AGV智能分揀在公共圖書館應(yīng)用普適性分析

章曉紅

關(guān)鍵詞：AGV智能分揀系統(tǒng);公共圖書館;普適性

摘 要：文章簡述了AGV技術(shù)的原理以及發(fā)展與應(yīng)用，并以深圳市寶安區(qū)圖書館的AGV智能分揀項(xiàng)目為例，分析了AGV智能分揀系統(tǒng)在公共圖書館應(yīng)用的普遍適用性，以期為公共圖書館的圖書智能分揀業(yè)務(wù)提供有益的參考。

中圖分類號(hào)：G258.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-1588（2021）03-0015-03

公共圖書館豐富的館藏資源、舒適的閱讀環(huán)境以及便捷的借閱方式，吸引了越來越多的讀者走進(jìn)圖書館、利用圖書館。面對(duì)與日俱增的圖書流通量，公共圖書館僅依靠傳統(tǒng)人工分揀圖書方式已無法滿足需求，因此，越來越多的公共圖書館采用智能分揀的方式替代人工分揀。2019年6月，深圳市寶安區(qū)圖書館在全國范圍內(nèi)首次將AGV智能機(jī)器人應(yīng)用于圖書分揀業(yè)務(wù)，為圖書智能分揀提供了新的思路。

1 AGV技術(shù)原理

自動(dòng)引導(dǎo)運(yùn)輸車（Automated Guided Vehicle，AGV），是指裝備有電磁或光學(xué)等自動(dòng)導(dǎo)引裝置，能夠沿規(guī)定的導(dǎo)引路徑行駛，具有安全保護(hù)以及各種移載功能的運(yùn)輸小車，是一種以電池為動(dòng)力源，裝有非接觸導(dǎo)向裝置的無人駕駛自動(dòng)化車輛，其主要功能是在計(jì)算機(jī)操控下，按規(guī)劃路徑和作業(yè)要求使小車較為精確地行走并停靠到指定地點(diǎn)，完成一系列作業(yè)功能[1]。讀者將單本或多本圖書放置在還書口后，AGV分揀機(jī)器人通過識(shí)別地面定位導(dǎo)航系統(tǒng)，將圖書按不同的館藏地點(diǎn)分類運(yùn)送至不同的格口，格口下的周轉(zhuǎn)箱內(nèi)圖書達(dá)到設(shè)定數(shù)量后，再由搬運(yùn)機(jī)器人運(yùn)載到指定地點(diǎn)，從而達(dá)到分揀及搬運(yùn)目的。

2 AGV技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

2.1 AGV技術(shù)的發(fā)展史

AGV技術(shù)起源于1913年的美國，某汽車公司將該技術(shù)應(yīng)用于汽車底盤的安裝及物料運(yùn)輸工作中。20世紀(jì)50年代，英國人率先去除地面車體引導(dǎo)軌道，轉(zhuǎn)而在地下埋線操作，構(gòu)成了電磁感應(yīng)裝置所組成的AGV系統(tǒng);60年代，快速發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)被廣泛應(yīng)用到AGV系統(tǒng)中，AGV系統(tǒng)技術(shù)得到大幅提升，應(yīng)用范圍也從最初的自動(dòng)化倉庫擴(kuò)大到一些柔性工業(yè)生產(chǎn)中;自70年代開始，AGV技術(shù)在歐洲國家被快速推廣應(yīng)用，成為汽車裝配及工業(yè)生產(chǎn)中的首選搬運(yùn)方式，如：1973年瑞典的沃爾沃公司在汽車生產(chǎn)線上大規(guī)模使用了AGV自動(dòng)裝配技術(shù)，到1985年瑞典已有1，250臺(tái)AGV自動(dòng)引導(dǎo)車被應(yīng)用于70多個(gè)不同的工作環(huán)境。

