智能圖書分類機器人的設計

朱春林 郭亞琴 郁飛飛 李繼濤 毛雨 孫阜中

（南通理工學院電氣與能源工程學院，江蘇南通 226002）

1 引言

目前國內圖書分類系統運用的比較少，只有為數不多的幾家國家大型圖書館使用圖書分類機器，但是這些設備都是大型設備，并不適用于小型圖書館或者校圖書館。本文以圖書分類機器人為研究對象，提供一種更加自動化、數字化、智能化、分類效率更高的分揀裝置。該裝置主要包括掃描模塊、傳動模塊、分揀模塊、PLC 模塊。該裝置可以自動識別圖書的類型從而對其進行歸整分類，能夠高效率地自動整理圖書，有效地降低人為分類圖書的錯誤率。

2 設計分析

該機器人具有圖書還書自動分類和圖書整理上架兩大功能。機器人通過采用RFID 技術自動識別圖書上張貼的條形碼完成數據讀取，通過傳動模塊和分揀模塊實現對書籍自動分類，該機器人可對分揀后的書籍實現高效快速的書籍收集整理上架，真正替代人工還書和書籍整理工作。

系統總體設計框圖如圖1 所示。該裝置主要包括：檢測模塊、可編程控制器、分揀模塊、收集模塊和報警模塊。檢測模塊包括條形碼掃描器與紅外傳感器，從而對圖書進行分類；可編程控制器處理信號；分揀模塊主要將圖書進行分揀，通過PLC 處理信號對電動伸縮桿進行控制；收集模塊將分揀后的圖書進行收集；報警模塊在當圖書收集量達到百分之八十時，收集裝置會自動的報警提示。

圖1 系統總體框圖

3 系統設計

圖書管理員將書籍以書籍條碼一面朝上的放置方式放置于傳送帶上，智能圖書分類機器人的重力傳感器感應到有書籍置于傳送帶并啟動運行傳送帶使書籍進入自動掃碼區域，位于自動掃碼區域側邊的紅外傳感器將測量書籍厚度，位于自動掃碼區域上方的掃碼槍識別書籍代碼，與源數據比對確定書籍所在類目并將信號傳遞給一個帶有時間繼電器的推板中，自動掃描區域模型。

在書籍掃描完成后，智能圖書分類機器人會利用差速傳送帶將書籍錯開并快速傳遞到分揀區，并由推板將書籍推入所在類別的通道，當收集裝置在收到一本書籍后，會以前面測量的書籍厚度為標準自動下降一定的高度從而保證下一本書籍的順利堆疊，分揀裝置。

當收集裝置檢測到即將達到堆疊上限后會先發出報警信號給圖書管理員并在達到堆疊上限后停止該分類通道的運行，若之后還有該通道的書籍傳送將自動送至傳送帶末端的收集箱內，在圖書管理員收到報警信號后對分類收集好的書籍進行處理之后，該通道將重新運行。對于不在錄入系統的書籍進入機器時，也將自動傳送至末端的收集箱。智能圖書分類機器人在重力傳感器未收集到傳送帶上有物品的信號30秒后將會自動停止運行。書籍收集箱如圖2所示。

圖2 智能圖書分類機器人收集箱

4 組態MCGS設計

人機界面主要將計算機和機器進行通信。智能圖書分類機器人通過MCGS軟件實現人機數據交換。智能圖書分類機器人的組態畫面如圖3 所示。雙擊“智能圖書分類機器人”用戶窗口，運行該軟件，并將PLC 與該軟件進行聯調，通過對該系統進行調試，該系統能夠實現所要求的功能。

圖3 智能圖書分類機器人組態畫面

5 總結

該智能圖書機器人具有結構簡單、操作便捷、分揀速度快、收集效率高等特點，該設備可以將書籍按照預先設定好的分類方法進行自動分類，分類的效率能達到人工分類效率的多倍，且圖書分類的出錯率也將降到最低。不僅如此，完成書籍的分類后，還可以自動將圖書進行整理、上架，并且要求設備運行時不會對書籍有任何的磨損，使書籍能最大限度的被多次循環利用。該設備沒有工作時間和工作條件的限制，并且可以根據需要持續不間斷的工作，其工作效率遠大于人工效率，因此，可以極大地節省人力成本。該設備的價格相對較低，并且不易損壞，只需后期的簡單維護，便可保證其長久運行，無論從何種角度考慮，都要比人工更加經濟實惠。且此設備并不會像大型圖書館的圖書分類設備那樣需要占用很大的空間，它所需要的空間較小且方便安裝，只需安裝在還書柜臺的下方即可，大大節省了空間，提高了圖書館的空間利用率。故此裝置具有比較好的應用前景。