图书馆分拣机器人控制机构的改进设计【字数：15146】
摘 要本课题是以STM32F1为主控制芯片，与外围电路和搭建的机械结构协调工作，进而做到图书馆分拣机器人控制机构的改进设计，实现该机器人对书本进行分拣和运送的功能。该机器人以图书的识别分拣和车体运行为核心系统，两个部分通过RS485总线进行通信协作，实现传递数据和发送指令。识别分拣系统会发送扫描得到的图书信息、运送指令并接收车体运行系统的反馈信号，车体运行系统会接收图书信息并判定图书位置，待运送结束后会向识别分拣系统发送结束信号。该机器人通过RS485总线与LCD触摸显示模块通信，能够实现机器人启动的控制和书籍信息的显示，操作简单，方便用户使用。本课题暂时不对室内定位的算法进行研究，故以分拣机构的改进设计及控制和电路设计及传感器布局为课题研究的主要任务。优化后的机构设计，配合多种传感器的合理搭配，能很好的识别分拣图书。
目 录
1．引言 1
1.1 研究背景 1
1.2 产品应用 1
1.3 未来前景及升级 2
1.4 毕设任务 2
2．总体方案分析 3
2.1 框架搭建 3
2.2 各功能模块机械结构改进 4
2.3 硬件软件设计 4
3．机械结构改进设计 6
3.1 架构设计分析 6
3.2 车体框架 8
3.3 图书分拣机构 9
3.3.1 传送带机构 9
3.3.2 卡书机构 11
3.3.3 出书口机构 12
3.3.4 摄像头安装 13
3.4 运行结构 13
3.4.1 电机固定 13
3.4.2 避震器安装 14
4．电路及各模块连接 16
4.1 电子器件选型 16
4.1.1 电池 16
4.1.2 步进电机 16
4.1.3 直流驱动电机 17
4.2 电子模块选型 17
4.2.1 步进电机驱动 17
4.2.2 直流电机驱动 18
4.2.3 摄像头 19
4.2.4 开关电源 20
4.2.5 光电开 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
关 20
4.3 电路设计 21
4.3.1 微控制电路 21
4.3.2 稳压电路 21
4.3.3 通信电路 22
4.3.4 步进电机隔离电路 23
4.3.5 其他部件的接口 23
4.4 实物效果 24
5．控制算法 25
5.1 各部件运行算法 25
5.1.1 电机 25
5.1.2 串口 25
5.1.3 传感器 27
5.2 分拣算法 27
6．成品介绍 29
6.1 成品展示 29
6.2 使用介绍 29
结束语 32
参考文献 33
致谢 34
1．引言
1.1 研究背景
随着科学技术水平的不断提高和电子科技的发展，使用人工智能机器人所应用的场所越来越多，如家用机器人、服务机器人等。图书分拣在图书馆中早有应用，对图书管理工作有着显著的帮助。
自动分拣技术在实际应用中有着非常大的优势，在系统创新的进程中，第一台分拣设备便是信件分拣，这标志着自动分拣技术正是进入实际的领域当中。在自动分拣应用系统中，存在着许多的分类的识别方式，例如图形的识别、RFID技术。图形的制作印刷的成本较低，关键是做好印刷的位置，确定好识别的位置，整个系统的协调扮演着非常重要的角色，而且，后续的识别的精度和速度也是分拣性能的重要指标。RFID是采用无线射频系统，非接触性的应用有着很大的应用空间。此技术不需要像图形一样确定好位置，只需确定好分拣对象的信息即可。
分拣设备也是多种多样，不同的分拣设备能够在不同的场合发挥独到的作用。分拣的具体处理方式分为直线和环形两种，实际应用中满足要求即可。分拣机器的类型主要有直线型翻板式分拣机、直线型交叉带式分拣机、推块式分拣机、循环性环形交叉带分拣机，具体选用根据应用场景判断，机器运行参数的设置是重点。
1.2 产品应用
现阶段许多高校的图书馆仍然是采用借书机自助扫描条形码的方式进行书籍的借阅与归还，归还的书籍被放置在一旁的还书处，书籍的分拣还是靠图书管理员进行人工的分拣，再进行整理上架。
图书分拣机器人能够大为简化图书管理人员的分拣的工作，以低成本高效率完成图书分拣的工作。分拣机器人只需人工把归还的杂乱书籍整理整齐放入机器人的放书口内即可，机器人会自动扫描图书信息，自动送往书籍所在的书架处。整个流程只需人工简单辅助即可，可以解放图书馆人员的人力，在人员和书籍流动量大的能很好的凸显其优势。
除了能分拣运送图书管理员整理好的图书，在完成工作后，还可以在图书馆内巡检。有好多读者可能记不住自己所阅读的图书是在哪个书架，这时读者就可以把图书放入巡检的机器人的里面，机器人就可以把图书送回书架处。图书分拣机器人能减轻图书管理员的工作量，也能为读者提供更为方面的阅读环境。
1.3 未来前景及升级
人们知识水平越来越高，单纯使用人力从事简单基础的工作是有点浪费了自己自身的知识资源，而使用人工智能机器人去取代昂贵的人力，代替人去完成基础的耗时耗力的工作是以后发展所必然的。图书馆图书种类数量与日俱增，故对图书分类的效率和精度的要求更为严格，图书分拣机器人应运而生，不仅给读者提供更加方便的阅读条件，还很大程度上的减轻了图书管理人员的工作负担，其发展前景是十分广阔的。
