CN114700277A - 书本自动发放装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种书本自动发放装置，包括存放系统和置物台，所述存放系统连接在置物台的上方，存放系统和置物台的一侧设有弹出系统，行走系统安装于置物台和弹出系统的底部。通过存放系统、弹出系统、行走系统，装置根据预先设定的路径行走，到达指定位置后，弹出系统推出对应书本至待取平台，等待用户取走，该装置结构简单，使用方便，在分发的过程中，人员不需要移动或离开座位，只与各自的书本接触，装置自动将书本送到对应人员的手中，不存在拥挤或混乱。

Description

书本自动发放装置及方法

技术领域

本发明涉及物联网控制系统技术领域，尤其涉及一种书本自动发放装置。

背景技术

随着信息技术和互联网技术的发展，对课堂教学提出了更高的要求。在分发批改后的书本时，让学生分发容易引起教室的混乱；挨个分发又耽误课堂教学时间。为此，本发明结合了目前已经成熟的寻迹技术、条形码识别技术和机械传动技术，设计了该装置，能够在不影响正常课堂教学的同时，有序分发书本。

中国专利文献CN 213558524 U，公开\公告日：2021年06月29日，公开了一种无接触全自动高效的发书装置，包括机箱、书本识别和发放系统、传送装置、整理存放盒和推书装置；所述机箱后侧设有进书口和传送带，在靠近进书口的上方设有红外识别装置，将书通过传送装置分类整理进入存放装置；所述机箱中部设有多个分层存放装置，存放装置内部设有弹书装置，后部设有推送杆；所述机箱上侧设有书本识别和发放系统；所述机箱前侧设有扫码识别区域和出书口，扫码识别区域与发放系统相连。其特点在于通过扫码识别来实现自助发书操作，无需工作人员，可以减少学校或企业工作人员的占用，降低成本；其不足在于，该装置不能移动，且不适合课堂操作。

中国专利文献CN 111591774 A，公开\公告日：2020年08月28日，公开了一种书本发放装置，包括用于存储书本且一侧具有出本口的置物台，设置于置物台上用于向出口本方向传送书本的胶辊组件，设置于置物台上、位于出本口上方用于承托书本的承托板，设置于置物台内部用于吸取书本的真空泵，旋转设置于置物台上、配合真空泵带动书本旋转的旋转板，设置于置物台上用于驱动胶辊组件和旋转板旋转的驱动机构。其特点在于能够防止多本书本一同分离或翻页分离，有效防止出现卡本问题，有效降低书本发放装置因的故障率。其不足在于该装置结构复杂，不能移动。

发明内容

本发明第一个要解决的技术问题是：解决上述背景技术中存在的问题，提供一种能够自动分书、可移动送书的书本自动发放装置。

本发明另一个要解决的技术问题是：提供一种采用上述书本自动发放装置的书本自动发放方法。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种书本自动发放装置，包括存放系统和置物台，所述存放系统连接在置物台的上方，存放系统和置物台的一侧设有弹出系统，行走系统安装于置物台和弹出系统的底部；所述存放系统包括上侧开口的箱体以及连接在箱体底部一侧并伸出箱体的待取平台，箱体位于待取平台上方侧面设有第一开口，相对第一开口的另一侧设有第二开口，底部设有第三开口；所述第二开口朝向弹出系统，弹出系统从第二开口将书本抵推出第一开口至待取平台上；所述第三开口设有能够识别图像的第一识别器，待取平台设有感知物品存在的第二识别器。

所述第一识别器为条形码和\或二维码识别器；第二识别器为重力传感器。

所述箱体第一开口处的侧面设置纵向导槽，挡板活动的插入导槽中成为箱体的该侧面。

所述挡板通过定位件与导槽定位。

所述弹出系统包括机架及设置在机架上直线往复机构。

所述直线往复运动机构包括设置在机架内的转轮，转轮的外圆周设置截面呈凸字型凹槽，推板一端设置与凹槽滑动配合的滑块与转轮连接，所述第二开口位于箱体外侧设置导向板，推板另一端通过导向板伸入第二开口内；驱动电机安装在机架上，输出端伸入机架连接在转轮远离圆心的侧面上。

