AGV機(jī)器人分揀技術(shù)在圖書(shū)館的應(yīng)用

宋佳健 張希明

摘要：如今越來(lái)越多的圖書(shū)館開(kāi)始引進(jìn)自動(dòng)分揀系統(tǒng)以解決圖書(shū)分揀與流轉(zhuǎn)時(shí)效之間的矛盾。目前適用于圖書(shū)領(lǐng)域的自動(dòng)分揀技術(shù)主要有移載分揀技術(shù)、交叉帶分揀技術(shù)、滑塊分揀技術(shù)和AGV機(jī)器人分揀技術(shù)。本文將主要對(duì)AGV機(jī)器人分揀技術(shù)在圖書(shū)館的應(yīng)用進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：AGV機(jī)器人分揀技術(shù);圖書(shū)館;應(yīng)用

舒適的館舍環(huán)境、豐富的館藏文獻(xiàn)、便捷的借閱條件極大地刺激了讀者的閱讀需求。近些年來(lái)許多圖書(shū)館的辦證量、借閱量和還書(shū)量等關(guān)鍵指標(biāo)屢創(chuàng)新高，但同時(shí)給圖書(shū)館管理特別是文獻(xiàn)架位管理帶來(lái)了極大挑戰(zhàn)，而架位管理的基礎(chǔ)就是文獻(xiàn)分揀?？v觀當(dāng)前國(guó)內(nèi)公共圖書(shū)館的文獻(xiàn)分揀，大多依靠人工完成，分揀任務(wù)十分繁重且含量金不高、時(shí)效性差，無(wú)法滿足文獻(xiàn)快速流轉(zhuǎn)的要求，從而在日益增長(zhǎng)的文化需求與圖書(shū)館設(shè)施瓶頸之間產(chǎn)生了新的矛盾。為了緩解這種矛盾，越來(lái)越多的圖書(shū)館開(kāi)始探索AGV機(jī)器人分揀技術(shù)，通過(guò)其來(lái)解決圖書(shū)快速分揀與縮短流轉(zhuǎn)時(shí)效的現(xiàn)實(shí)難題。

1 AGV機(jī)器人分揀技術(shù)

AGV機(jī)器人又叫運(yùn)載式機(jī)器人，是一種最新式的分揀技術(shù)。它采用物流自動(dòng)控制系統(tǒng)，在中央計(jì)算機(jī)的控制調(diào)度下，通過(guò)機(jī)器人運(yùn)載車(chē)在電磁感應(yīng)、磁導(dǎo)引或激光導(dǎo)引等多種導(dǎo)引方式，按照生產(chǎn)計(jì)劃沿著柔性可設(shè)定的工藝路徑，信標(biāo)定位、位置計(jì)算或計(jì)算機(jī)視覺(jué)等方式無(wú)軌導(dǎo)引運(yùn)行，自動(dòng)地將貨物裝載運(yùn)輸?shù)街付ǖ墓の?，完成物料裝卸運(yùn)輸全自動(dòng)化，并可完成特定作業(yè)要求，如裝卸、牽引、移載、轉(zhuǎn)向和升降等。與其他分揀技術(shù)相比，AGV機(jī)器人具有如下特點(diǎn)：（1）運(yùn)行速度快，平均速度可達(dá)3米/秒。據(jù)測(cè)算，1000平米物流倉(cāng)庫(kù)，采用300臺(tái)分揀機(jī)器人，每小時(shí)可完成近3萬(wàn)件的分揀量。（2）能快速辨別每一個(gè)分揀物品的信息，自主完成稱重、讀碼、分揀等一系列工作流程。（3）具有多重安全防護(hù)功能，支持超聲波避障檢測(cè)、急停按鈕、碰撞防護(hù)海綿等多級(jí)安全防護(hù)，實(shí)現(xiàn)安全可靠的運(yùn)動(dòng)控制。（4）通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信對(duì)整個(gè)區(qū)域的運(yùn)行情況和數(shù)據(jù)完成情況實(shí)時(shí)監(jiān)控和交付，保證有效性和可靠性。（5）AGV機(jī)器人由于體積較小、高度靈敏和智能，通過(guò)多重系統(tǒng)算法，結(jié)合工業(yè)相機(jī)快速讀碼技術(shù)和機(jī)器人智能調(diào)度系統(tǒng)，以及基于大數(shù)據(jù)的智能入庫(kù)管理技術(shù)、智能揀貨、隨機(jī)儲(chǔ)存、智能分倉(cāng)、調(diào)撥等，可以大幅提高分揀效率和自動(dòng)化程度，降低出錯(cuò)率，有效避免出現(xiàn)“暴力分揀”造成的圖書(shū)破損。AGV機(jī)器人最典型的應(yīng)用當(dāng)屬京東無(wú)人倉(cāng)庫(kù)。由于其具有系統(tǒng)穩(wěn)定、部署靈活、維護(hù)方便、單個(gè)機(jī)器人故障不影響整體等多重優(yōu)勢(shì)，目前包括順豐、中國(guó)郵政EMS等都已經(jīng)開(kāi)始采用AGV機(jī)器人實(shí)現(xiàn)快遞物品的分揀。

