AGV機器人分揀技術在圖書館的應用

宋佳健 張希明

摘要：如今越來越多的圖書館開始引進自動分揀系統以解決圖書分揀與流轉時效之間的矛盾。目前適用于圖書領域的自動分揀技術主要有移載分揀技術、交叉帶分揀技術、滑塊分揀技術和AGV機器人分揀技術。本文將主要對AGV機器人分揀技術在圖書館的應用進行探討。

關鍵詞：AGV機器人分揀技術;圖書館;應用

舒適的館舍環境、豐富的館藏文獻、便捷的借閱條件極大地刺激了讀者的閱讀需求。近些年來許多圖書館的辦證量、借閱量和還書量等關鍵指標屢創新高，但同時給圖書館管理特別是文獻架位管理帶來了極大挑戰，而架位管理的基礎就是文獻分揀。縱觀當前國內公共圖書館的文獻分揀，大多依靠人工完成，分揀任務十分繁重且含量金不高、時效性差，無法滿足文獻快速流轉的要求，從而在日益增長的文化需求與圖書館設施瓶頸之間產生了新的矛盾。為了緩解這種矛盾，越來越多的圖書館開始探索AGV機器人分揀技術，通過其來解決圖書快速分揀與縮短流轉時效的現實難題。

1 AGV機器人分揀技術

AGV機器人又叫運載式機器人，是一種最新式的分揀技術。它采用物流自動控制系統，在中央計算機的控制調度下，通過機器人運載車在電磁感應、磁導引或激光導引等多種導引方式，按照生產計劃沿著柔性可設定的工藝路徑，信標定位、位置計算或計算機視覺等方式無軌導引運行，自動地將貨物裝載運輸到指定的工位，完成物料裝卸運輸全自動化，并可完成特定作業要求，如裝卸、牽引、移載、轉向和升降等。與其他分揀技術相比，AGV機器人具有如下特點：（1）運行速度快，平均速度可達3米/秒。據測算，1000平米物流倉庫，采用300臺分揀機器人，每小時可完成近3萬件的分揀量。（2）能快速辨別每一個分揀物品的信息，自主完成稱重、讀碼、分揀等一系列工作流程。（3）具有多重安全防護功能，支持超聲波避障檢測、急停按鈕、碰撞防護海綿等多級安全防護，實現安全可靠的運動控制。（4）通過無線網絡通信對整個區域的運行情況和數據完成情況實時監控和交付，保證有效性和可靠性。（5）AGV機器人由于體積較小、高度靈敏和智能，通過多重系統算法，結合工業相機快速讀碼技術和機器人智能調度系統，以及基于大數據的智能入庫管理技術、智能揀貨、隨機儲存、智能分倉、調撥等，可以大幅提高分揀效率和自動化程度，降低出錯率，有效避免出現“暴力分揀”造成的圖書破損。AGV機器人最典型的應用當屬京東無人倉庫。由于其具有系統穩定、部署靈活、維護方便、單個機器人故障不影響整體等多重優勢，目前包括順豐、中國郵政EMS等都已經開始采用AGV機器人實現快遞物品的分揀。

2 AGV機器人分揀技術在圖書館的應用設計

2.1基本流程設計

AGV機器人圖書分揀平臺主要包含讀者還書區、機器人任務區、人機交互區。其中讀者還書區包括自助還書機以及圖書傳送帶，圖書傳送帶主要對兩臺分揀機器人從還書口接書起到一定的緩沖作用，保證讀者可以連續不斷地投遞圖書;機器人任務區包括機器人、鋼平臺、分揀格口、充電樁，機器人通過不同的引導方式如二維碼引導、視覺引導、激光引導等方式實現自動避障、避讓、充電;人機交互區包括換書箱區、人機交互屏幕、設備監控區等。讀者通過自助還書機還書后，圖書經過圖書傳送帶傳送，機器人與圖書傳送帶對接獲取圖書，然后按照圖書類型投遞到對應的分揀格口。當分揀格口的書箱裝滿后，館員將該類圖書拉走進行上架。

