AGV机器人分拣技术在图书馆的应用

宋佳健 张希明

摘要：如今越来越多的图书馆开始引进自动分拣系统以解决图书分拣与流转时效之间的矛盾。目前适用于图书领域的自动分拣技术主要有移载分拣技术、交叉带分拣技术、滑块分拣技术和AGV机器人分拣技术。本文将主要对AGV机器人分拣技术在图书馆的应用进行探讨。

关键词：AGV机器人分拣技术;图书馆;应用

舒适的馆舍环境、丰富的馆藏文献、便捷的借阅条件极大地刺激了读者的阅读需求。近些年来许多图书馆的办证量、借阅量和还书量等关键指标屡创新高，但同时给图书馆管理特别是文献架位管理带来了极大挑战，而架位管理的基础就是文献分拣。纵观当前国内公共图书馆的文献分拣，大多依靠人工完成，分拣任务十分繁重且含量金不高、时效性差，无法满足文献快速流转的要求，从而在日益增长的文化需求与图书馆设施瓶颈之间产生了新的矛盾。为了缓解这种矛盾，越来越多的图书馆开始探索AGV机器人分拣技术，通过其来解决图书快速分拣与缩短流转时效的现实难题。

1 AGV机器人分拣技术

AGV机器人又叫运载式机器人，是一种最新式的分拣技术。它采用物流自动控制系统，在中央计算机的控制调度下，通过机器人运载车在电磁感应、磁导引或激光导引等多种导引方式，按照生产计划沿着柔性可设定的工艺路径，信标定位、位置计算或计算机视觉等方式无轨导引运行，自动地将货物装载运输到指定的工位，完成物料装卸运输全自动化，并可完成特定作业要求，如装卸、牵引、移载、转向和升降等。与其他分拣技术相比，AGV机器人具有如下特点：（1）运行速度快，平均速度可达3米/秒。据测算，1000平米物流仓库，采用300台分拣机器人，每小时可完成近3万件的分拣量。（2）能快速辨别每一个分拣物品的信息，自主完成称重、读码、分拣等一系列工作流程。（3）具有多重安全防护功能，支持超声波避障检测、急停按钮、碰撞防护海绵等多级安全防护，实现安全可靠的运动控制。（4）通过无线网络通信对整个区域的运行情況和数据完成情况实时监控和交付，保证有效性和可靠性。（5）AGV机器人由于体积较小、高度灵敏和智能，通过多重系统算法，结合工业相机快速读码技术和机器人智能调度系统，以及基于大数据的智能入库管理技术、智能拣货、随机储存、智能分仓、调拨等，可以大幅提高分拣效率和自动化程度，降低出错率，有效避免出现“暴力分拣”造成的图书破损。AGV机器人最典型的应用当属京东无人仓库。由于其具有系统稳定、部署灵活、维护方便、单个机器人故障不影响整体等多重优势，目前包括顺丰、中国邮政EMS等都已经开始采用AGV机器人实现快递物品的分拣。

2 AGV机器人分拣技术在图书馆的应用设计

2.1基本流程设计

AGV机器人图书分拣平台主要包含读者还书区、机器人任务区、人机交互区。其中读者还书区包括自助还书机以及图书传送带，图书传送带主要对两台分拣机器人从还书口接书起到一定的缓冲作用，保证读者可以连续不断地投递图书;机器人任务区包括机器人、钢平台、分拣格口、充电桩，机器人通过不同的引导方式如二维码引导、视觉引导、激光引导等方式实现自动避障、避让、充电;人机交互区包括换书箱区、人机交互屏幕、设备监控区等。读者通过自助还书机还书后，图书经过图书传送带传送，机器人与图书传送带对接获取图书，然后按照图书类型投递到对应的分拣格口。当分拣格口的书箱装满后，馆员将该类图书拉走进行上架。

