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)展與應用，并以深圳市寶安區(qū)圖書館的AGV智能分揀項目為例，分析了AGV智能分揀系統(tǒng)在公共圖書館應用的普遍適用性，以期為公共圖書館的圖書智能分揀業(yè)務提供有益的參考。

中圖分類號：G258.2文獻標識碼：A文章編號：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圖書館、利用圖書館。面對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智能機器人應用于圖書分揀業(yè)務，為圖書智能分揀提供了新的思路。

1 AGV技術(shù)原理

自動引導運輸車（Automated Guided Vehicle，AGV），是指裝備有電磁或光學等自動導引裝置，能夠沿規(guī)定的導引路徑行駛，具有安全保護以及各種移載功能的運輸小車，是一種以電池為動力源，裝有非接觸導向裝置的無人駕駛自動化車輛，其主要功能是在計算機操控下，按規(guī)劃路徑和作業(yè)要求使小車較為精確地行走并?？康街付ǖ攸c，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分揀機器人通過識別地面定位導航系統(tǒng)，將圖書按不同的館藏地點分類運送至不同的格口，格口下的周轉(zhuǎn)箱內(nèi)圖書達到設(shè)定數(shù)量后，再由搬運機器人運載到指定地點，從而達到分揀及搬運目的。

2 AGV技術(shù)的發(fā)展與應用

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)應用于汽車底盤的安裝及物料運輸工作中。20世紀50年代，英國人率先去除地面車體引導軌道，轉(zhuǎn)而在地下埋線操作，構(gòu)成了電磁感應裝置所組成的AGV系統(tǒng);60年代，快速發(fā)展的計算機技術(shù)被廣泛應用到AGV系統(tǒng)中，AGV系統(tǒng)技術(shù)得到大幅提升，應用范圍也從最初的自動化倉庫擴大到一些柔性工業(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用，成為汽車裝配及工業(yè)生產(chǎn)中的首選搬運方式，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自動裝配技術(shù)，到1985年瑞典已有1，250臺AGV自動引導車被應用于70多個不同的工作環(huán)境。

我國的AGV技術(shù)發(fā)展較晚，首臺ADB型AGV自動引導車由北京起重運輸機械研究所于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南軍區(qū)倉庫等研究的AGV引導車系統(tǒng)投入使用和運行。中科院在國家“863計劃”政策支持下，有效完成了AGV自動引導車的應用基礎(chǔ)研究，并且廣泛應用在技術(shù)開發(fā)項目當中，同時還成功開發(fā)了運用實踐技術(shù)比較成熟的電子引導和系統(tǒng)技術(shù)[2]。

2.2 AGV技術(shù)的廣泛應用

AGV技術(shù)發(fā)展初期主要應用于汽車等大型機器的生產(chǎn)裝配，隨著AGV技術(shù)的不斷成熟，其應用場景也在不斷擴大。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、錯誤率高，已無法滿足行業(yè)對時效性和準確性的要求，而應用AGV機器人分揀，即便是面對“雙11”“618”等電商大促銷期間的海量訂單也能從容應對。2019年，深圳市寶安區(qū)圖書館率先將AGV智能分揀應用到圖書分揀領(lǐng)域，開創(chuàng)了一項新的行業(yè)應用。

3 自動分揀在圖書館的應用

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，當貨物到達格口時浮出裝置把貨物托起從而實現(xiàn)分揀，其主要構(gòu)成包括環(huán)形移載輸送膠帶、升降驅(qū)動減速電機、輸送驅(qū)動減速電機、升降機架總成、支撐架體、電氣控制等[3]。移載式分揀的優(yōu)點是資金投入小、可適用于小型應用場景，缺點是效率低下、故障率高、故障發(fā)生時需整個系統(tǒng)停機檢修。當前，我國圖書館應用移載式分揀系統(tǒng)進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的臺車和主驅(qū)動帶式傳輸機連接起來，當臺車移動至特定位置時，通過皮帶轉(zhuǎn)動完成分揀任務。該分揀系統(tǒng)主要由調(diào)速共建單元、導入單元、分揀本體和分揀格口構(gòu)成。交叉帶式分揀具有效率高、準確率高等優(yōu)點，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用案例。

