需要设计一种自动取书还书机器人。3.目前国内国外已有的图书馆机器人存在的问题主要有以下几点：4.1.整个图书馆需要重新设计、施工、建设开发，比如改造高成本书架，整个过程周期长、成本大，没有对现存的图书馆进行好好地利用，浪费巨大。5.2.市面上大多夹取书籍的机器人装置为安装导轨再通过电机带动导轨的旋转使机械臂达到预定位置。这种方案会占据更多空间，导致整个机器人笨重。6.3.功能简单，主要应用在提供咨询、盘点图书服务。7.4.目前夹取书籍的机器人基本上为夹取一整箱书籍，鲜有能在排列紧密的书籍中夹取出特定书本。

技术实现要素：

8.有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种图书馆自动取还书机器人，包括夹书模块、放书模块、自动充电模块和底盘；所述夹书模块固定于底盘顶部的前端，所述自动充电模块固定于底盘的另一端，所述放书模块设置于夹书模块和自动充电模块之间，所述放书模块固定于底盘顶部，所述底盘底部设置有轮组，所述轮组包括第一车轮、第二车轮、第三车轮和第四车轮，所述底盘的一侧设置有第一超声波传感器，所述底盘的另一侧设置有第二超声波传感器，所述底盘的前端设置有巡线摄像头。9.可优选地，夹书模块包括第一机械臂转台，所述第一机械臂转台底部设置有第一步进电机，所述第一机械臂转台顶部固定连接有第一电机支架，所述第一电机支架上固定连接有第二步进电机，所述第二步进电机的动力输出端连接有第一机械臂，所述第一电机支架上还转动连接有第二机械臂，所述第一机械臂和第二机械臂之间通过硬轴连接，所述第一机械臂和第二机械臂上固定设置有第三步进电机，第三步进电机的动力输出端套设有链条，所述链条还套设于硬轴上，所述硬轴上转动连接有第三机械臂和第四机械臂，所述第三机械臂和第四机械臂的一端固定连接有第一舵机，所述第一舵机的动力输出端连接有第二电机支架，所述第二电机支架上固定连接有第四步进电机，所述第四步进电机的动力输出端连接有丝杠，所述丝杠上滑动连接有推板，所述推板的一侧固接有第一楔形板，所述推板的另一侧固接有第二楔形板，所述第一楔形板和第二楔形板对称设置。10.进一步的，第二电机支架上还固定连接有第二舵机，所述第二舵机的动力输出端转动连接有仿真手指。11.进一步的，第二电机支架的底部固接有底板，所述底板上开设有对称设置的第一轨迹槽和第二轨迹槽，所述第一楔形板还滑动连接于第一轨迹槽上，所述第二楔形板还滑动连接于第二轨迹槽上。12.可优选地，放书模块包括转台和第一电机，所述转台转动连接于第一电机的动力输出端，所述转台为轮辐结构。13.可优选地，夹书模块设置为夹取装置，所述夹取装置包括第二机械臂转台，所述第二机械臂转台转动连接于底盘的前端，第二机械臂转台底部设有用于驱动的第二电机，第二机械臂转台一端设置有用于驱动机械臂的第三电机，所述第三电机的动力输出端连接第七机械臂，所述第七机械臂依次连接第五机械臂和第八机械臂，所述第二机械臂转台的另一端设置有用于驱动机械臂的第四电机，所述第四电机的动力输出端连接第十一机械臂，所述第十一机械臂依次连接第十机械臂和第九机械臂，所述第九机械臂、第十机械臂和第九机械臂均连接于电爪固定件一端，电爪连接于电爪固定件另一端，第五机械臂、第六机械臂、第七机械臂和第八机械臂的一部分始终保持平行四边构造，第十一机械臂、第十二机械臂、第一连接板和第二连接板彼此连接构成平行四边形，第九机械臂、第十机械臂、电爪固定件和第一连接板彼此连接构成平行四边形，第八机械臂和第十机械臂始终保持平行。14.进一步的，电子爪固定件下端设置有扫码模块。15.可优选地，自动充电模块包括电池、电池固定块、和导轮，所述电池固定块固接于底盘的一端，所述电池固定块的一端与电池连接，所述电池固定连接于底盘上，所述电池固定块底部设置有导轮。16.与现有技术相比，本发明的有益之处在于：17.1.适配性较强，不需要对书架进行高成本的改造。18.2.