我國的AGV技術(shù)發(fā)展較晚，首臺(tái)ADB型AGV自動(dòng)引導(dǎo)車由北京起重運(yùn)輸機(jī)械研究所于1975年研制成功。1991年，由上海新火車站郵政樞紐、郵電部北京郵政科技研究所和濟(jì)南軍區(qū)倉庫等研究的AGV引導(dǎo)車系統(tǒng)投入使用和運(yùn)行。中科院在國家“863計(jì)劃”政策支持下，有效完成了AGV自動(dòng)引導(dǎo)車的應(yīng)用基礎(chǔ)研究，并且廣泛應(yīng)用在技術(shù)開發(fā)項(xiàng)目當(dāng)中，同時(shí)還成功開發(fā)了運(yùn)用實(shí)踐技術(shù)比較成熟的電子引導(dǎo)和系統(tǒng)技術(shù)[2]。

2.2 AGV技術(shù)的廣泛應(yīng)用

AGV技術(shù)發(fā)展初期主要應(yīng)用于汽車等大型機(jī)器的生產(chǎn)裝配，隨著AGV技術(shù)的不斷成熟，其應(yīng)用場景也在不斷擴(kuò)大。尤其是在近年來我國蓬勃發(fā)展的電商行業(yè)和物流行業(yè)，傳統(tǒng)人工分揀包裹效率低、錯(cuò)誤率高，已無法滿足行業(yè)對(duì)時(shí)效性和準(zhǔn)確性的要求，而應(yīng)用AGV機(jī)器人分揀，即便是面對(duì)“雙11”“618”等電商大促銷期間的海量訂單也能從容應(yīng)對(duì)。2019年，深圳市寶安區(qū)圖書館率先將AGV智能分揀應(yīng)用到圖書分揀領(lǐng)域，開創(chuàng)了一項(xiàng)新的行業(yè)應(yīng)用。

3 自動(dòng)分揀在圖書館的應(yīng)用

3.1 移載式分揀

移載式分揀是在輸送線下側(cè)安裝浮出裝置，當(dāng)貨物到達(dá)格口時(shí)浮出裝置把貨物托起從而實(shí)現(xiàn)分揀，其主要構(gòu)成包括環(huán)形移載輸送膠帶、升降驅(qū)動(dòng)減速電機(jī)、輸送驅(qū)動(dòng)減速電機(jī)、升降機(jī)架總成、支撐架體、電氣控制等[3]。移載式分揀的優(yōu)點(diǎn)是資金投入小、可適用于小型應(yīng)用場景，缺點(diǎn)是效率低下、故障率高、故障發(fā)生時(shí)需整個(gè)系統(tǒng)停機(jī)檢修。當(dāng)前，我國圖書館應(yīng)用移載式分揀系統(tǒng)進(jìn)行圖書分揀的案例較多，較早啟用的是廈門市圖書館。

3.2 交叉帶式分揀

交叉帶式分揀是把載有小型帶式傳輸機(jī)的臺(tái)車和主驅(qū)動(dòng)帶式傳輸機(jī)連接起來，當(dāng)臺(tái)車移動(dòng)至特定位置時(shí)，通過皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)完成分揀任務(wù)。該分揀系統(tǒng)主要由調(diào)速共建單元、導(dǎo)入單元、分揀本體和分揀格口構(gòu)成。交叉帶式分揀具有效率高、準(zhǔn)確率高等優(yōu)點(diǎn)，但投入較大，設(shè)備占地面積大，適用于規(guī)模較大的分揀場景。廣州圖書館是該分揀方式的典型應(yīng)用案例。

3.3 滑塊式分揀

滑塊式分揀機(jī)的承載面由等寬、擠出成型的鋁承載板構(gòu)成，能載運(yùn)各種尺寸的物品，是一種水平、高速的輸送設(shè)備。分揀機(jī)通過每塊承載板上可橫向滑動(dòng)的導(dǎo)向塊推動(dòng)分揀對(duì)象進(jìn)入對(duì)應(yīng)格口達(dá)到分揀目的。分揀機(jī)的承載板相互平行地排列在垂直于鏈條的位置，相互之間間距很小，承載平臺(tái)的平整面能夠輸送不規(guī)則形狀的物品。與移載式分揀和交叉帶式分揀相比，滑塊式分揀的安全性更強(qiáng)，能更好地保護(hù)圖書，幾乎不會(huì)對(duì)圖書產(chǎn)生損傷。滑塊式分揀設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是占地面積較小，缺點(diǎn)是造價(jià)昂貴，需要投入較大的資金。目前，我國主要有上海新華書店和廣東新華書店應(yīng)用該技術(shù)進(jìn)行圖書分揀。

