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申请/专利权人：深圳市飞研智能科技有限公司

摘要：本发明公开了一种基于无人机补充智能无人书柜书籍的方法及装置，智能无人书柜分为若干层，每层分割层扇形书格来容纳书本，通过步进电机驱动来转动。每部无人机单次可运输一本书籍，用于无人机补充智能无人书柜书籍的货架可以在书本运输过程中有效夹持并实现自动投放。将无人机和智能无人书柜相结合，通过智能无人机进行书籍的运输以及投递，有效快速对智能无人书柜进行书籍补充。无人机补充书籍过程中充分考虑了无人机配送站与待补充书籍的智能无人书柜距离信息，实现智能配送，有效节约能耗并提交补给效率。

主权项：1.一种基于无人机补充智能无人书柜书籍的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：智能无人书柜将各书格中书籍存储状态信息以及智能无人书柜坐标信息发送到远程服务器，所述书籍存储状态信息包括空书格位于书柜的层数以所在层的具体位置；步骤2：所述服务器根据收到的智能无人书柜上传的书籍存储状态信息生成补充书籍清单，并根据距离所述智能无人书柜最近的若干个无人机配送站存书情况，将所述补充书籍清单发送给其中一个站点，或拆分成若干份后发送给对应的若干个站点；步骤3：所述无人机配送站将对应书籍转载到无人机的货架上，无人机根据所述智能无人书柜坐标信将对应书籍运送到对应智能无人书柜顶部，并通过无线通讯模块与所述智能无人书柜建立通讯链路，所述智能无人书柜进行ID识别后，开始无人机投递书籍到所述智能无人书柜对应书格的步骤；步骤4：投递完成后，所述无人机返回无人机配送站，所述智能无人书柜更新各书格中书籍存储状态信息并上传到所述远程服务器。

全文数据：一种基于无人机补充智能无人书柜书籍的方法及装置技术领域[0001]本发明涉及一种基于无人机补充智能无人书柜书籍的方法及装置。背景技术[0002]现有的图书馆系统，由于图书馆较少，用户借书和还书都需要途径很长的距离，十分浪费时间。针对该问题，目前市场上出现了无人值守的图书馆柜子，但往往占地面积较大，若单纯的缩小尺寸将会减少可容纳书籍量。同时，现有的无人值守的图书馆柜子，均是每个书本单独设置一个容纳柜体，并单独配有门锁，没有合理利用锁具以及空间。同时，这些智能柜需要补充书籍的时候，都需要人工进行操作。无论是户外的智能书柜还是室内的智能书柜，当书柜缺少书籍或是需要更换的时候，都必须人工到达现场进行书籍的更换、效率低，无法做到快速的更新和补充。发明内容[0003]发明目的：针对上述现有技术，提出一种基于无人机补充智能无人书柜书籍的方法及装置，实现智能无人书柜书籍自动补充。[0004]技术方案:一种基于无人机补充智能无人书柜书籍的方法，包括如下步骤：[0005]步骤1:智能无人书柜将各书格中书籍存储状态信息以及智能无人书柜坐标信息发送到远程服务器，所述书籍存储状态信息包括空书格位于书柜的层数以所在层的具体位置；[0006]步骤2:所述服务器根据收到的智能无人书柜上传的书籍存储状态信息生成补充书籍清单，并根据距离所述智能无人书柜最近的若干个无人机配送站存书情况，将所述补充书籍清单发送给其中一个站点，或拆分成若干份后发送给对应的若干个站点；[0007]步骤3:所述无人机配送站将对应书籍转载到无人机的货架上，无人机根据所述智能无人书柜坐标信将对应书籍运送到对应智能无人书柜顶部，并通过无线通讯模块与所述智能无人书柜建立通讯链路，所述智能无人书柜进行ID识别后，开始无人机投递书籍到所述智能无人书柜对应书格的步骤；[0008]步骤4:投递完成后，所述无人机返回无人机配送站，所述智能无人书柜更新各书格中书籍存储状态信息并上传到所述远程服务器。