檔案庫房智能管理機器人可行性研究

王嘯峰

[摘要]檔案庫房是保管和保護檔案的重要場所，也是檔案工作的重要環(huán)節(jié)。目前，智能化成為現(xiàn)代檔案庫房建設(shè)的發(fā)展方向，由于我國檔案庫房智能化建設(shè)的時間較短，缺乏相關(guān)檔案庫房智能化建設(shè)的成熟案例，因此，有必要進一步對檔案庫房智能化建設(shè)進行分析和研究。文章闡明了我國智能化檔案庫房建設(shè)的現(xiàn)狀、智能化的具體表現(xiàn)及其面臨的技術(shù)難點與風(fēng)險點，提出了完善智能化庫房建設(shè)的思路與方法。

[關(guān)鍵詞]檔案館庫房管理人工智能機器人

作為保管檔案的物理環(huán)境，檔案庫房管理直接影響著檔案的安全保管效果，關(guān)系到檔案信息資源的高效利用，是各單位檔案工作的重要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)檔案庫房管理較為依靠庫房管理人員的手工操作，實現(xiàn)實體檔案的上架、下架、出入庫等，隨著信息化、物聯(lián)網(wǎng)等先進技術(shù)的發(fā)展，采用機器人對庫房進行安全、高效的控制，降低庫房管理人員的工作強度，已經(jīng)成為可能。

庫房機器人應(yīng)用現(xiàn)狀與啟示

近幾年，機器人的概念已經(jīng)在人們的生活中、工作中涉及越來越多，菜鳥和京東的無人倉庫相繼出現(xiàn)，倉庫里的工作人員越來越少，無人配送機器人也走上了街頭，應(yīng)用于物流和智能倉儲管理的機器人技術(shù)越來越成熟。本節(jié)通過分析物流行業(yè)的相關(guān)機器人應(yīng)用，分析檔案庫房智能機器人的實現(xiàn)基礎(chǔ)。

目前，國內(nèi)的菜鳥、京東以及國外的亞馬遜，都使用了倉儲機器人，取代人工做一些復(fù)雜的揀選工作，提高了整個倉庫的運營效率。機器人會通過相關(guān)指令，實現(xiàn)貨物的自動定位，然后自動揀選貨物，并搬運到相應(yīng)的位置，取代了倉庫中原先工作人員每天不停地重復(fù)勞動，由于機器人揀選和搬運效率高，實現(xiàn)了整個庫房運轉(zhuǎn)的快速高效。以京東上海亞洲一號無人倉為例，該倉庫主要以3C、數(shù)碼等小件商品為主，單日分揀能力可達20萬單，每單約1～3件包裹，意味著每天約有60萬件包裹從無人倉出庫并配送至全國。該無人倉主要分為入庫、倉儲、分揀和打包出庫四個區(qū)域。在入庫區(qū)域，商品的測量、分類由傳送帶和機械臂完成，根據(jù)商品上的條碼，系統(tǒng)會判斷如何對商品進行擺放和運輸。入庫環(huán)節(jié)完成后，擺放好的商品將被傳送帶運輸至倉儲區(qū)域。在一排排緊密的貨架間，每一層都有能夠自由穿梭的機器人完成商品的入庫和出庫。分揀環(huán)節(jié)中，有300多個負(fù)責(zé)分揀的“小紅人”機器人在一塊半個籃球場大小的區(qū)域內(nèi)，拖著商品并投遞到不同區(qū)域的網(wǎng)格內(nèi)實現(xiàn)分揀。如該倉庫以人工來運營，單人每天只能完成1000件分揀，約需200人，所需人工成本較高。

根據(jù)檔案庫房管理工作要求，庫房管理人員需要完成實體檔案的上架、下架、借閱出入庫等工作，加上庫房的日常巡檢工作，工作量較為繁重。如能引進已在國內(nèi)物流倉儲行業(yè)得到廣泛應(yīng)用的智能機器人，將大大提高檔案庫房的管理效率。

檔案庫房智能機器人的可行性分析

隨著信息化和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，包括樓宇監(jiān)控系統(tǒng)、基于RFID技術(shù)的條碼機監(jiān)控設(shè)備、溫濕度監(jiān)控及自動調(diào)節(jié)設(shè)備等各種智能管理設(shè)備已經(jīng)出現(xiàn)，并逐漸在檔案庫房管理中得到應(yīng)用。本節(jié)針對檔案庫房和成熟物流倉儲的機器人應(yīng)用現(xiàn)狀，從國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、主要應(yīng)用場景、技術(shù)難點與風(fēng)險點、應(yīng)用可行性、前提與基礎(chǔ)等方面進行可行性分析。