4 深圳市寶安區(qū)圖書館AGV智能分揀項(xiàng)目介紹

深圳市寶安區(qū)圖書館新館于2013年年底建成開放，采用“圖書館+城市規(guī)劃展覽館”兩館合一設(shè)計(jì)，總建筑面積為48，000平方米，其中圖書館面積為42，730平方米，城市規(guī)劃展覽館面積為5，270平方米。場館共有六層，其中地上四層，地下兩層。2018年全年接待讀者329萬人次，文獻(xiàn)流通量209萬冊(cè)次[4]。面對(duì)日益增長的讀者群體以及不斷提升的圖書借還量，為提升服務(wù)效益，深圳市寶安區(qū)圖書館經(jīng)多方論證，最終確定以AGV智能分揀替代效率低下的人工分揀。

4.1 項(xiàng)目建設(shè)及空間布局

深圳市寶安區(qū)圖書館的AGV智能分揀項(xiàng)目總投資金額為462.81萬元，包含智能充電工作站、系統(tǒng)控制調(diào)度與監(jiān)控系統(tǒng)、周轉(zhuǎn)箱、電動(dòng)平板推車、服務(wù)器、交換機(jī)、AC、AP等軟硬件，建設(shè)周期為8個(gè)月，于2019年6月底正式對(duì)讀者開放。AGV智能分揀項(xiàng)目位于場館一樓北門右側(cè)，占地約300平方米，項(xiàng)目空間有一半面積層高3.3米，另一半面積層高10米，鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)面積約170平方米，平臺(tái)上方可通往二樓樓梯，讀者從樓梯或二樓可俯視大部分分揀區(qū)域，具有展示和科普教育的作用。該項(xiàng)目有4個(gè)還書口可供讀者進(jìn)行還書操作，其中1個(gè)是24小時(shí)室外還書口;28臺(tái)分揀機(jī)器人將圖書送往對(duì)應(yīng)的30個(gè)格口，4臺(tái)搬運(yùn)機(jī)器人負(fù)責(zé)將格口下方已裝滿圖書的周轉(zhuǎn)箱運(yùn)載至?xí)娣艆^(qū)。

4.2 分揀能力

深圳市寶安區(qū)圖書館的AGV智能分揀項(xiàng)目設(shè)計(jì)的總分揀能力為每小時(shí)≥3，000冊(cè)，每天連續(xù)工作16小時(shí)以上。AGV智能分揀系統(tǒng)自運(yùn)行以來，實(shí)際單日最大還書量為8，746冊(cè)，每小時(shí)最大還書量為1，049冊(cè);單還書口單日最大還書量為5，089冊(cè)，每小時(shí)最大還書量為683冊(cè)。以2019年8月為例，AGV智能分揀系統(tǒng)共還書106，534冊(cè)次，占當(dāng)月總還書量的77.7%，大大提升了圖書的分揀量和上架效率。

5 AGV智能分揀在公共圖書館應(yīng)用的普適性分析

5.1 自動(dòng)識(shí)別技術(shù)在公共圖書館的廣泛應(yīng)用

當(dāng)前，激光條碼識(shí)別技術(shù)和射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）已在公共圖書館得到廣泛應(yīng)用，尤其是近年來RFID技術(shù)發(fā)展迅猛，基于RFID技術(shù)的讀者證、館員工作站、RFID標(biāo)簽、層架標(biāo)、自助借還設(shè)備、安全門、館藏盤點(diǎn)車等已被普遍應(yīng)用于公共圖書館的基礎(chǔ)服務(wù)業(yè)務(wù)中。RFID技術(shù)不僅將圖書館員從繁瑣、低效的傳統(tǒng)人工辦證、借還書及盤點(diǎn)工作中解放出來，使其能從事更具價(jià)值的讀者服務(wù)工作，而且該技術(shù)的成熟應(yīng)用也是AGV智能分揀能夠應(yīng)用于圖書分揀的重要基礎(chǔ)之一。