[0009]进一步的，所述步骤2中，当距离所述智能无人书柜最近的一个站点缺少所述补充书籍清单上的一本或多本书籍时，在该站点所缺书籍清单发送到距离所述智能无人书柜第二近的无人机配送站，所述第二近的无人机配送站再次进行书籍清单与存书情况比对，并将第二近的无人机配送站所缺书籍清单至第二近的无人机配送站，依次顺序进行，并以距离所述智能无人书柜距离阈值作为限制，当顺序进行到无人机配送站距离大于所述阈值时，将未完成分配的所述补充书籍清单中所缺书籍信息回传到所述远程服务器。[0010]一种基于无人机补充书籍的智能无人书柜，包括圆柱形柜体，通过沿高度方向设置的多个间隔层将所述圆柱形柜体分为若干层书柜，所述间隔层设有步进电机和传动机构，每层书柜的底部设有旋转平台，每层书柜的侧面柜体上设有柜门，每一层书柜被若干个一侧连接在所述书柜中心轴线的隔板分为大小均匀的若干个扇形书格，其中一个扇形书格穿过间隔层并连通下一层书柜，所述无人书柜顶部设有连通最顶层书柜的书籍补充口，所述书籍补充口设置电动门；所述步进电机通过所述传动机构驱动所述旋转平台转动;所述柜体底部设有主控制器，以及连接所述主控制器的步进电机驱动器以及通讯模块。[0011]进一步的，所述旋转平台的下表面中央设置竖杆，所述竖杆远离所述旋转平台的一端设有推力球轴承，所述旋转平台的下表面固定有圆环形外齿轮，所述步进电机通过端部的齿轮与所述圆环形外齿轮连接，在所述旋转平台的下表面并位于所述圆环形外齿轮内侧沿圆周设置若干支架，所述支架底部设有滚轮;所述推力球轴承置于所述间隔层底部的推力球轴承支座上，所述滚轮与所述间隔层底部接触。[0012]一种基于无人机补充书籍的智能无人书柜，所述间隔层为金属板，所述书柜柜门上设有RFID读取器，用于读取带RFID芯片的数据信息，并将书格位置信息以及放入其中的书籍信息关联后存储到所述主控制器。[0013]一种用于无人机补充智能无人书柜书籍的货架，包括水平固定在无人机底部的转轴，所述转轴的一端设有螺纹，固定在无人机上的电机驱动祸轮，所述渦轮所述转轴的螺纹啮合，所述无人机底部还固定有书籍夹持部，所述书籍夹持部位于所述转轴的下方。[0014]进一步，所述书籍夹持部包括相对设置的倒V型弹性夹片，位于相对内侧的所述V型弹性夹片的侧边为自由端，另一侧边固定连接;在所述V型弹性夹片底端设有位移传感器，所述位移传感器输出信号到所述电机控制电路。[0015]有益效果:本发明的一种基于无人机补充智能无人书柜书籍的方法，将无人机和智能无人书柜相结合，通过智能无人机进行书籍的运输以及投递，有效快速对智能无人书柜进行书籍补充。无人机补充书籍过程中充分考虑了无人机配送站与待补充书籍的智能无人书柜距离信息，实现智能配送，有效节约能耗并提交补给效率。[0016]—种基于无人机补充书籍的智能无人书柜，整体为圆柱形结构，并分为若干层，每层分割层扇形书格来容纳书本，扇形结构页有助于竖直固定书本，防止书本卷边等。每一层书柜都具有独立的步进电机驱动来转动，通过控制步进电机可以准确的将特定书柜转动到柜门位置，以便用户取书，从而实现了空间的高效利用，相对于市面上的无人书柜，在保证书籍容纳量的前提下，大大的节省了整体书柜体积。层与层之间设有连通的书格，方便无人机补给书籍时能够分配到对应的每一层。[0017]—种用于无人机补充智能无人书柜书籍的货架，每部无人机单次可运输一本书籍，书籍通过穿过书籍固定孔的转轴以及书籍夹持部固定，无人机到达智能无人书柜并悬停到对应位置后，通过电机驱动转轴从书籍固定孔中退出，书籍可在重力的作用下落入^能无人书柜的书格中，完成书籍自动补充。