所述行走系统包括安装在置物台的主动轮组和安装在弹出系统的被动轮组；还包括安装在置物台下端能够识别路径的第三识别器，和能够识别图像的第四识别器。

所述第三识别器为寻迹传感器；第四识别器为条形码和\或二维码识别器。

所述主动轮组包括位于置物台两侧的主动轮，主动轮分别与行走电机相连，或者分别通过传动轴与行走电机相连；所述被动轮组包括位于机架两侧的被动轮，被动轮通过连接轴与机架轴连接，或者被动轮组为万向轮。

一种书本自动发放的方法，包括以下步骤：

S1. 初始状态，其中，托板位于收回位置，书本的一侧或两侧设有条形码或二维码；

S2. 将书本放置到存放系统的箱体内，调整第一开口的高度，使之只能通过底部的一本书本；

S3.第一识别器识别书本上的条形码或二维码后，启动行走系统，第三识别器根据地面预设轨迹识别行走，第四识别器根据地面预设条形码或二维码识别对应的人员信息；

S4. 第四识别器识别到与第一识别器相对应的人员信息后，驱动电机运行，转轮旋转，转轮驱动推板向书本直线运动，推板推动书本从第一开口移动到待取平台上；

S5. 待取平台上第二识别器识别到书本存在，推板处于收回位置后，驱动电机暂停运行，箱体内的上一本书下落；

S6. 待待取平台上的书本取走，重复S3-S5步骤；

S7. 发放完毕后，回到预设初始点。

本发明有如下有益效果：

1、根据第一识别器识别信息，通过行走系统送到对应的位置，通过弹出系统从第二开口将书本抵推出第一开口至待取平台上，该装置结构简单，书本分发方便，在分发的过程中，人员不需要移动或离开座位，只与各自的书本接触，装置自动将书本送到对应人员的手中，不存在拥挤或混乱。

2、箱体第一开口处的侧面设置纵向导槽，挡板活动的插入导槽中成为箱体的该侧面。对于不同厚度的书本，就需要整体第一开口的高度，使书本顺利通过，通用性、适应性更好。

3、弹出系统采用直线往复运动机构，结构简单，性能稳定。

4、行走系统包括安装在置物台的主动轮组和安装在弹出系统的被动轮组，两个主动轮通过两个单独的行走电机控制，转向灵活。

5、通过第一识别器、第二识别器、第三识别器、第四识别器，能够准确的将混乱放置的书本对应的发放到用户中，整个过程自动完成，能够在不影响正常课堂教学的同时，有序分发书本。

附图说明

图1为发明立体结构示意图。

图2为发明剖面结构示意图。

图3为本发明俯视结构示意图。

图4为本发明图2中A-A剖视结构示意图。

图5为本发明主动轮组结构示意图。

图6为本发明转轮结构示意图。

图7为本发明转轮与推板结构放大示意图。

图中，存放系统10，箱体11， 导槽111，定位件112， 挡板12， 待取平台14，第二识别器15，第三开口16，第二开口17，导向板18，第一开口19；

置物台20，第一识别器21，第三识别器25，第四识别器27；

弹出系统30，机架31， 推板32，滑块321，驱动电机33，转轮34，凹槽341；

行走系统40，主动轮22、23，行走电机24、25，传动轴26、27，被动轮35、36，被动轮35、36，连接轴37。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。

参见图1-7，一种书本自动发放装置，包括存放系统10和置物台20，所述存放系统10连接在置物台20的上方，存放系统10和置物台20的一侧设有弹出系统30，行走系统40安装于置物台20和弹出系统30的底部；所述存放系统10包括上侧开口的箱体11以及连接在箱体11底部一侧并伸出箱体11的待取平台14，箱体11位于待取平台14上方侧面设有第一开口19，相对第一开口19的另一侧设有第二开口17，底部设有第三开口16；所述第二开口17朝向弹出系统30；所述第三开口16设有能够识别图像的第一识别器21，待取平台14设有感知物品存在的第二识别器15。

