新形势下公共图书馆智能机器人应用研究

摘 要：当世界进入到21世纪20年代新的历史发展时期，科学技术新成果层出不穷，国际社会和各行各业都面临着许多新形势。文章从新形势下公共图书馆智能机器人应用的背景，新形势下公共图书馆智能机器人在公共安全与咨询服务的应用，病菌病毒消杀与巡检的应用，自动导航定位的应用，图书盘点的应用等方面，对新形势下公共图书馆智能机器人的应用进行了研究。

关键词：公共图书馆;智能机器人;应用研究

1 新形势下公共图书馆智能机器人应用的背景

1.1 新形势对公共图书馆工作的新需求

当世界进入到21世纪20年代后，随着科学技术的日新月异，以及国际公共安全的新局面，各行各业面临着许多前所未有的新形势。以智能机器人为代表的人工智能技术为了适应新时代新形势的社会需求，在各项技术应用方面的发展更是突飞猛进。随着社会运行中对无接触作业异乎寻常的工作需求，也加速催生了智能机器人在新形势下的各种新功能。在包括公共图书馆在内的几乎所有公共场所，都出现了智能机器人参与完成人体测温、口罩识别、集聚检测、环境杀毒、图书杀菌、语音宣导等方面的新应用[1]。

1.2 新形势为公共图书馆智能机器人应用提供了新契机

在新时代的新形势下，公共图书馆应当以此为契机，积极改进和完善图书馆的管理和服务工作。其中，充分利用人工智能新技术，引进适应新形势下公共图书馆适用的智能机器人就是一种良好选择[2]。所以，积极研究和深入探索新形势下公共图书馆相关智能机器人的各种应用，就成为十分具有价值的研究课题和研究内容。由于公共图书馆相关智能机器人整合采用了人工智能技术、云计算技术、大数据技术、多传感器融合技术、激光等导航定位技术，以及物联网技术等先进的高科技技术，以此代替了大量公共图书馆的人力资源，在新形势下的图书馆开馆服务过程中可以发挥特有的作用。因此，新形势下公共图书馆智能机器人的应用，必将极大地提升公共图书馆管理的现代化水平和信息化水平。

2 新形势下公共图书馆智能机器人公共安全与咨询服务的应用

2.1 新形势下公共圖书馆智能机器人人体测温的应用

新形势下公共图书馆智能机器人的应用，首先体现在图书馆迎接读者进馆环节。正常情况下的图书馆礼宾迎接智能机器人，工作范围仅限于欢迎致辞和馆情介绍类。而与新形势相符合的图书馆礼宾迎接智能机器人，则在公共图书馆入口处增加了用于公共安全的人体测温功能。如广州市黄埔区图书馆采用的广州高新兴机器人有限公司的智能巡检机器人I2，广东外语外贸大学图书馆采用的广州慧兔机器人有限公司的慧兔H5机器人[3]，都具有红外热成像的人体测温功能。此时用于测温的智能机器人，对进入图书馆的所有读者首先进行人体体温检测。当检测发现要进馆的读者体温达到或高于规定的37.3℃（机器人的检测温度范围可达-40°C—+160°C）时，图书馆礼宾迎接智能机器人会自动发出报警语音提示和灯光警报信号。当测温机器人发现超过规定体温的读者时，就可以及时发现，马上触发后台的声光报警控制系统，并迅速在前台屏幕和后台控制屏幕上同时映现。此时，图书馆安保人员可以据此及时联系附近的医护人员，引导和保护读者到发热门诊进行诊治处理。图书馆人体测温智能机器人和机器人架构图见图1、2。