2 AGV機(jī)器人分揀技術(shù)在圖書(shū)館的應(yīng)用設(shè)計(jì)

2.1基本流程設(shè)計(jì)

AGV機(jī)器人圖書(shū)分揀平臺(tái)主要包含讀者還書(shū)區(qū)、機(jī)器人任務(wù)區(qū)、人機(jī)交互區(qū)。其中讀者還書(shū)區(qū)包括自助還書(shū)機(jī)以及圖書(shū)傳送帶，圖書(shū)傳送帶主要對(duì)兩臺(tái)分揀機(jī)器人從還書(shū)口接書(shū)起到一定的緩沖作用，保證讀者可以連續(xù)不斷地投遞圖書(shū);機(jī)器人任務(wù)區(qū)包括機(jī)器人、鋼平臺(tái)、分揀格口、充電樁，機(jī)器人通過(guò)不同的引導(dǎo)方式如二維碼引導(dǎo)、視覺(jué)引導(dǎo)、激光引導(dǎo)等方式實(shí)現(xiàn)自動(dòng)避障、避讓、充電;人機(jī)交互區(qū)包括換書(shū)箱區(qū)、人機(jī)交互屏幕、設(shè)備監(jiān)控區(qū)等。讀者通過(guò)自助還書(shū)機(jī)還書(shū)后，圖書(shū)經(jīng)過(guò)圖書(shū)傳送帶傳送，機(jī)器人與圖書(shū)傳送帶對(duì)接獲取圖書(shū)，然后按照?qǐng)D書(shū)類(lèi)型投遞到對(duì)應(yīng)的分揀格口。當(dāng)分揀格口的書(shū)箱裝滿后，館員將該類(lèi)圖書(shū)拉走進(jìn)行上架。

2.2分揀格口設(shè)計(jì)

AGV機(jī)器人圖書(shū)分揀最主要的任務(wù)是實(shí)現(xiàn)圖書(shū)的分揀，而將不同圖書(shū)進(jìn)行分類(lèi)，主要依靠將圖書(shū)投遞到不同的格口來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此分揀格口的設(shè)計(jì)是否合理是AVG機(jī)器人圖書(shū)分揀的一個(gè)重要關(guān)鍵點(diǎn)。分揀格口的數(shù)量與場(chǎng)地條件以及整個(gè)分揀平臺(tái)的設(shè)計(jì)有關(guān)，因?yàn)锳GV機(jī)器人的數(shù)量可以靈活增加，因此可以根據(jù)實(shí)際情況盡可能多地設(shè)計(jì)格口數(shù)量。分揀格口的分配一般按照?qǐng)D書(shū)館的實(shí)際業(yè)務(wù)需求，可以根據(jù)歷年還書(shū)量，充分考慮區(qū)館和外館、總館和分館、部門(mén)、館藏地點(diǎn)、樓層、索書(shū)號(hào)等因素來(lái)初步擬定一個(gè)分配方案，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中再予以調(diào)整。除此以外，還要考慮備用格口的設(shè)置，用于處理找不到分類(lèi)、格口圖書(shū)已達(dá)上限等異常情況。備用格口依據(jù)分揀格口的數(shù)量，有富余的情況下可以單獨(dú)設(shè)置，在分揀格口不多的情況下，可以考慮與還書(shū)量不多但需要獨(dú)立的圖書(shū)類(lèi)型合并。還可以考慮選擇不固定的格口分配方式，適用于批量圖書(shū)分揀，根據(jù)批量圖書(shū)的類(lèi)型預(yù)判，采用更符合此批圖書(shū)的格口配置策略，以達(dá)到最理想的分揀效果。另外對(duì)于還書(shū)量較小的格口，在技術(shù)條件允許的條件下，可以將格口一分為二，左邊投遞一類(lèi)圖書(shū)，右邊投遞一類(lèi)圖書(shū)。通過(guò)這些方式，變相擴(kuò)充分揀格口數(shù)量，使得分揀結(jié)果更為精細(xì)。鋼平臺(tái)上有多個(gè)分揀格口，有的格口離還書(shū)口比較近，有的格口比較邊緣，將還書(shū)量大的格口布局在整個(gè)鋼平臺(tái)的中心和交通樞紐地帶，可以縮短機(jī)器人在圖書(shū)傳送帶與格口之間的行程，也不會(huì)引起交通堵塞。不同類(lèi)型的分揀格口“吞吐量”相差很大，有的很快就滿了，有的很長(zhǎng)時(shí)間才會(huì)填滿。因此每個(gè)分揀格口的滿箱量可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置不一，讓相對(duì)沒(méi)那么快滿的書(shū)箱在一周或者一天達(dá)到滿箱，提醒館員換箱，提升圖書(shū)上架流轉(zhuǎn)率。