本课题目前主要完成书籍的分拣搬运，所搬运的书籍是归还后的书籍，因此，图书管理员的整理书籍的过程还是无法省去的。随着后期的发展，完全是可以加上无线网络的，把自助还书系统也纳入图书分拣机器人的功能内，那么就可以更加的解放管理人员的工作量，借阅者就能够不去还书处而归还书籍了。
目 录
1．引言 1
1.1 研究背景 1
1.2 产品应用 1
1.3 未来前景及升级 2
1.4 毕设任务 2
2．总体方案分析 3
2.1 框架搭建 3
2.2 各功能模块机械结构改进 4
2.3 硬件软件设计 4
3．机械结构改进设计 6
3.1 架构设计分析 6
3.2 车体框架 8
3.3 图书分拣机构 9
3.3.1 传送带机构 9
3.3.2 卡书机构 11
3.3.3 出书口机构 12
3.3.4 摄像头安装 13
3.4 运行结构 13
3.4.1 电机固定 13
3.4.2 避震器安装 14
4．电路及各模块连接 16
4.1 电子器件选型 16
4.1.1 电池 16
4.1.2 步进电机 16
4.1.3 直流驱动电机 17
4.2 电子模块选型 17
4.2.1 步进电机驱动 17
4.2.2 直流电机驱动 18
4.2.3 摄像头 19
4.2.4 开关电源 20
4.2.5 光电开 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
关 20
4.3 电路设计 21
4.3.1 微控制电路 21
4.3.2 稳压电路 21
4.3.3 通信电路 22
4.3.4 步进电机隔离电路 23
4.3.5 其他部件的接口 23
4.4 实物效果 24
5．控制算法 25
5.1 各部件运行算法 25
5.1.1 电机 25
5.1.2 串口 25
5.1.3 传感器 27
5.2 分拣算法 27
6．成品介绍 29
6.1 成品展示 29
6.2 使用介绍 29
结束语 32
参考文献 33
致谢 34
1．引言
1.1 研究背景
随着科学技术水平的不断提高和电子科技的发展，使用人工智能机器人所应用的场所越来越多，如家用机器人、服务机器人等。图书分拣在图书馆中早有应用，对图书管理工作有着显著的帮助。
自动分拣技术在实际应用中有着非常大的优势，在系统创新的进程中，第一台分拣设备便是信件分拣，这标志着自动分拣技术正是进入实际的领域当中。在自动分拣应用系统中，存在着许多的分类的识别方式，例如图形的识别、RFID技术。图形的制作印刷的成本较低，关键是做好印刷的位置，确定好识别的位置，整个系统的协调扮演着非常重要的角色，而且，后续的识别的精度和速度也是分拣性能的重要指标。RFID是采用无线射频系统，非接触性的应用有着很大的应用空间。此技术不需要像图形一样确定好位置，只需确定好分拣对象的信息即可。
分拣设备也是多种多样，不同的分拣设备能够在不同的场合发挥独到的作用。分拣的具体处理方式分为直线和环形两种，实际应用中满足要求即可。分拣机器的类型主要有直线型翻板式分拣机、直线型交叉带式分拣机、推块式分拣机、循环性环形交叉带分拣机，具体选用根据应用场景判断，机器运行参数的设置是重点。
1.2 产品应用
现阶段许多高校的图书馆仍然是采用借书机自助扫描条形码的方式进行书籍的借阅与归还，归还的书籍被放置在一旁的还书处，书籍的分拣还是靠图书管理员进行人工的分拣，再进行整理上架。
图书分拣机器人能够大为简化图书管理人员的分拣的工作，以低成本高效率完成图书分拣的工作。分拣机器人只需人工把归还的杂乱书籍整理整齐放入机器人的放书口内即可，机器人会自动扫描图书信息，自动送往书籍所在的书架处。整个流程只需人工简单辅助即可，可以解放图书馆人员的人力，在人员和书籍流动量大的能很好的凸显其优势。
除了能分拣运送图书管理员整理好的图书，在完成工作后，还可以在图书馆内巡检。有好多读者可能记不住自己所阅读的图书是在哪个书架，这时读者就可以把图书放入巡检的机器人的里面，机器人就可以把图书送回书架处。图书分拣机器人能减轻图书管理员的工作量，也能为读者提供更为方面的阅读环境。
1.3 未来前景及升级
人们知识水平越来越高，单纯使用人力从事简单基础的工作是有点浪费了自己自身的知识资源，而使用人工智能机器人去取代昂贵的人力，代替人去完成基础的耗时耗力的工作是以后发展所必然的。图书馆图书种类数量与日俱增，故对图书分类的效率和精度的要求更为严格，图书分拣机器人应运而生，不仅给读者提供更加方便的阅读条件，还很大程度上的减轻了图书管理人员的工作负担，其发展前景是十分广阔的。
本课题目前主要完成书籍的分拣搬运，所搬运的书籍是归还后的书籍，因此，图书管理员的整理书籍的过程还是无法省去的。随着后期的发展，完全是可以加上无线网络的，把自助还书系统也纳入图书分拣机器人的功能内，那么就可以更加的解放管理人员的工作量，借阅者就能够不去还书处而归还书籍了。
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