存放系统10可以通过紧固件连接在置物台20的上方，也可以是一体化的设计，将预定位置设有二维码或条形码的书本放置到箱体11内，第一开口19的高度只允许位于最下面的一本书本通过，位于第三开口16下部的第一识别器21识别书本上二维码或条形码后，行走系统40启动，装置带着书本向预定位置运动，到达预定位置后，弹出系统30通过第二开口17将箱体11最下面的一本书本从第一开口19推出，上一本书落下，等待第一识别器21识别。第一开口19的出口处设有待取平台14，推出的书本进入待取平台14，在待取平台14上设置有感知物品存在的第二识别器15，当书本被推至到待取平台14后，第二识别器15便处于感知有物状态，将会在预定位置等待待取平台14上的书被取走。当书本被取走，第一识别器21启动，进行识别新的书本，进入下一个循环，装置可以根据预先设定的路径行走，例如空间定位网络图，装置中预设了人员位置分布的定位，行走系统40根据预设人员的定位，自主选择合适的路径，将书本送到对应书本信息的座位旁边，直到所有书本被取走。该装置结构简单，使用方便，在分发的过程中，人员不需要移动或离开座位，只与各自的书本接触，装置自动将书本送到对应人员的手中，不存在拥挤或混乱。第一识别器21可以是摄像头，通过对图像进行处理来识别图像中的信息内容，也可以是二维码或条形码的扫描仪，直接扫描条形码或二维码；第二识别器15可以是红外线的光幕装置，光幕之间有书本时，一侧的光幕就感应不到另一侧的光信号，也可以是重力传感器，通过书本的重量感知书本的存在，还可以是通过激光或超声波反射装置，有书本时，激光或超声波通过书本反射，感知书本存在，当然，使用的激光或超声波是微弱的，近距离的，对人体没有伤害。

在优选的方案中，第一识别器21为条形码和\或二维码识别器，例如深圳市翔智自动化科技有限公司的MS-3超小型条码扫描器；第二识别器15为重力传感器，例如DAYSNESOR0~3kg的微型重力传感器。

在优选的方案中，参见图1、2，所述箱体11第一开口19处的侧面设置纵向导槽111，挡板12活动的插入导槽111中成为箱体11的该侧面。对于不同厚度的书本，就需要整体第一开口19的高度，才能使书本顺利通过，通用性、适应性更好。挡板12与导槽111可以通过相互的凸点来定位，也可以是在导槽111内设置均布的凹坑，在挡板12两侧设置带有弹力的凸起，通过凸起与凹坑配合来实现挡板12的定位。

在优选的方案中，所述挡板12通过定位件112与导槽定位。结构简单，能够使挡板12固定在任意位置，通用性好。

在优选的方案中，参见图2、3、6、7，所述弹出系统30包括机架31及设置在机架上直线往复机构。结构简单，性能稳定。直线往复机构包括凸轮往复机构、偏心轮往复机构、曲臂连杆机构，通过与机架 31适配，均能应用到本发明中。

具体的，所述直线往复运动机构包括设置在机架31内的转轮34，转轮34的外圆周设置截面呈凸字型凹槽341，推板32一端设置与凹槽341滑动配合的滑块321与转轮34连接，所述第二开口17位于箱体11外侧设置导向板18，推板32另一端通过导向板18伸入第二开口17内；驱动电机33安装在机架31上，输出端伸入机架31连接在转轮34远离圆心的侧面上。该方案属于偏心轮往复机构的一种，结构简单。另外，在离旋转中心最近的边缘位置，在凹槽341上设置相应可拆卸安装的缺口，保证推板32的安装。