本技术采用步进电机控制机械臂进行书本的的夹取，与采用安装导轨的机器人装置相比所占空间更小，行动起来更加灵活，可以在书架间距较小的图书馆进行书本的夹取，不需要较大的空间。19.3.通过本技术提供的自动取还书机器人，实现了图书归还的自动化、智能化，将图书馆工作人员从重复枯燥的图书整理、搬运、放置工作中解脱出来，在当前“老龄化”现象越来越严重，人力成本不断攀升的大环境下，该设备可以节省人力物力，可以避免出现由于工作人员粗心导致的图书放错位置的现象。20.4.本技术设计的仿真手指装置，有利于将目标书，从紧密摆放在书架上的书中分离出来，通过这个前置动作，更加便于两块楔形板夹取目标书，若无此装置，书本排列紧密难以夹取。21.5.本技术将第三步进电机安装在第一机械臂上，利于减少第二步进电机所承受的力矩，从而减少第二步进电机的体积，进一步实现整机的轻量化，压缩成本。22.6.本技术的底板上设计有两条轨迹槽，该轨迹槽可以限制第一楔形板和第二楔形板可以完成先平行伸出，然后夹取的特定动作，第一楔形板和二楔形板前端做成楔形是为了更加适应排列紧密的书本，这样可以在插进书本间的同时通过楔形前窄后宽的结构将目标书两侧的其他书籍挤开，从而更加方便地将目标书取走。附图说明23.图1是本发明提供的一种图书馆自动取还书机器人；24.图2是图1中的夹书模块示意图；25.图3是夹书模块的仰视图；26.图4是图1中放书模块示意图；27.图5是图1中的自动充电模块示意图。28.图6是图1中的底盘示意图；29.图7是图1中的底板示意图；30.图8是实施例2中的夹取装置示意图；31.图9是夹取装置的仰视图；32.图10是夹书模块取书的工作原理示意图；33.图中：1、夹书模块；101、第一楔形板；102、仿真手指；103、第二舵机；104、第一舵机；105、第三机械臂；106、第四机械臂；107、硬轴；108、链条；109、第三步进电机；110、第一机械臂；111、第二机械臂；112、第二步进电机；113、底板；1131、第一轨迹槽；1132、第二轨迹槽；114、第四步进电机；115、推板；116、第二楔形板；117、丝杠；118、第一步进电机；119、第一机械臂转台；120、第一电机支架；121、第二电机支架；2、放书模块；21、转台；22、第一电机；3、自动充电模块；31、电池；32、电池固定块；33、插座；34、导论；4、底盘；41、第一车轮；42、第一超声波传感器；43、第二车轮；44、第三车轮；45、第二超声波传感器；46、第四车轮；47、巡线摄像头；8、夹取装置；801、第二电机；802、第五机械臂；803、第六机械臂；804、第七机械臂；805、第三电机；806、第二机械臂转台；807、第八机械臂；808、扫码模块；809、电爪；810、电爪固定件；811、第九机械臂；812、第十机械臂；813、第十一机械臂；814、第四电机；815、第一连接板；816、第十二机械臂；817、第二连接板。具体实施方式34.下面结合图1-10对本发明的实施例作详细说明，下述的实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。35.实施例1：36.如图1所示，一种图书馆自动取还书机器人，包括夹书模块1、放书模块2、自动充电模块3和底盘4；所述夹书模块1固定于底盘4顶部的前端，所述自动充电模块3固定于底盘4的另一端，所述放书模块2设置于夹书模块1和自动充电模块3之间，所述放书模块2固定于底盘4顶部，如图6所示，所述底盘4底部设置有轮组，所述轮组包括第一车轮41、第二车轮43、第三车轮44和第四车轮46，所述底盘4的一侧设置有第一超声波传感器42，所述底盘4的另一侧设置有第二超声波传感器45，所述底盘4的前端设置有巡线摄像头47。37.