我们要应用自动借还书系统将传统的图书馆升级为自动化图书馆，其技术要建立在通信、物联网、自动化、计算机逻辑处理的基础上，智能化、经济化地对借还书系统进行合理的设计与规划，才能设计出与之相应的现代化图书馆自动借还书系统，需要像人一样具有视觉、运动操作、思维逻辑等类似的功能，结合现有的科学技术并综合视觉识別技术、机械手技术以及导航定位技术等方面相关的图书文献，找出制约自动借还书系统发展设计的关键技术、影响因素以及解决措施。

在自动借还书系统工作中，为了保证工作时对图书夹取的需要，选择利用机械手工作技术对图书进行夹取：同时在夹取图书时，机械手主要负责在Z轴上移动来进行对图书的夹取，只能在 X、Y坐标上移动较短距离，因此负责对机械手进行搬运的搬运机构应当利用导航定位技术，来移动到指定的X、Y坐标，准确定位到达图书所在位置。最后机械手在取书时，由于图书的摆放和存入位置会有相对误差，因此应当利用视觉识别技术对图书进行识别，以保证图书抓取的可靠性，同时利用人脸识别，保证借还书时的效率得以提升。

 自动借还书机器人按功能可分为两部分，一部分是负责图书抓取和放回的机械手，另一部分是负责搬运机械手和图书的搬运机构。机械手负责在借还书时对图书进行抓取和放回，保证抓取的稳定性和可靠性；搬运机构负责在收到借还书指令时，搬运机械手到达前台或书柜前，让机械手能在指定位置进行工作。
  1.机械手末端夹取机构设计

如果说机械臂是人类的手臂和骨架，那么机械手的末端夹取机构就是手指，具有运动和连带机构，并且附带着压力、识别等传感器，这些传感器可以实时接受物体状态信息以及夹取机构的加持力度大小，使其可以用正确的角度将夹取钳插入图书间的缝隙并且使用合适的力度进行夹取，保证书籍在取书以及放书的运动过程中保持稳定。

2.搬运机构传动部分设计

搬运机构采用蜗轮蜗杆进行传动，蜗轮蜗杆通常是一个用于向垂直进行相交轴之间的传动提供大的角速度减速比。蜗轮齿顶面设计做成中凹形状以适配蜗杆曲率，目的是要形成先接触而不是点接触。然而由于蜗轮蜗杆传动机构中存在齿间有较大滑移速度的缺点，正像交错轴斜齿轮产品那样。工作原理：蜗轮蜗杆传动的两个轴相互交叉并彼此垂直；蜗杆可以看作是个螺旋，沿着圆柱体有一个齿（单个头）或几个齿（长）。蜗轮就像一个斜的齿轮但它的齿覆盖着蜗轮。在啮合时，蜗杆转动，驱动蜗轮转动一个齿或几个齿，因此蜗轮蜗杆传动速比=蜗杆的头数/蜗轮的齿数。

3.搬运机构行走部分设计

搬运机构采用轮式行走，这里采用麦克纳姆轮，这种全方位移动方式是基于一个有许多位于机轮周边的轮轴的中心轮的原理上，这些成角度的周边轮轴把一部分的机轮转向力转化到一个机轮法向力上面。依靠各自机轮的方向和速度，这些力的最终合成在任何要求的方向上产生一个合力矢量从而保证了这个平台在最终的合力矢量的方向上能自由地移动，而不改变机轮自身的方向。