文山東省濟寧市第一中學(xué) 宋振寧

針對現(xiàn)今圖書館管理中遇到的不便，我對圖書館書架的結(jié)構(gòu)進行了創(chuàng)新設(shè)計，使書架具有定位圖書的功能，還構(gòu)建了查詢終端對書架進行綜合管理，建立數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，根據(jù)讀者的查詢指令查找書籍信息，并向書架傳遞信息，幫助讀者迅速定位書架，找到目標(biāo)圖書。

一、項目原理

書架采用柱形結(jié)構(gòu)，每隔一段距離設(shè)有一個圓形托盤，可將書放在托盤上。每個書架放同一種類的書，共有5層，所放的書由上到下依次增厚。書架上有擋板，每本書均由擋板分開固定。托盤上有較小突起以輔助分隔及固定書本。

書架整體是一個可旋轉(zhuǎn)的分層支架，中間的軸通過同步電機經(jīng)減速齒輪驅(qū)動后可以旋轉(zhuǎn)。

在兩層之間，轉(zhuǎn)軸將不同高度的擋板固定，以分隔每本書，實現(xiàn)對每本書的精確定位，方便機器人完成圖書的歸還，或幫助讀者找到想要的書。擋板高度按螺旋形增加，便于固定不同高度的圖書。

書架內(nèi)部有電機控制模塊、同步電機、減速齒輪以及電子標(biāo)簽角度控制裝置。

自動旋轉(zhuǎn)書架總體效果如圖1所示，圖2為其局部圖，圖3為其結(jié)構(gòu)圖。

圖1 自動旋轉(zhuǎn)書架總體效果圖

圖2 自動旋轉(zhuǎn)書架局部圖

圖3 自動旋轉(zhuǎn)書架結(jié)構(gòu)圖

二、工作流程

1.查詢終端/機器人通過發(fā)射器向書架發(fā)出請求，書架內(nèi)部的接收裝置接收請求，并將信號發(fā)送給電機驅(qū)動裝置（單片機）。

2.電機驅(qū)動裝置控制同步電機，在減速齒輪的配合下轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸內(nèi)壁設(shè)計為齒輪狀，可在電機齒輪的帶動下實現(xiàn)減速，并帶動書架轉(zhuǎn)動。根據(jù)接收的請求，電機轉(zhuǎn)動合適的角度，讓讀者需要的書面對讀者，方便取閱。

3.通過在轉(zhuǎn)盤上刻線加紅外線記數(shù)的方式，精確控制轉(zhuǎn)動角度。

4.書架底部的紅外線發(fā)射口可輔助機器人準(zhǔn)確定位。

5.機器人定位到書架后，根據(jù)書籍的放置信息，通過機械臂把書籍送到指定高度，書架可配合機器人接納書籍。

當(dāng)發(fā)生停電或機械故障等意外時，讀者可轉(zhuǎn)動書架尋找圖書。

三、創(chuàng)新點

1.采用柱形書架結(jié)構(gòu)

書架采用柱形結(jié)構(gòu)而非傳統(tǒng)的立方體結(jié)構(gòu)，通過自動轉(zhuǎn)動方式提高查找書籍的效率。

將書籍按照厚度、高度排列，放上書籍后的書架呈螺旋形，新穎美觀。將查詢終端作為書架的附件，使二者一體化。

查詢系統(tǒng)內(nèi)置控制系統(tǒng)，能控制書架轉(zhuǎn)動，可幫助讀者快速找到圖書，并輔助機器人定位。

2.引入電子標(biāo)簽

引入RFID（電子標(biāo)簽）進行圖書識別及信息存儲。電子標(biāo)簽體積小、容積大，可存儲書籍的種類、厚度、所在位置等信息。