1.研究現(xiàn)狀

目前，國外用于圖書館或檔案館行業(yè)的機器人，普遍以導(dǎo)軌式的框架式機器人為主，框架式機器人對庫房環(huán)境要求較高，制造成本較為昂貴，不適合大批量的推廣應(yīng)用。智能移動式機器人適應(yīng)性強，對現(xiàn)有庫房改造成本較低，具備較強的推廣應(yīng)用前景。

目前，各單位檔案庫房基本遵循了國家有關(guān)檔案庫房的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，除了極少數(shù)的老舊檔案庫房，基本采用了密集架設(shè)備和庫房的溫濕度、視頻監(jiān)控等設(shè)備，在設(shè)備方面，已經(jīng)基本具備了電子化管理要求。就實體檔案的位置定位而言，可以通過二維條碼標(biāo)簽及監(jiān)控設(shè)備的應(yīng)用，實現(xiàn)庫房內(nèi)部檔案實體的位置變化監(jiān)控。具體流程如下：依據(jù)實體檔案信息，各單位檔案部門可以按照卷（盒）及實物檔案的內(nèi)容信息打印唯一的二維條形碼標(biāo)簽，貼在每個卷（盒）或?qū)嵨餀n案上，通過對標(biāo)簽進行掃描可以實現(xiàn)自動登記借閱、歸還及上下架信息；在提供利用時，通過信息系統(tǒng)檢索，可以直接打開對應(yīng)的密集架信息，并對實體進行出庫掃描，記錄出庫信息，該案卷就完成了借閱登錄；待歸還時，通過掃描標(biāo)簽信息，就能自動歸還入庫和上架，完成實體借閱過程；在盤點環(huán)節(jié)，實現(xiàn)手持設(shè)備對基于二維條碼的館藏檔案資源進行識別，并結(jié)合信息系統(tǒng)的電子借閱及利用信息，實現(xiàn)館藏檔案資源的全面統(tǒng)計及盤點；對于未經(jīng)系統(tǒng)登記的實體檔案出入庫及位置移動信息，由監(jiān)控設(shè)備進行自動記錄和報警，提高實體檔案的安全控制。

2.主要應(yīng)用場景分析

檔案庫房智能管理機器人可以解放目前檔案庫房管理人員的繁重體力和重復(fù)性勞動，主要應(yīng)用場景包括三個方面：一是檔案庫房日常巡檢。通過智能機器人，實現(xiàn)檔案庫房人員不進入庫房，即可對庫藏檔案溫濕度進行自動記錄、異常情況監(jiān)控、溫濕度的自動調(diào)節(jié)、日常檔案巡檢等。二是檔案庫房的實體管理工作。通過智能機器人，實現(xiàn)新入庫檔案的上架、借閱檔案的出庫、歸還檔案的入庫、年度檔案實體的盤點等工作，自動生成各類檔案統(tǒng)計報表，大幅度提高檔案庫房管理效率。三是實體檔案的輔助整理功能。通過標(biāo)準(zhǔn)化的內(nèi)置程序，實現(xiàn)已有實體檔案的裝訂、蓋檔號章、編制頁碼、裝盒等日常整理工作，部分代替檔案人員的日常整理工作。

3.主要技術(shù)難點與風(fēng)險點

檔案庫房管理機器人目前尚未有成熟的案例，但基于檔案庫房管理的特殊性，需解決以下幾個技術(shù)難點：一是實體檔案的定位。因為各單位檔案庫房的場地、形狀、設(shè)備型號不同，導(dǎo)致對實體檔案的密集架定位較為困難，如何讓機器人準(zhǔn)確識別每份檔案的位置是所要面對的難點。二是實體檔案的抓取。文書、科技檔案等采用卷盒管理，但卷盒規(guī)格的不同令如何讓機器人準(zhǔn)確識別位置和準(zhǔn)確抓取是面臨的難點。三是不同實體檔案的應(yīng)用。因各單位館藏的歷史檔案眾多，對文書、科技等卷盒管理的檔案較為規(guī)范，但涉及實物檔案、特殊載體檔案等，由于其形狀的不規(guī)范，給庫房機器人的應(yīng)用帶來了難題。