2.3分揀效率設(shè)計(jì)

2.3.1調(diào)度策略

分揀速度最核心的是機(jī)器人分揀的速度，這涉及到機(jī)器人的調(diào)度策略、機(jī)器人路徑規(guī)劃、機(jī)器人自主充電策略等算法調(diào)度能力。幾個(gè)調(diào)度算法之間配合越好，整體調(diào)度效率才越高。如果算法較差，則容易出現(xiàn)機(jī)器人大擁塞的問(wèn)題。

2.3.2環(huán)節(jié)銜接

AGV機(jī)器人分揀圖書(shū)整個(gè)流程涉及到多個(gè)環(huán)節(jié)的銜接，容易出現(xiàn)問(wèn)題的是圖書(shū)移動(dòng)過(guò)程的卡住掉落、機(jī)器人偏離軌道及故障、書(shū)箱未及時(shí)清空等問(wèn)題。一個(gè)環(huán)節(jié)或銜接出現(xiàn)問(wèn)題，就可能導(dǎo)致部分或者整個(gè)系統(tǒng)停止運(yùn)營(yíng)，直到解決問(wèn)題才能恢復(fù)運(yùn)營(yíng)。在設(shè)計(jì)整個(gè)工作流程時(shí)，盡量簡(jiǎn)化步驟，精確參數(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)控，減少銜接上的問(wèn)題。

2.3.3緩沖性

AGV系統(tǒng)的緩沖性設(shè)置是系統(tǒng)的柔性設(shè)置，可以通過(guò)設(shè)置圖書(shū)緩沖帶、機(jī)器人緩沖區(qū)、書(shū)箱緩沖閾值等多方面，對(duì)可能會(huì)出現(xiàn)銜接滯后的部分增加緩沖區(qū)，從一定程度上緩解局部停止演變?yōu)槿客Ｖ沟那闆r。AGV機(jī)器人分揀平臺(tái)是一個(gè)整體系統(tǒng)，需要在實(shí)踐中不斷調(diào)整算法、策略、參數(shù)，機(jī)器人的數(shù)量、格口的數(shù)量也需與空間匹配，才能將整個(gè)平臺(tái)的效能發(fā)揮到最大，并減少故障引發(fā)的全面停擺。

2.4人機(jī)交互設(shè)計(jì)

AGV機(jī)器人圖書(shū)分揀存在讀者與該平臺(tái)的交互，還有館員與平臺(tái)的交互。讀者的交互相對(duì)比較簡(jiǎn)單，僅還書(shū)業(yè)務(wù)。館員與平臺(tái)的交互包括接收到換箱指令、換箱后通知平臺(tái)、提前換箱通知平臺(tái)、監(jiān)控平臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)情況等方面。利用AGV機(jī)器人進(jìn)行圖書(shū)分揀，改變了原有的圖書(shū)流轉(zhuǎn)流程，需要對(duì)全館的還書(shū)、分揀、上架業(yè)務(wù)重新整合，人機(jī)交互設(shè)計(jì)需要人性化、便捷化、智能化。

3結(jié)束語(yǔ)

AGV機(jī)器人分揀技術(shù)作為一種最新型的自動(dòng)分揀技術(shù)，在圖書(shū)館行業(yè)的使用并不多，但相比其他分揀技術(shù)，它擁有部署靈活、維護(hù)方便等特點(diǎn)，更能夠精準(zhǔn)地完成大量分揀工作，而且受到的限制更少，更符合我國(guó)公共圖書(shū)館未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)與需求。相信在以后我國(guó)公共圖書(shū)館的建設(shè)發(fā)展中，這項(xiàng)技術(shù)將得到普及應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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