如图2-3所示，夹书模块1包括第一机械臂转台119，所述第一机械臂转台119底部设置有第一步进电机118，所述第一机械臂转台119顶部固定连接有第一电机支架120，所述第一电机支架120上固定连接有第二步进电机112，所述第二步进电机112的动力输出端连接有第一机械臂110，所述第一电机支架120上还转动连接有第二机械臂111，所述第一机械臂110和第二机械臂111之间通过硬轴107连接，所述第一机械臂110和第二机械臂111上固定设置有第三步进电机109，第三步进电机109的动力输出端套设有链条108，所述链条108还套设于硬轴107上，所述硬轴107上转动连接有第三机械臂105和第四机械臂106，所述第三机械臂105和第四机械臂106的一端固定连接有第一舵机104，所述第一舵机104的动力输出端连接有第二电机支架121，所述第二电机支架121上固定连接有第四步进电机114，所述第四步进电机114的动力输出端连接有丝杠117，所述丝杠117上滑动连接有推板115，所述推板115的一侧固接有第一楔形板101，所述推板115的另一侧固接有第二楔形板116，所述第一楔形板101和第二楔形板116对称设置。38.进一步的，第二电机支架121上还固定连接有第二舵机103，所述第二舵机103的动力输出端转动连接有仿真手指102。39.如图7所示，第二电机支架121的底部固接有底板113，所述底板113上开设有对称设置的第一轨迹槽1131和第二轨迹槽1132，所述第一楔形板101还滑动连接于第一轨迹槽1131上，所述第二楔形板116还滑动连接于第二轨迹槽1132上。40.如图4所示，放书模块2包括转台21和第一电机22，所述转台21转动连接于第一电机22的动力输出端，所述转台21为轮辐结构。41.如图5所示，自动充电模块3包括电池31、电池固定块32、和导轮34，所述电池固定块32固接于底盘4的一端，所述电池固定块32的一端与电池31连接，所述电池31固定连接于底盘4上，所述电池固定块32底部设置有导轮34。42.实施例2：43.如图1所示，一种图书馆自动取还书机器人，包括夹书模块1、放书模块2、自动充电模块3和底盘4；所述夹书模块1固定于底盘4顶部的前端，所述自动充电模块3固定于底盘4的另一端，所述放书模块2设置于夹书模块1和自动充电模块3之间，所述放书模块2固定于底盘4顶部，如图6所示，所述底盘4底部设置有轮组，所述轮组包括第一车轮41、第二车轮43、第三车轮44和第四车轮46，所述底盘4的一侧设置有第一超声波传感器42，所述底盘4的另一侧设置有第二超声波传感器45，所述底盘4的前端设置有巡线摄像头47。44.如图4所示，放书模块2包括转台21和第一电机22，所述转台21转动连接于第一电机22的动力输出端，所述转台21为轮辐结构。45.如图8-9所示，夹书模块设置为夹取装置8，所述夹取装置8包括第二机械臂转台806，所述第二机械臂转台806转动连接于底盘4的前端，第二机械臂转台806底部设有用于驱动的第二电机801，第二机械臂转台806一端设置有用于驱动机械臂的第三电机805，所述第三电机805的动力输出端连接第七机械臂804，所述第七机械臂804依次连接第五机械臂802和第八机械臂807，所述第二机械臂转台806的另一端设置有用于驱动机械臂的第四电机814，所述第四电机814的动力输出端连接第十一机械臂813，所述第十一机械臂813依次连接第十机械臂812和第九机械臂811，所述第九机械臂807、第十机械臂812和第九机械臂811均连接于电爪固定件810一端，电爪809连接于电爪固定件810另一端，第五机械臂802、第六机械臂803、第七机械臂804和第八机械臂807的一部分始终保持平行四边构造，第十一机械臂813、第十二机械臂816、第一连接板815和第二连接板817彼此连接构成平行四边形，第九机械臂811、第十机械臂812、电爪固定件810和第一连接板815彼此连接构成平行四边形，第八机械臂807和第十机械臂812始终保持平行，电子爪固定件810下端设置有扫码模块808。46.