王偉興　李港　李小林

摘要：智能化時代的來臨，機器人技術應用于越來越多的領域，但對于圖書智能化管理仍處于初步發(fā)展階段。本文簡述國內(nèi)外圖書館智能機器人應用現(xiàn)狀的同時，提出了一種智能化，全面化的圖書館館藏管理設計方案。利用智能分揀系統(tǒng)和搬運機器人兩大模塊系統(tǒng)的解決了圖書館員低效率高強度的工作問題，并且更新了傳統(tǒng)模式下的圖書館書籍管理和服務模式，以促進國內(nèi)圖書館機器人的發(fā)展。

關鍵詞：搬運機器人圖書分揀智能圖書管理

1背景

隨著當今科學技術的急速發(fā)展，人工智能及計算機技術對機器人技術的發(fā)展提供了強有力的支撐。目前，智能機器人的發(fā)展有很大的應用前景。其中各類大型圖書館的圖書管理工作存在單調(diào)性、重復性等問題。機器人是一種節(jié)約人力的自動化設備?？梢源婺壳皥D書館工作人員低效率高強度的圖書管理工作。1994年世界上第一個機器人為圖書館服務的機器人誕生，打開了圖書館應用機器人的篇章。而國內(nèi)關于圖書館機器人的應用仍處于理論研究階段，因此，圖書館搬運機器人在國內(nèi)必將有有很大應用前景。

2國內(nèi)外現(xiàn)狀分析

在國外，圖書搬運機器人在德國柏林大學圖書館、德國洪堡大學圖書館和日本大阪市立大學得到了成功應用。圖書自動存取機器人能夠?qū)崿F(xiàn)自主導航和定位，完成圖書上下架等操作，具有代表性的研究是美國約翰霍普金斯大學SuthakornJ等研制的面向異地圖書存取的機器人系統(tǒng)（CAPM）原型，新加坡國立大學、西班牙卡斯捷羅大學也進行了相關研究。

而在國內(nèi)，涉及人工智能、圖書準確定位與抓取、多機器人協(xié)作等的機器人技術要真正應用到開放性的圖書館環(huán)境還面臨很多挑戰(zhàn)。比如清華大學圖書館的聊天機器人，廈門市圖書館的分揀系統(tǒng)。

3總體設計方案

一種智能化圖書管理系統(tǒng)包括搬運機器人和智能分類系統(tǒng)兩個部分，其一可以在圖書館還書位置設置一個智能書柜，該書柜可采用目前最方便及通用的條形碼識別技術將所還書籍進行分類整理。該書柜為整個系統(tǒng)控制中樞，其內(nèi)可輸入整個管藏的書籍信息，控制機器人搬運。其二，圖書搬運機器人根據(jù)信號判斷取書筐位置和需運送到哪個書架的某一層，然后圖書搬運機器人通過引導技術運行到指定位置取走書筐，將書筐運送到指定書架并通過圖書搬運機器人搬運機構將書筐放置在指定站點，完成后回到初始位置待命。搬運機器人包含了定位系統(tǒng)，導航系統(tǒng)和機械結(jié)構系統(tǒng)。

4工作原理及組成

4.1智能還書模塊

4.1.1識別模塊：條形碼是把線條與空白按照一定的編碼規(guī)則組合起來的符號，用以代表一定的數(shù)字、字母等資料。在進行辨識的時候，用條碼識別機（條碼掃描器又叫條碼掃描槍或條碼閱讀器）掃描，得到一組反射光信號，此信號經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后變?yōu)橐唤M與線條、空白相對應的電子訊號，經(jīng)解碼后還原為相應的文字，數(shù)字，再傳人電腦。條形碼技術具有速度快、可靠性強、壽命長、成本低廉，采集信息量大，靈活實用等特點，因此本識別模塊可利用國內(nèi)應用最普遍的條形碼技術進行圖書識別，進而精準定位。

4.1.2分類模塊：利用預先導人圖書館所有書籍的信息，包括圖書尺寸及其對應位置，用于對圖書進行分類整理。并且采用立式箱柜掃條形碼彈出模式，類似超市私人物品存取柜根據(jù)書籍種類不同，彈出對應的收書柜，讀者可將要歸還的圖書資料自行放入對應書柜。

