21221字硕士毕业论文图书馆论文参考资料:无人图书馆自动图书存取程序的设计与开发

论文类型：硕士毕业论文

论文字数：21221字

论点：存取,图书,机械手

论文概述：

本课题提出了一种适用于图书馆的图书自动存取装置，即移动式图书馆图书自动存取机器人。该图书自动存取机器人可以代替人工完成图书馆图书的检索、查找及自动存取工作，

论文正文：

导言1.1本课题研究的背景和意义在图书馆的日常管理中，图书分类、搬运和装卸作业需要花费大量的人力和时间，这增加了馆员的劳动强度，有时会出现图书分类和装载错误 目前，大多数图书馆利用二维条码和数据库技术实现图书信息系统的管理，即图书采购、藏书、读者借阅和还书等环节的信息管理，从而提高了图书馆的管理和服务水平。 在信息化浪潮中，图书馆缺乏基于机械化的自动化设备。 图书馆运作的自动化和智能化可以从根本上降低馆员的劳动强度，提高工作效率，特别是对于使用封闭书架借书的图书馆。 在博物馆和档案馆，重要的文件需要保存在恒温恒湿的环境中。 利用机器人对图书文献进行分类和自动存取，不仅可以减少馆员频繁进出图书馆对重要文献保存环境的干扰和破坏，而且有利于文献保护。 控制系统是图书馆自动取书装置的关键部件。 其性能的质量直接影响自动图书存取装置能否完成所需的图书存取任务以及任务的质量。 图书自动存取装置的控制系统可分为三个部分:移动平台控制、图书自动存取机械手控制和机械手末端执行器控制。 控制方案的设计可参考移动服务机器人。 目前，移动机器人的控制方案有很多，主要是基于具有运动控制功能的可编程控制器、基于运动控制器、基于工控机和运动控制卡等。 可编程控制器是机械控制中最常见的硬件。具有控制功能的可编程控制器不仅价格低廉，而且易于编程。 在可编程控制器离开工厂之前，制造商已经在其中写入了控制命令。用户只需要用编译后的命令编写控制程序。 该运动控制器功能强大，易于开发。 它类似于可编程控制器——具有控制功能，在出厂前已经编写了命令，用户只需要使用这些命令进行编程。 但是与可编程控制器相比，它的价格太高了。 它由工控机和运动控制卡控制。它的价格低，发展速度快。 该控制方案是借助果汁计算器实现运动控制卡的运动控制。 工控机可以有效利用计算机系统的软硬件资源，扩展运动控制卡的功能 此外，随着软件技术的升级和工控计算机价格的下降，工控计算机和运动控制卡的控制方式逐渐取代了传统的可编程控制器，成为移动机器人系统的选择。 本发明采用由工控机和运动控制卡组成的运动控制系统 在视窗操作系统中，用微软的Visual C++对运动控制进行编程。图书馆图书自动存取装置的原型如图1-1所示。 样机的移动平台为AGV电磁导向小车，小车底盘上装有电磁传感器和射频读卡器。 移动小车设有控制柜和触摸屏。控制柜的内部布局如图1-2所示。 图书自动存取机械手是安装在自动导向小车上的直角坐标机械手。 图书存取机械手的末端执行器如图1-3所示。 末端执行机构由三个气弓和气弓连接板组成 直角坐标机械手的X轴上安装有摄像头，可以采集机械手运动过程中的实时图像。 图书馆图书自动存取装置的机械结构可分为两部分:移动平台和图书自动存取机械手。 移动平台上装有取书机械手装置、控制系统、电源系统等，负责机器人的整体运动 图书存取机械手机构负责图书的自动搜索、识别和存取。 柜式取书机械手是图书馆机器人完成取书任务的重要设备。其工作内容如下:当图书馆机器人获得图书存取指令，移动平台移动到指定位置时，机械手通过摄像头扫描识别图书。图书识别成功后，山地图书存取机械手末端的执行机构进行图书检索。 机器人获得书籍存储命令后，机械手末端执行器夹住返回的书籍，移动平台移动到指定位置，机械手通过摄像机识别书架层上书籍所在的最后一本书的位置，然后山末端执行器将书籍放置在该层的最终位置。 常见的驱动系统包括马达驱动、气动驱动和液压驱动。 移动小车的两个轮子和机械手的x、y和z轴都由电机驱动。 停车机的驱动方式无烟、无味、环保、噪音低，非常适合图书馆安静的环境。 