附图说明[0018]图1为基于无人机补充书籍的智能无人书柜的结构示意图；[0019]图2为单层书柜的书格结构剖面示意图；[0020]图3为用于无人机补充智能无人书柜书籍的货架构示意图。具体实施方式[0021]下面结合附图对本发明做更进一步的解释。[0022]如图1所示，一种基于无人机补充书籍的智能无人书柜，其柜体为圆柱形结构，柜体侧面还设有触摸屏，通过沿高度方向设置的多个间隔层11将圆柱形柜体分为3层书柜8以及一个底座9。无人书柜每层都是相对独立的机构，每层书柜的侧面柜体上设有用于取书的竖向柜门10,每层书柜的拒门10上设有RFID读取器。[0023]在每个间隔层11中均设有步进电机和传动机构。每层书柜8的底部设有旋转平台，圆形旋转平台上表面的空间由一侧连接在书柜中心轴线的隔板分为24个大小一致的扇形书格12,即每个书格12为15度弧度的扇形空间，如图2所示。当书格12中的书籍带有RFID芯片时，为了防止RFID读取器的误动作，隔板采用金属材料制备，起到良好的屏蔽作用。圆形旋转平台的下表面中央设置竖杆，竖杆远离旋转平台的一端设有推力球轴承，旋转平台的下表面固定有圆环形外齿轮，圆环形外齿轮的直径接近旋转平台的直径。间隔层底部中央位置设有推力球轴承支座，旋转平台通过推力球轴承置于该支座上。步进电机设置在间隔层外侧面，步进电机通过端部的齿轮与圆环形外齿轮连接，实现步进电机通过圆环形外齿轮带动单层书柜的转动。[0024]无人书柜顶部设有连通最顶层书柜的书籍补充口，书籍补充口设置电动门。三层书柜中，每层都具有一个穿过间隔层并连通下一层书柜的书格，以便于从智能无人书柜顶部投放书籍时能够直接投入到最底层书柜的对应书格中。柜体底部设有主控制器，以及连接主控制器的步进电机驱动器以及通讯模块。[0025]上述结构中，在旋转平台的下表面并位于圆环形外齿轮内侧沿圆周设置若干支架，支架底部设有滚轮，滚轮与所述间隔层底部接触。当单层书柜摆满书本时，其具有较大的质量，为了减小步进电机的驱动功率，通过推力球轴承配合滚轮的设计，大大减小了转动时的摩擦力，从而减小了步进电机的负载功率。[0026]书柜柜门上设有的RFID读取器能够读取带RFID芯片书籍的数据信息，并将书格位置信息以及放入其中的书籍信息关联后存储到主控制器。当通过触摸屏选择任意一本书时，通过驱动步进电机带动书柜旋转特定的角度，直至对应书本达到柜门处停止，借书者从柜门处取走书本即可。在还书时，同样通过过触摸屏选择书本的信息，主控制器即控制步进电机工作，将对应书格旋转到柜门处，当柜门上的RFID读取器检测到书本放入书格后，控制圆形转盘转动角度，仅需要将没有书本的书格旋转到柜门处，或者在24个书格中选择一个书格安装柜门即可。[0027]如图3所示，一种用于无人机补充智能无人书柜书籍的货架，在无人机底部水平固定转轴3,转轴3的一端设有螺纹，转轴的其余部分外部光滑。固定在无人机上的电机1驱动涡轮2,涡轮2与转轴3的螺纹啮合，涡轮连接在电机的转轴上，当电机正转或反转时，涡轮带动转轴沿轴向前后运动，即将旋转运动转换成直线运动。[0028]在无人机底部还固定有书籍夹持部4,书籍夹持部4位于转轴3的下方。书籍夹持部4为相对设置的两个倒V型弹性夹片，位于相对内侧的V型弹性夹片的侧边为自由端，另一侧边固定连接在无人机或支架上。在V型弹性夹片底端设有位移传感器5,位移传感器5输出信号到电机1控制电路。