在优选的方案中，参见图2-5，所述行走系统40包括安装在置物台20的主动轮组和安装在弹出系统30的被动轮组；还包括安装在置物台20下端能够识别路径的第三识别器25，和能够识别图像的第四识别器27。结构简单，性能可靠，运行灵活。第三识别器25优选为寻迹传感器，例如TCRT5000红外反射传感器，识别地面预设的颜色轨道；第四识别器27第可以是摄像头，通过对图像进行处理来识别图像中的信息内容，也可以是二维码或条形码的扫描仪，直接扫描条形码或二维码，优选的，第四识别器27为条形码和\或二维码识别器，例如深圳市翔智自动化科技有限公司的MS-3超小型条码扫描器，能够识别颜色轨道两侧的条形码，以寻找书本的所有人。在地面设置粘贴有颜色的轨道和人员信息条形码或二维码，人员信息条形码便于粘贴和揭下，当人员位置更换后，人员信息条形码或二维码可卸下粘贴到人员新位置的轨道两侧，不需要重新定位和更改装置的内部的空间定位网络图，操作更加简单灵活。

在优选的方案中，参见图5，所述主动轮组包括位于置物台20两侧的主动轮22、23，主动轮22、23分别与行走电机24、25相连，或者分别通过传动轴26、27与行走电机24、25相连；所述被动轮组包括位于机架31两侧的被动轮35、36，被动轮35、36通过连接轴37与机架31轴连接，或者被动轮组为万向轮。两个主动轮通过两个单独的行走电机24、25控制，两个行走电机24、25同时运行，带动装置向前运行，行走电机24、25反向运行时，带动装置后退运行，当一个运行，另一个不运行时，也可以转向，当两个行走电机24、25反向的运行时，转向更灵活，效率更高。当被动轮组为万向轮时，结构更简单，相对于机架31两侧的被动轮35、36，转向更灵活。

在优选的方案中，驱动电机33，行走电机24、25，第一识别器21、第二识别器15、第三识别器25、第四识别器27通过电连与中央控制器连接，协调运行各电气元件的运行，置物台20可以为空心的箱体，用于放置上述电气元件和动力电源。

当然，对于没有粘贴条码或二维码新书的发放，可以通过中央控制器设置成按序发放，不需要识别书本上信息，按预设路径依次发放。

一种书本自动发放的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1. 初始状态，其中，托板32位于收回位置，即托板32的另一端不在箱体11空间内，不影响放置书本，书本的一侧或两侧设有条形码或二维码；

S2. 将书本放置到存放系统10的箱体11内，书脊朝向推板32方向，调整第一开口19的高度，使之只能通过底部的一本书本；

S3.第一识别器21识别书本上的条形码或二维码后，启动行走系统40，第三识别器25根据地面预设轨迹识别行走，第四识别器27根据地面预设条形码或二维码识别对应的人员信息；

S4. 第四识别器27识别到与第一识别器21相对应的人员信息后，驱动电机33运行，转轮34旋转，转轮34驱动推板32向书本直线运动，推板32推动书本从第一开口19移动到待取平台14上；

S5. 待取平台14上第二识别器15识别到书本存在，推板32处于收回位置后，驱动电机33暂停运行，箱体11内的上一本书下落；

S6. 待待取平台14上的书本取走，重复S3-S5步骤；

S7. 发放完毕后，回到预设初始点。

本发明的工作过程和原理：

初始状态下，托板32位于收回位置，书本的一侧或两侧设有条形码或二维码；将书本放置到存放系统10的箱体11内，书脊朝向推板32方向，调整第一开口19的高度，使之只能通过底部的一本书本；第一识别器21识别书本上的条形码或二维码后，启动行走系统40，第三识别器25根据地面预设轨迹识别行走，第四识别器27根据地面预设条形码或二维码识别对应的人员信息；第四识别器27识别到与第一识别器21相对应的人员信息后，驱动电机33运行，转轮34旋转，转轮34驱动推板32向书本直线运动，推板32推动书本从第一开口19移动到待取平台14上；待取平台14上第二识别器15识别到书本存在，推板32处于收回位置后，驱动电机33暂停运行，箱体11内的上一本书下落；待待取平台14上的书本取走，进入下一步骤，发放完毕后，回到预设初始点。

Claims (10)