2.2 新形势下公共图书馆智能机器人口罩检测和咨询服务的应用

公共图书馆智能机器人用于公共安全的口罩检查识别功能，是通过机器人的电子眼对进入图书馆的所有读者进行是否佩戴口罩的识别，目的是提高图书馆公共环境的公共安全级别。当发现没有佩戴口罩或佩戴口罩不正确（未能遮住口鼻）的读者，机器人会相应地发出拒绝进馆的警示性语音提示和灯光警示，并可同时将其计入人脸识别黑名单，以备下次对比检测时及时调用其检测黑名单数据。读者进馆后，往往需要进一步向图书馆咨询相关的一般性问题或业务性问题，这时需要图书馆礼宾咨询智能机器人的服务[4]。图书馆礼宾咨询智能机器人在经过向后台相关语料库植入咨询及回答的内容元素后，便能够适应在公共图书馆环境中，回答读者提出的一般性咨询问题和较为专业性的业务问题。例如，读者咨询艺术类书库或书架在哪里？读者需要查询的某类书或某种书的具体位置在哪里等。此类图书馆智能化机器人的应用实例，如广州市黄埔区图书馆采用的智能巡检机器人I2即可完成。图书馆礼宾咨询智能机器人如重庆工商大学图书馆的“叮小胖”见图3。

3 新形势下公共图书馆智能机器人病菌病毒消杀与巡检的应用

3.1 新形势下公共图书馆智能机器人病菌病毒消杀的应用

新形势下公共图书馆环境卫生的主要工作在于对病菌病毒的消杀，这项工作过去一般是由公共图书馆的工勤人员负责。公共图书馆引入智能机器人后，可将其用于病菌病毒消杀作业，以此达到公共图书馆服务环境保持清洁和确保公共安全的目的[5]。其中的病菌病毒消杀作业，包括定期消杀、定时消杀和实时消杀几种类型。如对于公共图书馆的公共环境进行定时喷洒消毒液，利用紫外线生物有效辐射的原理对图书进行杀菌杀毒作业。可以在图书馆智能机器人上加装波长为200-275nm的短波（UVC）紫外线图书杀菌杀毒机，可以在1-30秒的短时间内对图书馆环境和图书馆书籍快速进行紫外线杀菌杀毒操作。紫外线消毒技术是基于现代防疫学、现代流行病学和光动力学的基础上，利用特殊设计的具有高效率、高强度和长寿命的短波波段紫外光照射，从而直接杀死各种细菌和病毒。紫外线杀菌杀毒的原理，是通过照射高强度紫外线破坏微生物机体细胞中的DNA脱氧核糖核酸和RNA核糖核酸的分子结构，造成生长性或再生性细胞的死亡，从而达到杀菌杀毒的目的。另外，广州市黄埔区图书馆应用的“高新兴I2-BP”型消毒盘点巡逻机器人，还可以搭载臭氧杀毒设备实现图书馆区域的杀菌杀毒，通过较高强度的臭氧浓度也可穿透到图书内部实现杀菌杀毒。

3.2 新形势下公共图书馆智能机器人巡检的应用

新形势下公共图书馆智能机器人在巡检方面的应用，主要体现在对于公共图书馆的公共环境进行规定动作的自动巡检作业，其中包括语音宣传，人员集聚检测，巡检突发事件处理等功能[6]。智能巡检机器人在巡检过程中的公共安全语音宣传，可以根据图书馆巡检地点的不同位置和要求，控制在最低分贝语音效果的范围内，并可以在不同的规定时段播报设定的不同语音内容。读者集聚检测的作用在于防止出现多人集聚的阅读环境，因为根据公共安全的要求，读者相互之间需要保持1米以上的有效距离。智能巡检机器人可以提醒读者避免人员聚集，宣传相关公共安全内容，通过机器人语音循环提示读者注意。公共图书馆智能巡检机器人在应用过程中，在激光、超声波、红外线等传感器的共同作用下，可以自动避障，即发现障碍物后能重新规划最佳的巡检路线。图书馆智能巡检机器人还具有自动记录巡检事件的功能。在例行或临时巡检作业过程中，通过对每个巡检点位进行事件监测，发现异常情况及时报警并抓拍图像、抓录视频，实时通知控制室管理员，同时自动生成巡检报表和巡检事件报告。图书馆智能巡检机器人见图4。