[0029]一种用于无人机补充智能无人书柜书籍的货架，每部无人机单次可运输一本书籍，书籍6通过穿过书籍固定孔7的转轴以及书籍夹持部4固定，无人机到达智能无人书柜并悬停到对应位置后，通过电机1驱动转轴3从书籍固定孔7中退出，书籍6可在重力的作用下落入智能无人书柜的书格12中，完成书籍自动补充。[0030]为了实现无人机精准的从书柜顶部补充书籍，无人机集成多种定位技术，包括GPS定位、机器视觉定位、超声波定位、激光定位、差分GPS定位等，利用上述现有定位技术，无人机定位误差维持在厘米级。[0031]基于上述装置的一种基于无人机补充智能无人书柜书籍的方法，包括如下步骤：[0032]步骤1:智能无人书柜将各书格中书籍存储状态信息以及智能无人书柜坐标信息发送到远程服务器，书籍存储状态信息包括空书格位于书柜的层数以所在层的具体位置。[0033]步骤2:服务器根据收到的智能无人书柜上传的书籍存储状态信息生成补充书籍清单，并根据距离智能无人书柜最近的若干个无人机配送站存书情况，将补充书籍清单发送给其中一个站点，或拆分成若干份后发送给对应的若干个站点。[0034]该步骤中，当距离智能无人书柜最近的一个站点缺少补充书籍清单上的一本或多本书籍时，在该站点所缺书籍清单发送到距离智能无人书柜第二近的无人机配送站，第二近的无人机配送站再次进行书籍清单与存书情况比对，并将第二近的无人机配送站所缺书籍清单至第二近的无人机配送站，依次顺序进行，并以距离智能无人书柜距离阈值作为限制，当顺序进行到无人机配送站距离大于阈值时，将未完成分配的补充书籍清单中所缺书籍信息回传到远程服务器。其中，阈值主要根据无人机单次有效往返距离来设定，当最近的几个无人机配送站都缺少书籍时，由工作人员根据清单定期补充至无人机配送站或无人书柜。[0035]步骤3:无人机配送站的工作人员将对应书籍转载到无人机的货架上，无人机根据智能无人书柜坐标信将对应书籍运送到对应智能无人书柜顶部，并通过无线通讯模块与智能无人书柜建立无线通讯链路，当智能无人书柜对无人机进行ID识别后，控制顶部书籍补充口的电动门打开，开始无人机投递书籍到智能无人书柜对应书格的步骤。[0036]具体的，智能无人书柜会提前接收到书籍配送信息，并当与无人机建立无线通讯链路后，智能无人书柜的主控制器就根据目前柜中书籍信息确认需要补充书籍书格所在层数以及具体书格位置。若需补充最上层书格，即只需将对应书柜转动到书籍补充口位置即可。若需补充第二层书格，则需要将第一层连通下一层的书格转动并对准书籍补充口，将待补充书籍的第二层书格旋转并对准书籍补充口，第三层书柜补充书籍步骤类似。[0037]无人机基于视觉定位等技术确认书籍补充口位置并调整自身姿态，将书籍夹持部4夹持的书籍对准书籍补充口后，控制无人机垂直下降。当V型弹性夹片底端设有位移传感器5接触到智能无人书柜的顶部时，位移传感器发送信号到电机1控制电路，此时可以确认无人机正确的将书籍放入了书籍补充口，电机控制电路得到该信号后控制转轴3从书籍的书籍固定孔7退出，书籍利用自身重力落入书格中，然后关闭书籍补充口的电动门。需要说明的是，无人机底部的书籍夹持部4主要是用于在无人机运输书籍过程中，保持无人机姿态用，其对书籍的夹持力小于书本自身的重力。[0038]步骤4:投递完成后，无人机返回无人机配送站，智能无人书柜更新各书格中书籍存储状态信息并上传到远程服务器。[0039]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