移动机器人中常用的驱动电机有多种:DC伺服电机、交流伺服电机和步进电机 DC伺服电机直接连接到DC进行操作 其优点是控制简单，扭矩大，体积小。 但是，它需要定期维护，并且使用寿命很短。 交流伺服电机不需要维护，但驱动电路复杂，价格昂贵。 步进电机与果汁计算器之间的接口由数字信号控制，无需电刷，维护方便。 然而，超载能力薄弱，有时会出现不同步现象[44][45] 移动小车的年轮将通过步进两台DC电机来控制。 电机输出轴上装有光电编码器，用于反馈电机的实际转速和位移。 直角坐标机械手的三个轴由步进机控制。 选择一个快速的电机对机器人正常高效的工作非常重要。 一般来说，大功率电机质量大，体积大。如果低功率电机达不到所需功率，机器人将无法稳定运行。 2.图书馆自动取书装置总体设计方案...................82.1图书馆自动取书装置的设计要求...................82.2图书馆自动取书装置的总体设计...................102.3本章总结...................123机械结构设计与部件选择...................133.1图书馆的自助设备；...................133.2移动组件的别致系统选择...................183.3图书馆自助存取设备的机械结构设计...................194.图书馆图书自动存取系统控制系统的设计...................314.1运动控制系统总平面选择...................314.2运动控制系统硬件设计和设备选择...................314.3自定位系统...................34结论本课题提出了一种适用于图书馆的图书自动存取装置，即移动图书馆图书自动存取机器人 该图书自动存取机器人可以代替人工完成图书馆图书的检索、检索和自动存取，降低了馆员的劳动强度，提高了工作效率。 移动图书馆图书存取机器人的设计是一项综合性的系统设计，涉及机械机构、果汁机械仿真、机械控制、传感器技术等学科。 从机器人的总体结构到图书存取机械手的机械机构和控制，设计都做了详细的设计说明。 此外，初步提出了一种基于图像识别技术和数据库技术的机械手末端执行器定位控制策略 虽然图书馆自动取书机械手的末端执行器可以完成取书任务，但其工作条件不稳定，需要在结构和程序上进行一些修改。 例如，气动机械手可以变成电动形式，这不仅可以降低机器人的整体质量，还可以控制夹紧力的大小。 本发明的自动取书机械手的末端执行机构在还书时，由于闭合气缸的紧固力问题，容易导致书页散开，也不容易放入书柜。 因此，需要设计放置在书柜上的书籍紧固装置，以确保书籍能够顺利地放置在书柜中。 图像识别技术在图书索引号识别中的应用需要进一步研究，以实现图书馆自动取书设备的智能控制。 参考[1]刘琼。[图书馆机器人系统研究。杭州:第五届智能控制与自动化全球会议，2004:4891-4893。[2]崔建伟，宋艾国，庄浩兰，等。机器人技术在图书馆自动化系统中的应用研究[。机器人技术及应用。2009-11-30 (6):33-35。[[3]郭恒欢。谈论图书馆自动化和机器人的使用[。北京图书馆学报，1999.3[4]方克林等.图书馆自助退书分类机。中华人民共和国专利[，201126603Y，2008.10[5]吴Xi等人馆自助服务系统。中华人民共和国专利[，中国101295419B，2010.5.12[6]匿名。内蒙古射频识别图书馆自动取款机落户[东莞图书馆。2007.12。[7]匿名。图15图书馆机器人[电子图书馆。2008年[8]余庆。图书馆老机器人[。2006年2月。[9]苏哈功、李斯、周瑜等。一个机器人图书馆http://sblunwen.com/tsgxlw/系统，用于场外搁置设施[。华盛顿特区:2002年国际机器人与自动化会议录，2002:3589-3594。[10]袁克海，洪交流，彭国胜等，无人图书馆:一个利用射频识别标签的智能机器人图书检索与归还系统[。华盛顿特区:2002 IEEE系统会议录，人与控制论，2002。