1.一种书本自动发放装置，包括存放系统（10）和置物台（20），其特征在于：所述存放系统（10）连接在置物台（20）的上方，存放系统（10）和置物台（20）的一侧设有弹出系统（30），行走系统（40）安装于置物台（20）和弹出系统（30）的底部；所述存放系统（10）包括上侧开口的箱体（11）以及连接在箱体（11）底部一侧并伸出箱体（11）的待取平台（14），箱体（11）位于待取平台（14）上方侧面设有第一开口（19），相对第一开口（19）的另一侧设有第二开口（17），底部设有第三开口（16）；所述第二开口（17）朝向弹出系统（30），弹出系统（30）从第二开口（17）将书本抵推出第一开口（19）至待取平台（14）上；所述第三开口（16）设有能够识别图像的第一识别器（21），待取平台（14）设有感知物品存在的第二识别器（15）。

2.根据权利要求1所述的书本自动发放装置，其特征在于，所述第一识别器（26）为条形码和\或二维码识别器；第二识别器（15）为重力传感器。

3.根据权利要求1所述的书本自动发放装置，其特征在于，所述箱体（11）第一开口（19）处的侧面设置纵向导槽（111），挡板（12）活动的插入导槽（111）中成为箱体（11）的该侧面。

4.根据权利要求3所述的书本自动发放装置，其特征在于，所述挡板（12）通过定位件（112）与导槽定位。

5.根据权利要求1所述的书本自动发放装置，其特征在于，所述弹出系统（30）包括机架（31）及设置在机架上直线往复机构。

6.根据权利要求5所述的书本自动发放装置，其特征在于，所述直线往复运动机构包括设置在机架（31）内的转轮（34），转轮（34）的外圆周设置截面呈凸字型凹槽（341），推板（32）一端设置与凹槽（341）滑动配合的滑块（321）与转轮（34）连接，所述第二开口（17）位于箱体（11）外侧设置导向板（18），推板（32）另一端通过导向板（18）伸入第二开口（17）内；驱动电机（33）安装在机架（31）上，输出端伸入机架（31）连接在转轮（34）远离圆心的侧面上。

7.根据权利要求1所述的书本自动发放装置，其特征在于，所述行走系统（40）包括安装在置物台（20）的主动轮组和安装在弹出系统（30）的被动轮组；还包括安装在置物台（20）下端能够识别路径的第三识别器（25），和能够识别图像的第四识别器（27）。

8.根据权利要求7所述的书本自动发放装置，其特征在于，所述第三识别器（25）为寻迹传感器；第四识别器（27）为条形码和\或二维码识别器。

9.根据权利要求7所述的书本自动发放装置，其特征在于，所述主动轮组包括位于置物台（20）两侧的主动轮（22、23），主动轮（22、23）分别与行走电机（24、25）相连，或者分别通过传动轴（26、27）与行走电机（24、25）相连；所述被动轮组包括位于机架（31）两侧的被动轮（35、36），被动轮（35、36）通过连接轴（37）与机架（31）轴连接，或者被动轮组为万向轮。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的书本自动发放的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1. 初始状态，其中，托板（32）位于收回位置，书本的一侧或两侧设有条形码或二维码；

S2. 将书本放置到存放系统（10）的箱体（11）内，调整第一开口（19）的高度，使之只能通过底部的一本书本；

S3.第一识别器（26）识别书本上的条形码或二维码后，启动行走系统（40），第三识别器（25）根据地面预设轨迹识别行走，第四识别器（27）根据地面预设条形码或二维码识别对应的人员信息；

S4. 第四识别器（27）识别到与第一识别器（26）相对应的人员信息后，驱动电机（33）运行，转轮（34）旋转，转轮（34）驱动推板（32）向书本直线运动，推板（32）推动书本从第一开口（19）移动到待取平台（14）上；

S5. 待取平台（14）上第二识别器（15）识别到书本存在，推板（32）处于收回位置后，驱动电机（33）暂停运行，箱体（11）内的上一本书下落；

S6. 待待取平台（14）上的书本取走，重复S3-S5步骤；

S7. 发放完毕后，回到预设初始点。

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