2.2分揀格口設計

AGV機器人圖書分揀最主要的任務是實現圖書的分揀，而將不同圖書進行分類，主要依靠將圖書投遞到不同的格口來實現，因此分揀格口的設計是否合理是AVG機器人圖書分揀的一個重要關鍵點。分揀格口的數量與場地條件以及整個分揀平臺的設計有關，因為AGV機器人的數量可以靈活增加，因此可以根據實際情況盡可能多地設計格口數量。分揀格口的分配一般按照圖書館的實際業務需求，可以根據歷年還書量，充分考慮區館和外館、總館和分館、部門、館藏地點、樓層、索書號等因素來初步擬定一個分配方案，在實際應用過程中再予以調整。除此以外，還要考慮備用格口的設置，用于處理找不到分類、格口圖書已達上限等異常情況。備用格口依據分揀格口的數量，有富余的情況下可以單獨設置，在分揀格口不多的情況下，可以考慮與還書量不多但需要獨立的圖書類型合并。還可以考慮選擇不固定的格口分配方式，適用于批量圖書分揀，根據批量圖書的類型預判，采用更符合此批圖書的格口配置策略，以達到最理想的分揀效果。另外對于還書量較小的格口，在技術條件允許的條件下，可以將格口一分為二，左邊投遞一類圖書，右邊投遞一類圖書。通過這些方式，變相擴充分揀格口數量，使得分揀結果更為精細。鋼平臺上有多個分揀格口，有的格口離還書口比較近，有的格口比較邊緣，將還書量大的格口布局在整個鋼平臺的中心和交通樞紐地帶，可以縮短機器人在圖書傳送帶與格口之間的行程，也不會引起交通堵塞。不同類型的分揀格口“吞吐量”相差很大，有的很快就滿了，有的很長時間才會填滿。因此每個分揀格口的滿箱量可以根據實際情況設置不一，讓相對沒那么快滿的書箱在一周或者一天達到滿箱，提醒館員換箱，提升圖書上架流轉率。

2.3分揀效率設計

2.3.1調度策略

分揀速度最核心的是機器人分揀的速度，這涉及到機器人的調度策略、機器人路徑規劃、機器人自主充電策略等算法調度能力。幾個調度算法之間配合越好，整體調度效率才越高。如果算法較差，則容易出現機器人大擁塞的問題。

2.3.2環節銜接

AGV機器人分揀圖書整個流程涉及到多個環節的銜接，容易出現問題的是圖書移動過程的卡住掉落、機器人偏離軌道及故障、書箱未及時清空等問題。一個環節或銜接出現問題，就可能導致部分或者整個系統停止運營，直到解決問題才能恢復運營。在設計整個工作流程時，盡量簡化步驟，精確參數，實時監控，減少銜接上的問題。

2.3.3緩沖性

AGV系統的緩沖性設置是系統的柔性設置，可以通過設置圖書緩沖帶、機器人緩沖區、書箱緩沖閾值等多方面，對可能會出現銜接滯后的部分增加緩沖區，從一定程度上緩解局部停止演變為全部停止的情況。AGV機器人分揀平臺是一個整體系統，需要在實踐中不斷調整算法、策略、參數，機器人的數量、格口的數量也需與空間匹配，才能將整個平臺的效能發揮到最大，并減少故障引發的全面停擺。

2.4人機交互設計

AGV機器人圖書分揀存在讀者與該平臺的交互，還有館員與平臺的交互。讀者的交互相對比較簡單，僅還書業務。館員與平臺的交互包括接收到換箱指令、換箱后通知平臺、提前換箱通知平臺、監控平臺運轉情況等方面。利用AGV機器人進行圖書分揀，改變了原有的圖書流轉流程，需要對全館的還書、分揀、上架業務重新整合，人機交互設計需要人性化、便捷化、智能化。

3結束語

AGV機器人分揀技術作為一種最新型的自動分揀技術，在圖書館行業的使用并不多，但相比其他分揀技術，它擁有部署靈活、維護方便等特點，更能夠精準地完成大量分揀工作，而且受到的限制更少，更符合我國公共圖書館未來發展的趨勢與需求。相信在以后我國公共圖書館的建設發展中，這項技術將得到普及應用。

參考文獻

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