4.1.3系統(tǒng)控制中心：作為圖書搬運機器人總控端，需要完成圖書分類模塊的信息獲取和搬運機器人的運行控制，確保系統(tǒng)控制中心與搬運機器人能夠順利傳輸無線信號，處理圖書信息、分揀系統(tǒng)信息、圖書定位信息等。圖書分揀系統(tǒng)，可以對粘貼有條形碼的歸還圖書進行識別并按類別進行分揀，實現(xiàn)全智能完成對圖書回收、分揀、整理的工作。在預設程序控制下.搬運系統(tǒng)能夠按照預先設定好的路徑運行，將已經(jīng)分揀完成的圖書資料搬運至指定閱覽室。最終完成借閱后圖書的自動歸還工作。

4.2定位導航系統(tǒng)

搬運機器人要解決的主要問題之一就是定位導航方面的問題?？梢圆捎弥悄蹵GV，它指裝有自動引導裝置，能夠通過預先設計好的路徑自動將物品運輸至指定書架，在車體上具有編程和車體選擇裝置，安全保護裝置以及移載功能的搬運車輛。智能AGV采用全范圍覆蓋式障礙物測量，抗干擾能力強，此外還能避免溫濕度，光線顏色等的影響，因此上大大的超越了傳統(tǒng)搬運車的性能。此外，智能AGV系統(tǒng)還可接人ERP等其它系統(tǒng)，進而可以完成自主智能工作，這也為將來的系統(tǒng)和升級提供了可能。

智能AGV引導方式有電磁導航，光學導航，激光導航和慣性導航等。與其它方式導航相比，磁條導航具有引線隱蔽，不易污染和破損，導引原理簡單而可靠的優(yōu)點，便于控制和通訊，對聲光無干擾，制造成本較低等優(yōu)點，所以采用電磁感應式作為AGV的引導方式，也就是我們最常見的磁條導航。在制定路徑上粘貼磁性膠帶，由于AGV車底部裝有電磁傳感器，它會感應指定路徑上的磁性膠帶。從而完成自動行駛和搬運書籍到指定站點（定義相關站點主要根據(jù)磁條極性的不同排列組合設置）的工作。磁條引導的方式是常用也是成本最低的方式。

4.3機械結(jié)構系統(tǒng)

圖書自動存取機器人主要采用多自由度關節(jié)型機械手，有助于增加機器人的柔順性和靈巧性、但控制比較復雜。而采用直角坐標型的垂直升降裝置是比較理想的方式。在移動過程中，垂直升降結(jié)構可以折疊，以降低機器人的重心，增加其運動的穩(wěn)定性。類似AGV叉車式的移載小車，可以實現(xiàn)對分揀書筐的搬運。如圖4-1所示

5可行性分析

（1）本系統(tǒng)分為兩個模塊：將圖書智能分類系統(tǒng)和搬運機器人相結(jié)合，同時應用條形碼識別技術，AGV和磁條導航技術等，從而具有成本低，應用普遍，可以更簡易對現(xiàn)有圖書館安裝改造的特點。在將技術難度降低的同時，提高了工作的全面性。

（2）傳統(tǒng)圖書館書庫存在著人工勞動效率低、人力成本高、分類準確率低等種種問題。本系統(tǒng)可以代替目前圖書館工作人員低效率高強度的圖書管理工作，將圖書管理工作更加條理化，智能化。有利于推動文化建設，提高社會效益。

（3）隨著教育水平的提高，大型圖書館得到了充分發(fā)展，國內(nèi)在這領域仍停留在理論研究階段，尚未出現(xiàn)成熟完善的應用實例，所以從市場的需求方面來講，智能圖書管理系統(tǒng)具有很大的市場應用前景。

參考文獻

[1]樊慧麗.國內(nèi)外圖書館機器人的研究應用現(xiàn)狀與思考，南京大學信息管理學院

[2]趙晉芳，一種圖書搬運機器人的設計，沈陽工學院機械與運載學院