3.3 滑塊式分揀

滑塊式分揀機的承載面由等寬、擠出成型的鋁承載板構(gòu)成，能載運各種尺寸的物品，是一種水平、高速的輸送設(shè)備。分揀機通過每塊承載板上可橫向滑動的導向塊推動分揀對象進入對應格口達到分揀目的。分揀機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，能更好地保護圖書，幾乎不會對圖書產(chǎn)生損傷?；瑝K式分揀設(shè)備的優(yōu)點是占地面積較小，缺點是造價昂貴，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用該技術(shù)進行圖書分揀。

4 深圳市寶安區(qū)圖書館AGV智能分揀項目介紹

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，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，文獻流通量209萬冊次[4]。面對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、電動平板推車、服務器、交換機、AC、AP等軟硬件，建設(shè)周期為8個月，于2019年6月底正式對讀者開放。AGV智能分揀項目位于場館一樓北門右側(cè)，占地約300平方米，項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)平臺面積約170平方米，平臺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。該項目有4個還書口可供讀者進行還書操作，其中1個是24小時室外還書口;28臺分揀機器人將圖書送往對應的30個格口，4臺搬運機器人負責將格口下方已裝滿圖書的周轉(zhuǎn)箱運載至書籍存放區(qū)。

4.2 分揀能力

深圳市寶安區(qū)圖書館的AGV智能分揀項目設(shè)計的總分揀能力為每小時≥3，000冊，每天連續(xù)工作16小時以上。AGV智能分揀系統(tǒng)自運行以來，實際單日最大還書量為8，746冊，每小時最大還書量為1，049冊;單還書口單日最大還書量為5，089冊，每小時最大還書量為683冊。以2019年8月為例，AGV智能分揀系統(tǒng)共還書106，534冊次，占當月總還書量的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用的普適性分析

5.1 自動識別技術(shù)在公共圖書館的廣泛應用

當前，激光條碼識別技術(shù)和射頻識別技術(shù)（RFID）已在公共圖書館得到廣泛應用，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標簽、層架標、自助借還設(shè)備、安全門、館藏盤點車等已被普遍應用于公共圖書館的基礎(chǔ)服務業(yè)務中。RFID技術(shù)不僅將圖書館員從繁瑣、低效的傳統(tǒng)人工辦證、借還書及盤點工作中解放出來，使其能從事更具價值的讀者服務工作，而且該技術(shù)的成熟應用也是AGV智能分揀能夠應用于圖書分揀的重要基礎(chǔ)之一。

5.2 機器人定位導航技術(shù)的成熟應用

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

5.3 系統(tǒng)應用的適用性分析

AGV智能分揀在公共圖書館的應用具有普遍適用性，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：①場地。AGV智能分揀對場地要求較低，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有30個格口的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)無須單獨設(shè)置獨立的封閉空間。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)自身對分揀效率的要求及經(jīng)費情況靈活投資，如：AGV智能分揀系統(tǒng)的重點是分揀機器人、運載機器人及還書口，公共圖書館可依據(jù)經(jīng)費情況對這三項設(shè)備的配置數(shù)量進行靈活部署。③業(yè)務拓展。相對于其他分揀方式，AGV智能分揀具有較強的可拓展性，如：硬件方面可通過增加還書口、分揀機器人、運載機器人及格口數(shù)量等提升分揀能力，軟件方面可通過優(yōu)化機器人路徑算法提高分揀效率，甚至可通過空間改造實現(xiàn)跨樓層分揀、運送，結(jié)合智能上架機器人及智能書架實現(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)單個機器人或還書口故障時，無須停止整個系統(tǒng)進行維修，僅需將故障機器人移出或關(guān)閉故障還書口，維修正常后即可投入使用，一般性故障不會降低讀者的使用體驗。

6 結(jié)語

隨著人工智能的快速發(fā)展，各種類型的智能機器人在各行各業(yè)中的應用越來越多，也越來越成熟。公共圖書館也應緊跟時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，與咨詢機器人、智能書架等對接，完善多本批量分揀、機器人跨樓層運送上架、集成圖書消毒等功能，實現(xiàn)全智能化的圖書管理。

參考文獻：

[1] 梁睿.AGV在智能化物流系統(tǒng)中的應用[J].起重運輸機械，2019（4）：66-68.

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

[3] 林黎南.自動分揀技術(shù)在公共圖書館的應用研究[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）