如图5所示，自动充电模块3包括电池31、电池固定块32、和导轮34，所述电池固定块32固接于底盘4的一端，所述电池固定块32的一端与电池31连接，所述电池31固定连接于底盘4上，所述电池固定块32底部设置有导轮34。47.工作原理：48.机器人上在接收到单片机上wifi模块的取书信号后，根据接收到的数据进行路线规划，然后通过opnemv寻迹模块按着地上黑色轨迹线前进，移动到需要夹取书本的书架前并通过安装在夹取装置上的扫码模块识别书架的二维码进行确定是否执行夹取书籍动作，如果二次确认书籍信息后，夹取书籍放到机器人上的书架上，否则忽略该书籍，并记录该书籍存放位置错误；以此重复以上步骤，直到机器人上书籍数量达到最大值时就停止取书，移动到用户取书的地方后将书籍放在用户可直接取书的书架上，然后重复上述步骤移动取书，直到所有书籍取出并放在用户可取的书柜上，然后前进到有充电的地方进行充电，等到下一次取书的信号。49.对于夹书模块1，如图2-3所示，第二步进电机112带动第一机械臂110和第二机械臂111转动，第一机械臂110和第二机械臂111上装有第三步进电机109和链条108，步进电机转动带动链条并带动硬轴107，用于带动第三机械臂105和第四机械臂106。在夹书模块前面装有仿真手指102，如图10所示，当要夹取书本时第二舵机103带动仿真手指102完成掏书的动作，使得书本不再与其他书本紧密接触，易于夹取。第一舵机104用于控制夹书模块前部的俯仰。在夹书模块的最前端装有底板113、第四步进电机114、螺母的推板115、第一楔形板101、第二楔形板116以及丝杆117，要夹书时，在仿真手指102掏出书本后，第四步进电机114转动并带动丝杆117转动，从而推动带螺母的推板115推动第一楔形板101和第二楔形板116按照底板113上预定好的轨迹进行运动，完成夹书的动作。50.如图8-9所示，对于夹取装置8，位于下方的第二电机801带动第二机械臂转台806转到使机械臂正对于书本的方向，第三电机805和第四电机814分别带动第七机械臂804和第十一机械臂813,第七机械臂804依次带动第五机械臂802和第八机械臂807，第十一机械臂813依次带动第十机械臂812和第九机械臂811，最后通过各层传递到电爪固定件810再带动电爪809的移动，电爪809夹取书本后，第二电机801带动第二机械臂转台806转到正对机器人小车上书柜的方向，此时第三电机805和第四电机814反向重复上述动作将书本放置于书架上。对于第五机械臂802、第六机械臂803、第七机械臂804和第八机械臂807的一部分始终保持平行四边形构造，第十一机械臂813、第十二机械臂816、第一连接板815和第二连接板817上彼此连接的孔构成平行四边形的四个顶点，第九机械臂811、第十机械臂812、电爪固定件810和第一连接板815上彼此连接的孔构成平行四边形的四个顶点，第八机械臂807和第十机械臂812始终保持平行，这种结构可以确保电爪809的爪朝向始终与地面保持平行，有利于夹书时夹得更紧。51.如图4所示，放书模块2主要由转台21和第一电机22组成，第一电机带动转台21转动，使得朝向夹书模块1方向的放书的地方始终是空着的，便于书本的放入。52.如图5所示，自动充电模块3主要由电池31，电池固定块32、充电器固定块33以及导轮34组成，机器人通过寻迹靠近充电器固定块33后导轮会引导机器人慢慢对准充电器接口，在电池固定块32和充电器固定块33上分别装有磁条，便于最后的对准。53.如图6所示，底盘4上装有四个轮子41、43、44、48，一个用于巡线的摄像头47，以及两个测距用的第一超声波传感器42和第二超声波传感器45，用于测量到书柜的距离，便于定位。54.以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的试验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。