5.2 機(jī)器人定位導(dǎo)航技術(shù)的成熟應(yīng)用

二維碼智能識(shí)別定位、地磁定位、地圖規(guī)劃導(dǎo)航技術(shù)的成熟應(yīng)用，使AGV智能分揀在圖書分揀業(yè)務(wù)中的應(yīng)用成為可能。目前，AGV引導(dǎo)方式主要有激光引導(dǎo)、視覺引導(dǎo)、磁釘或磁條引導(dǎo)、二維碼引導(dǎo)以及同時(shí)采用兩種方式的混合引導(dǎo)。深圳市寶安區(qū)圖書館的AGV智能分揀項(xiàng)目采用的是二維碼引導(dǎo)方式，該方式的工作原理是在AGV引導(dǎo)車應(yīng)用場所的地面粘貼二維碼標(biāo)簽，AGV引導(dǎo)車通過攝像頭識(shí)別地面二維碼標(biāo)簽的位置信息控制自身行進(jìn)路線，從而達(dá)到定位導(dǎo)航的效果。該引導(dǎo)方式相對(duì)其他引導(dǎo)方式具有部署便利、路線靈活、成本較低等優(yōu)勢。

5.3 系統(tǒng)應(yīng)用的適用性分析

AGV智能分揀在公共圖書館的應(yīng)用具有普遍適用性，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①場地。AGV智能分揀對(duì)場地要求較低，幾乎不受樓層、層高等影響，300平方米左右的面積即可部署一個(gè)有30個(gè)格口的AGV智能分揀處。此外，AGV智能分揀系統(tǒng)噪音小，在安靜的圖書館內(nèi)無須單獨(dú)設(shè)置獨(dú)立的封閉空間。②資金。AGV智能分揀建設(shè)門檻低，資金投入靈活，公共圖書館可根據(jù)自身對(duì)分揀效率的要求及經(jīng)費(fèi)情況靈活投資，如：AGV智能分揀系統(tǒng)的重點(diǎn)是分揀機(jī)器人、運(yùn)載機(jī)器人及還書口，公共圖書館可依據(jù)經(jīng)費(fèi)情況對(duì)這三項(xiàng)設(shè)備的配置數(shù)量進(jìn)行靈活部署。③業(yè)務(wù)拓展。相對(duì)于其他分揀方式，AGV智能分揀具有較強(qiáng)的可拓展性，如：硬件方面可通過增加還書口、分揀機(jī)器人、運(yùn)載機(jī)器人及格口數(shù)量等提升分揀能力，軟件方面可通過優(yōu)化機(jī)器人路徑算法提高分揀效率，甚至可通過空間改造實(shí)現(xiàn)跨樓層分揀、運(yùn)送，結(jié)合智能上架機(jī)器人及智能書架實(shí)現(xiàn)還書、分揀、上架等全流程智能化管理。④系統(tǒng)維修。AGV智能分揀系統(tǒng)出現(xiàn)單個(gè)機(jī)器人或還書口故障時(shí)，無須停止整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行維修，僅需將故障機(jī)器人移出或關(guān)閉故障還書口，維修正常后即可投入使用，一般性故障不會(huì)降低讀者的使用體驗(yàn)。

6 結(jié)語

隨著人工智能的快速發(fā)展，各種類型的智能機(jī)器人在各行各業(yè)中的應(yīng)用越來越多，也越來越成熟。公共圖書館也應(yīng)緊跟時(shí)代潮流向智能化方向發(fā)展，將越來越多的新科技、新技術(shù)引入圖書館，與咨詢機(jī)器人、智能書架等對(duì)接，完善多本批量分揀、機(jī)器人跨樓層運(yùn)送上架、集成圖書消毒等功能，實(shí)現(xiàn)全智能化的圖書管理。

參考文獻(xiàn)：

[1] 梁睿.AGV在智能化物流系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].起重運(yùn)輸機(jī)械，2019（4）：66-68.

[2] 田金鋒.探究自動(dòng)導(dǎo)引車（AGV）關(guān)鍵技術(shù)的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢[J].時(shí)代汽車，2019（6）：42-43.

[3] 林黎南.自動(dòng)分揀技術(shù)在公共圖書館的應(yīng)用研究[J].圖書館研究與工作，2019（4）：70-73.

[4] 寶安圖書館.寶圖簡介[EB/OL].[2021-01-19].https：//www.balib.cn/#page8.

（編校：徐黎娟）