权利要求：1.一种基于无人机补充智能无人书柜书籍的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1:智能无人书柜将各书格中书籍存储状态信息以及智能无人书柜坐标信息发送到远程服务器，所述书籍存储状态信息包括空书格位于书柜的层数以所在层的具体位置；步骤2:所述服务器根据收到的智能无人书柜上传的书籍存储状态信息生成补充书籍清单，并根据距离所述智能无人书柜最近的若干个无人机配送站存书情况，将所述补充书籍清单发送给其中一个站点，或拆分成若千份后发送给对应的若干个站点；步骤3:所述无人机配送站将对应书籍转载到无人机的货架上，无人机根据所述智能无人书柜坐标信将对应书籍运送到对应智能无人书柜顶部，并通过无线通讯模块与所述智能无人书柜建立通讯链路，所述智能无人书柜进行ID识别后，开始无人机投递书籍到所述智能无人书柜对应书格的步骤；步骤4:投递完成后，所述无人机返回无人机配送站，所述智能无人书柜更新各书格中书籍存储状态信息并上传到所述远程服务器。2.根据权利要求1所述的基于无人机补充智能无人书柜书籍的方法，其特征在于，所述步骤2中，当距离所述智能无人书柜最近的一个站点缺少所述补充书籍清单上的一本或多本书籍时，在该站点所缺书籍清单发送到距离所述智能无人书柜第二近的无人机配送站，所述第二近的无人机配送站再次进行书籍清单与存书情况比对，并将第二近的无人机配送站所缺书籍清单至第二近的无人机配送站，依次顺序进行，并以距离所述智能无人书柜距离阈值作为限制，当顺序进行到无人机配送站距离大于所述阈值时，将未完成分配的所述补充书籍清单中所缺书籍信息回传到所述远程服务器。3.—种基于无人机补充书籍的智能无人书柜，其特征在于:包括圆柱形柜体，通过沿高度方向设置的多个间隔层将所述圆柱形柜体分为若干层书柜，所述间隔层设有步进电机和传动机构，每层书柜的底部设有旋转平台，每层书柜的侧面柜体上设有柜门，每一层书柜被若干个一侧连接在所述书柜中心轴线的隔板分为大小均匀的若干个扇形书格，其中一个扇形书格穿过间隔层并连通下一层书柜，所述无人书柜顶部设有连通最顶层书柜的书籍补充口，所述书籍补充口设置电动门；所述步进电机通过所述传动机构驱动所述旋转平台转动；所述柜体底部设有主控制器，以及连接所述主控制器的步进电机驱动器以及通讯模块。4.根据权利要求3所述的基于无人机补充书籍的智能无人书柜，其特征在于:所述旋转平台的下表面中央设置竖杆，所述竖杆远离所述旋转平台的一端设有推力球轴承，所述旋转平台的下表面固定有圆环形外齿轮，所述步进电机通过端部的齿轮与所述圆环形外齿轮连接，在所述旋转平台的下表面并位于所述圆环形外齿轮内侧沿圆周设置若干支架，所述支架底部设有滚轮;所述推力球轴承置于所述间隔层底部的推力球轴承支座上，所述滚轮与所述间隔层底部接触。5.根据权利要求3或4所述的基于无人机补充书籍的智能无人书柜，其特征在于:所述间隔层为金属板，所述书柜柜门上设有RFID读取器，用于读取带RFID芯片的数据信息，并将书格位置信息以及放入其中的书籍信息关联后存储到所述主控制器。6.—种用于无人机补充智能无人书柜书籍的货架，其特征在于:包括水平固定在无人机底部的转轴3，所述转轴3的一端设有螺纹，固定在无人机上的电机（1驱动涡轮⑵，所述涡轮2所述转轴3的螺纹啮合，所述无人机底部还固定有书籍夹持部4，所述书籍夹持部⑷位于所述转轴⑶的下方。7.根据权利要求6所述的用于无人机补充智能无人书柜书籍的货架，其特征在于:所述书籍夹持部4包括相对设置的倒V型弹性夹片，位于相对内侧的所述V型弹性夹片的侧边为自由端，另一侧边固定连接;在所述V型弹性夹片底端设有位移传感器5，所述位移传感器⑸输出信号到所述电机⑴控制电路。

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