2.2分拣格口设计

AGV机器人图书分拣最主要的任务是实现图书的分拣，而将不同图书进行分类，主要依靠将图书投递到不同的格口来实现，因此分拣格口的设计是否合理是AVG机器人图书分拣的一个重要关键点。分拣格口的数量与场地条件以及整个分拣平台的设计有关，因为AGV机器人的数量可以灵活增加，因此可以根据实际情况尽可能多地设计格口数量。分拣格口的分配一般按照图书馆的实际业务需求，可以根据历年还书量，充分考虑区馆和外馆、总馆和分馆、部门、馆藏地点、楼层、索书号等因素来初步拟定一个分配方案，在实际应用过程中再予以调整。除此以外，还要考虑备用格口的设置，用于处理找不到分类、格口图书已达上限等异常情况。备用格口依据分拣格口的数量，有富余的情况下可以单独设置，在分拣格口不多的情况下，可以考虑与还书量不多但需要独立的图书类型合并。还可以考虑选择不固定的格口分配方式，适用于批量图书分拣，根据批量图书的类型预判，采用更符合此批图书的格口配置策略，以达到最理想的分拣效果。另外对于还书量较小的格口，在技术条件允许的条件下，可以将格口一分为二，左边投递一类图书，右边投递一类图书。通过这些方式，变相扩充分拣格口数量，使得分拣结果更为精细。钢平台上有多个分拣格口，有的格口离还书口比较近，有的格口比较边缘，将还书量大的格口布局在整个钢平台的中心和交通枢纽地带，可以缩短机器人在图书传送带与格口之间的行程，也不会引起交通堵塞。不同类型的分拣格口“吞吐量”相差很大，有的很快就满了，有的很长时间才会填满。因此每个分拣格口的满箱量可以根据实际情况设置不一，让相对没那么快满的书箱在一周或者一天达到满箱，提醒馆员换箱，提升图书上架流转率。

2.3分拣效率设计

2.3.1调度策略

分拣速度最核心的是机器人分拣的速度，这涉及到机器人的调度策略、机器人路径规划、机器人自主充电策略等算法调度能力。几个调度算法之间配合越好，整体调度效率才越高。如果算法较差，则容易出现机器人大拥塞的问题。

2.3.2环节衔接

AGV机器人分拣图书整个流程涉及到多个环节的衔接，容易出现问题的是图书移动过程的卡住掉落、机器人偏离轨道及故障、书箱未及时清空等问题。一个环节或衔接出现问题，就可能导致部分或者整个系统停止运营，直到解决问题才能恢复运营。在设计整个工作流程时，尽量简化步骤，精确参数，实时监控，减少衔接上的问题。

2.3.3缓冲性

AGV系统的缓冲性设置是系统的柔性设置，可以通过设置图书缓冲带、机器人缓冲区、书箱缓冲阈值等多方面，对可能会出现衔接滞后的部分增加缓冲区，从一定程度上缓解局部停止演变为全部停止的情况。AGV机器人分拣平台是一个整体系统，需要在实践中不断调整算法、策略、参数，机器人的数量、格口的数量也需与空间匹配，才能将整个平台的效能发挥到最大，并减少故障引发的全面停摆。

2.4人机交互设计

AGV机器人图书分拣存在读者与该平台的交互，还有馆员与平台的交互。读者的交互相对比较简单，仅还书业务。馆员与平台的交互包括接收到换箱指令、换箱后通知平台、提前换箱通知平台、监控平台运转情况等方面。利用AGV机器人进行图书分拣，改变了原有的图书流转流程，需要对全馆的还书、分拣、上架业务重新整合，人机交互设计需要人性化、便捷化、智能化。

3结束语

AGV机器人分拣技术作为一种最新型的自动分拣技术，在图书馆行业的使用并不多，但相比其他分拣技术，它拥有部署灵活、维护方便等特点，更能够精准地完成大量分拣工作，而且受到的限制更少，更符合我国公共图书馆未来发展的趋势与需求。相信在以后我国公共图书馆的建设发展中，这项技术将得到普及应用。

参考文献

[1]章晓红.AGV智能分拣在公共图书馆应用普适性分析——以深圳市宝安区图书馆为例[J].河南图书馆学刊，2021，41（3）：15-17.

[2]林黎南.自动分拣技术在公共图书馆的应用研究[J].图书馆研究与工作，2019，0（4）：70-73.