4 新形势下公共图书馆智能机器人自动导航定位的应用

4.1 公共图书馆智能机器人的SLAM自动导航定位

在公共图书馆中，除了一些具有特定需求（如文献扫描处理智能机器人）的固定型智能机器人外，具有自主行动能力的移动型机器人越来越多。随着传感技术、智能技术和计算技术等相关配套技术的不断提高，智能移动型机器人能够更多地融入到公共图书馆的管理和服务工作中[7]。其中，智能移动型机器人在自主定位导航技术中具有核心角色的是SLAM技术。SLAM技术是同步定位与地图构建（Simultaneous Localization And Mapping）的缩写，其含义为机器人从未知环境和未知地点出发，在运动过程中通过重复观测到的地图特征定位自身的位置和姿态，再根据其感知增量式数据构建地图，从而达到同步定位和地图构建的目的。有人形象地比喻SLAM技术之于机器人，就像无线WIFI和数据网络之于手机一样。SLAM技术的核心为感知、定位和建图。感知是通过传感器数据获取环境信息，定位是通过传感器数据确定自身位置，建图是通过自身位置和传感器信息描绘构建环境地图。通过SLAM技术机器人在图书馆大开间书架环境下快速构造出导航平面图。如图6，机器人绘图与现实楼层平面图对比，准确率达100%。其后端处理方法以基于概率模型方法为主，以基于优化方法为发展方向。

4.2 新形势下公共图书馆智能机器人自动导航定位的应用

新形势下公共图书馆机器人自动导航定位技术的应用，能够有效地减少馆员投入，避免馆员与读者过多的接触，同时又能达到自动巡检的工作目的。自动导航行动能力是公共图书馆移动型机器人的核心能力。智能机器人导航技术的发展，经历了从惯性导航、磁导航、激光导航，到现在主流模式的视觉导航阶段[8]。视觉导航相当于模拟人眼的视觉来进行机器人导航。移动机器人导航未来的发展趋势，将是整合视觉、仿生学、雷达、超声波、激光等多重技术融合的综合性导航模式。如广州市黄埔区图书馆的智能导航巡检机器人，利用SLAM技术可以解决机器人在图书馆书架中如何定位的问题。机器人绘出地图后，需要在布满书架的空间内自动穿梭作业，并精确导航到书架。SLAM技术是机器人识别图层，能够在地图变化30%以内时实现精确定位和导航应用。这里需要将整个图书馆一层的书架平面划出网格，每个网格代表一个位置，这样智能导航巡检机器人便可以通过网格位置判断巡检路线。图书馆机器人自动导航规划路线见图7。

5 新形势下公共图书馆智能机器人图书盘点的应用

5.1 传统的公共图书馆图书盘点及存在问题

在传统的公共图书馆文献资源管理工作中，由于图书馆藏书量巨大，图书实体经常处于动态的外借和归还的动态流通过程中，因此，使得图书馆的文献盘点工作异常困难。其直接后果就是存在图书盘点周期长，数据错误率高，盤点工作效率低下等显著问题。并且由此引发图书位置信息长期错乱，读者文献检索与借阅信息不匹配，读者对外借服务工作体验差等诸多问题。目前图书馆需要给每册图书人工加贴RFID电子标签，再配合信号接收的阅读器方可实现对于图书识别盘点的RFID（无线射频识别）技术方案，一方面是图书馆人力投入巨大，另一方面则是因RFID基于无线数据传输的技术特性，决定了其不可避免地存在信息漏读和图书错架等问题。尤其对于图书馆公共安全而言，传统的图书盘点工作势必使得馆员与可能携带病菌病毒的图书产生紧密接触，增大了接触病毒的概率[9]。