建設(shè)智能庫房機器人的關(guān)鍵技術(shù)包括三個：一是解決智能移動式調(diào)取機器人在全局范圍內(nèi)的定位及基于多傳感器信息融合的自主導(dǎo)航技術(shù)，實現(xiàn)機器人在狹窄空間的橫/縱向自主行走及在毫米級尺度的高精度自主定位。二是解決框架式調(diào)取機器人在大范圍框架內(nèi)高速運行下的自主定位。解決檔案盒的自主抓取及自動辨識技術(shù)等。三是解決機器人整體設(shè)計及集成，狹窄空間下機器人移動的橫/縱向行走、轉(zhuǎn)向等行走機構(gòu)的設(shè)計及控制，置于移動底盤上的直角坐標(biāo)機器人的機構(gòu)設(shè)計及控制，抓取手爪的設(shè)計及控制，嵌入式控制系統(tǒng)設(shè)計及集成，多傳感器系統(tǒng)的布置及集成等問題。

風(fēng)險點在于：檔案庫房機器人的建設(shè)涉及多項學(xué)科及多項先進技術(shù)領(lǐng)域；系統(tǒng)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、技術(shù)含量高，設(shè)計開發(fā)比重非常大。需要掌握扎實的理論基礎(chǔ)，將多學(xué)科的先進技術(shù)集合為一體，熟練掌握上游行業(yè)所提供的各類關(guān)鍵零部件性能，并對下游行業(yè)用戶所提出的需求進行引導(dǎo)，高度綜合相關(guān)技術(shù)并對系統(tǒng)進行集成后，才可設(shè)計出符合要求的成套裝備及系統(tǒng)產(chǎn)品。目前，國內(nèi)相關(guān)廠商尚未有完全商用的案例，存在產(chǎn)品開發(fā)和質(zhì)量問題風(fēng)險。

4.應(yīng)用可行性分析

目前，國外廠商針對實體檔案管理的設(shè)計方案大多數(shù)局限于導(dǎo)軌式的傳輸系統(tǒng)，具有一定的可靠性優(yōu)勢，但價格昂貴，并且需要對庫房環(huán)境進行大規(guī)模改造，靈活性較差。哈爾濱工業(yè)大學(xué)已初步研發(fā)出了檔案庫房智能機器人，是一款主要用于實體檔案取還及運輸?shù)娜詣舆\行機器人，包括高度集成在一起的智能移動機器人系統(tǒng)、直角坐標(biāo)機器人系統(tǒng)、手爪系統(tǒng)、傳輸架系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、自動充電系統(tǒng)，具有全向運動、智能抓取、自動巡線、全局定位、智能充電等功能與特點，已進行了初步應(yīng)用?；谏鲜龅姆治?，檔案庫房智能機器人已經(jīng)有了部分先例，從技術(shù)實現(xiàn)、實際應(yīng)用等方面具有可行性。

5.應(yīng)用的前提和基礎(chǔ)

檔案庫房智能機器人的應(yīng)用，是以庫房設(shè)備的智能化為前提和基礎(chǔ)的，主要包括以下幾個部分：一是智能密集架的應(yīng)用。智能密集架應(yīng)具備智能控制打開、關(guān)閉、定位的功能，且相應(yīng)控制不應(yīng)太過復(fù)雜，密集架的各個位置應(yīng)能支持RFID標(biāo)簽的準(zhǔn)確定位，支持和庫房機器人控制系統(tǒng)的集成。二是標(biāo)準(zhǔn)檔案卷盒的應(yīng)用。應(yīng)盡可能統(tǒng)一規(guī)范地采用標(biāo)準(zhǔn)檔案卷盒，便于庫房機器人的抓取。三是實體檔案RFID標(biāo)簽的應(yīng)用。在實體檔案卷盒的顯著位置，粘貼RFID標(biāo)簽，便于庫房機器人的精準(zhǔn)抓取。四是智能環(huán)境監(jiān)控設(shè)備應(yīng)用。檔案庫房的溫濕度記錄與監(jiān)控、視頻監(jiān)控設(shè)備、消防設(shè)備等，均應(yīng)和檔案庫房機器人控制系統(tǒng)進行集成，便于遠程智能化的控制。

目前基于智能機器人的檔案館自動化方面的應(yīng)用研究還處于初步階段。我國正處于經(jīng)濟飛速發(fā)展階段，智能機器人發(fā)展應(yīng)用的前景十分廣闊，未來可廣泛應(yīng)用于檔案館、圖書館、云存儲、銀行、電信等行業(yè)及立體倉庫、物流管理等工業(yè)及自動化領(lǐng)域。本文只是通過對檔案庫房智能機器人的研究和建設(shè)進行可行性分析，對未來檔案庫房智能化建設(shè)提出一些思路和方法，供各單位檔案管理工作者參考。