[发明专利]基于双光栅的图书抓取机械手二次精确定位系统及其方法

权利要求书

1.一种基于双光栅的图书抓取机械手二次精确定位系统，包括书架（1）、图书抓取车（2）、车架、控制系统，所述的书架包括多层书架层板（101），所述的图书抓取车（2）上分别安装有图书抓取机械手（201）、机械手竖向运动驱动电机（202）、机械手竖向运动传动装置（203）、机械手横向运动驱动电机（204）、机械手横向运动传动装置（205）、水平滑台（206）、一次定位激光传感器（207），水平滑台（206）上安装有机械手前后运动组件（209）；其特征在于：图书抓取机械手（201）上还安装有二次定位激光传感器（208）；最底层书架层板（101）的下方设置有安装在书架上的一次定位光栅（3），每层书架层板（101）上的每个架位均设置有二次定位光栅（4）；所述的图书抓取机械手（201）的底部直接横跨连接在机械手前后运动组件（209）上。

2.根据权利要求1所述的基于双光栅的图书抓取机械手二次精确定位系统，其特征在于：所述的机械手前后运动组件（209）包括前后运动导轨（2091）、前后运动丝杆（2092）、前后驱动电机（2093），所述的前后运动导轨（2091）、前后运动丝杆（2092）、前后驱动电机（2093）分别固定在水平滑台（206）上，前后驱动电机（2093）的输出轴直接与前后运动丝杆（2092）连接，所述的图书抓取机械手（201）的底部通过滑块套接在前后运动导轨（2091）上，且图书抓取机械手（201）还通过前后运动丝杆螺母与前后运动丝杆（2092）相连接。

3.根据权利要求1或2所述的基于双光栅的图书抓取机械手二次精确定位系统，其特征在于：所述的机械手竖向运动驱动电机（202）、机械手横向运动驱动电机（204）以及机械手前后运动驱动电机（2093）为步进电机或伺服电机。

4.根据权利要求1或2所述的基于双光栅的图书抓取机械手二次精确定位系统，其特征在于：一次定位光栅（3）和二次定位光栅（4）按相同规律均匀设置或根据不同书厚非均匀设置。

5.根据权利要求4所述的基于双光栅的图书抓取机械手二次精确定位系统，其特征在于：所述的二次定位光栅（4）略超前于一次定位光栅（3）一定距离错位设置。

6.一种基于双光栅的图书抓取机械手二次精确定位方法，该方法包括步骤S1系统初始化、步骤S2系统运行，其特征在于：所述的步骤S1系统初始化包括如下内容：

S11、采样横向位置数据：

通过一次定位激光传感器扫描最底层书架层板下方的一次定位光栅（3），对书架横向每一个光栅位置数据进行采样并存储，采样的横向位置数据包含光学数据和驱动机械手横向运动驱动电机的脉冲数据，每一个采样的横向位置数据与书架横向的每一个架位相对应，根据该采样的横向位置数据构造驱动机械手横向运动驱动电机变频器加速、匀速和减速的梯形运行模式，从而保证图书抓取机械手横向运行平稳，该横向位置数据作为机械手一次横向定位的依据；

S12、采样竖向位置数据：

对书架竖直方向每层的书架层板（101）按两端和中间三个采样点进行采样获得三个点的竖向位置数据，采样的竖向位置数据包含光学数据和驱动机械手竖向运动驱动电机的脉冲数据，其余架位的竖向位置数据由三个采样点的数据采用线性或二次插值法运算获得，根据插值运算获得的各架位竖向位置数据构造驱动机械手竖向运动驱动电机变频器加速、匀速和减速的梯形运行模式，从而保证图书抓取机械手竖向运行平稳，该竖向位置数据作为每个架位竖直定位的依据；

所述的步骤S2系统的运行包括如下内容：

S21、一次定位：

系统正常运行后，控制系统根据给出的架位号取出相应的横向位置数据、竖向位置数据，分别构造机械手横向、竖向运动驱动电机变频器的梯形运行模式驱动机械手横向运动驱动电机、竖向运动驱动电机带动图书抓取机械手到达相应的位置，完成系统的一次定位；

S22、二次精确定位：

控制系统控制二次定位激光传感器开始工作，并减小机械手横向运动驱动电机的运行速度继续驱动机械手闭环扫描书架层板上相应架位的二次定位光栅（4），一旦二次定位激光传感器获得相应架位二次定位光栅的反馈信号，控制系统控制机械手横向运动驱动电机停止，完成系统的精确二次定位；

S23、实现取书或还书动作：

最后再通过控制系统控制前后运动组件前后运动，带动图书抓取机械手的前伸或后退，以实现取书或还书动作。