5.2 新形势下公共图书馆智能机器人图书盘点的应用

在图书馆面对的新形势下，为了最大限度地减少馆员与可能携带病菌病毒的图书直接接触，减轻图书馆图书盘点的工作压力，提高图书盘点数据与实际图书信息的准确性和一致性，公共图书馆需要应用图书盘点智能机器人。它是以模拟人眼的图像模式识别为目标，同时具有巡检路线自动导航，对图书文献精准识别，图书数据快速检测，以及智能化机器学习功能。此类智能盘点机器人的实例，如广东智媒云图科技股份有限公司研发的“图书馆书童（Wonder Sheldon）”[10]。其中运用了迁移学习技术。通过对图书封面图像的迁移学习，进而识别书脊信息的做法在国际上属于首创，成功解决了因缺乏书脊图片样本造成无法利用机器学习进行图书识别的国际性难题。该图书盘点智能机器人的外形设计结合图书馆空间布局和书库的设计，紧密契合工作场景，可预设规划路线实现自动巡检和自动避障，可以同时对书架上的多层格图书进行扫描检测。以公共图书馆书库安装的7层标准书架为例，若按每层格容纳图书100册计算，其第一代产品每小时可扫描检测2.5万册图书，能够大幅度提高图书盘点工作效率和符合公共安全要求。同时，它也兼容了RFID技术方案，通过图像识别做关键位置的校正识别，以此提升盘点的准确率。以图像模式识别为核心的图书馆智能机器人，依托对于图书位置的精准识别，今后会在公共图书馆读者精准找书、室内导航、智能咨询、读者流量监测、专类书架管理、文献知识共享，以及新型无人图书馆等方面都将具有显著的发展潜力。图书馆图书盘点智能机器人见图6。

6 结语

如同世界上的任何事物都遵循唯物辩证法一样，有一弊必有一利。21世纪20年代的新形势在给公共图书馆在内的各行各业带来了挑战和压力的同时，也同时带来了改进和发展的机遇。公共图书馆应当变压力为动力，努力学习和掌握工作中的辩证法，创新工作思路，积极推动更多的智能化机器人投入到公共图书馆各项管理工作和服务工作中，为提高公共图书馆的服务水平，做好新形势下公共图书馆的文献管理工作和读者服务工作做出自己应有的一份贡献。

参考文献

[1]李文清.高校图书馆智能机器人的应用路径探究[J].晋图学刊，2018（2）：11-16.

[2]曹丽娜，宋连霞，李若，等.图书馆行业机器人技术的应用和探索[J].内蒙古科技与经济，2017（7）：37-39.

[3]慧兔人体测温机器人，非接触AI辅助温感，快速筛查体温异常者，防疫好助手[EB/0L].[2020-04-16].https：//www.sohu.com/a/386844886_120005863.

[4]覃显晶，王祥伟，庄卉卉.基于人工智能技术的图书馆咨询机器人设计与实现[J].情报探索，2019（3）：91-97.

[5]胡福文，刘宴诚，强润子.EOW 绿色消毒智能机器人自主导航系统设计[J].机械设计与制造，2020（2）：275-278.

[6]曹轶.图书馆自主巡逻示警机器人的设计[J].数字技术与应用，2019（1）：182-185.

[7]魏志刚，田润，刘恒同.基于高德地图API的机器人导航系统设计[J].科学技术创新，2019（13）：110-111.

[8]李翠花.图书馆自动导航智能化机器人技术及应用探讨[J].河南图书馆学刊，2019（3）：80-82.

[9]夏正伟，李全，端文慧，等.RFID 图书自动盘点机器人应用研究：以武汉大学图书馆为例[J].圖书馆杂志，2020（1）：61-66，55.

[10]首个基于计算机视觉解决图书馆盘点的AI机器人图书馆书童惊艳亮相[EB/0L].[2020-04-16].http：//www.elecfans.com/jiqiren/789078.html.

作者简介

叶永机（1966-），男，广东怀集县人，广州市黄埔区图书馆馆员，研究方向：图书馆管理与服务。