AGV智能分拣在公共图书馆应用普适性分析

章晓红

关键词：AGV智能分拣系统;公共图书馆;普适性

摘 要：文章简述了AGV技術的原理以及发展与应用，并以深圳市宝安区图书馆的AGV智能分拣项目为例，分析了AGV智能分拣系统在公共图书馆应用的普遍适用性，以期为公共图书馆的图书智能分拣业务提供有益的参考。

中图分类号：G258.2文献标识码：A文章编号：1003-1588（2021）03-0015-03

公共图书馆丰富的馆藏资源、舒适的阅读环境以及便捷的借阅方式，吸引了越来越多的读者走进图书馆、利用图书馆。面对与日俱增的图书流通量，公共图书馆仅依靠传统人工分拣图书方式已无法满足需求，因此，越来越多的公共图书馆采用智能分拣的方式替代人工分拣。2019年6月，深圳市宝安区图书馆在全国范围内首次将AGV智能机器人应用于图书分拣业务，为图书智能分拣提供了新的思路。

1 AGV技术原理

自动引导运输车（Automated Guided Vehicle，AGV），是指装备有电磁或光学等自动导引装置，能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输小车，是一种以电池为动力源，装有非接触导向装置的无人驾驶自动化车辆，其主要功能是在计算机操控下，按规划路径和作业要求使小车较为精确地行走并停靠到指定地点，完成一系列作业功能[1]。读者将单本或多本图书放置在还书口后，AGV分拣机器人通过识别地面定位导航系统，将图书按不同的馆藏地点分类运送至不同的格口，格口下的周转箱内图书达到设定数量后，再由搬运机器人运载到指定地点，从而达到分拣及搬运目的。

2 AGV技术的发展与应用

2.1 AGV技术的发展史

AGV技术起源于1913年的美国，某汽车公司将该技术应用于汽车底盘的安装及物料运输工作中。20世纪50年代，英国人率先去除地面车体引导轨道，转而在地下埋线操作，构成了电磁感应装置所组成的AGV系统;60年代，快速发展的计算机技术被广泛应用到AGV系统中，AGV系统技术得到大幅提升，应用范围也从最初的自动化仓库扩大到一些柔性工业生产中;自70年代开始，AGV技术在欧洲国家被快速推广应用，成为汽车装配及工业生产中的首选搬运方式，如：1973年瑞典的沃尔沃公司在汽车生产线上大规模使用了AGV自动装配技术，到1985年瑞典已有1，250台AGV自动引导车被应用于70多个不同的工作环境。

我国的AGV技术发展较晚，首台ADB型AGV自动引导车由北京起重运输机械研究所于1975年研制成功。1991年，由上海新火车站邮政枢纽、邮电部北京邮政科技研究所和济南军区仓库等研究的AGV引导车系统投入使用和运行。中科院在国家“863计划”政策支持下，有效完成了AGV自动引导车的应用基础研究，并且广泛应用在技术开发项目当中，同时还成功开发了运用实践技术比较成熟的电子引导和系统技术[2]。

2.2 AGV技术的广泛应用

AGV技术发展初期主要应用于汽车等大型机器的生产装配，随着AGV技术的不断成熟，其应用场景也在不断扩大。尤其是在近年来我国蓬勃发展的电商行业和物流行业，传统人工分拣包裹效率低、错误率高，已无法满足行业对时效性和准确性的要求，而应用AGV机器人分拣，即便是面对“双11”“618”等电商大促销期间的海量订单也能从容应对。2019年，深圳市宝安区图书馆率先将AGV智能分拣应用到图书分拣领域，开创了一项新的行业应用。

3 自动分拣在图书馆的应用

3.1 移载式分拣

移载式分拣是在输送线下侧安装浮出装置，当货物到达格口时浮出装置把货物托起从而实现分拣，其主要构成包括环形移载输送胶带、升降驱动减速电机、输送驱动减速电机、升降机架总成、支撑架体、电气控制等[3]。移载式分拣的优点是资金投入小、可适用于小型应用场景，缺点是效率低下、故障率高、故障发生时需整个系统停机检修。当前，我国图书馆应用移载式分拣系统进行图书分拣的案例较多，较早启用的是厦门市图书馆。

3.2 交叉带式分拣

交叉带式分拣是把载有小型带式传输机的台车和主驱动带式传输机连接起来，当台车移动至特定位置时，通过皮带转动完成分拣任务。该分拣系统主要由调速共建单元、导入单元、分拣本体和分拣格口构成。交叉带式分拣具有效率高、准确率高等优点，但投入较大，设备占地面积大，适用于规模较大的分拣场景。广州图书馆是该分拣方式的典型应用案例。

3.3 滑块式分拣

滑块式分拣机的承载面由等宽、挤出成型的铝承载板构成，能载运各种尺寸的物品，是一种水平、高速的输送设备。分拣机通过每块承载板上可横向滑动的导向块推动分拣对象进入对应格口达到分拣目的。分拣机的承载板相互平行地排列在垂直于链条的位置，相互之间间距很小，承载平台的平整面能够输送不规则形状的物品。与移载式分拣和交叉带式分拣相比，滑块式分拣的安全性更强，能更好地保护图书，几乎不会对图书产生损伤。滑块式分拣设备的优点是占地面积较小，缺点是造价昂贵，需要投入较大的资金。目前，我国主要有上海新华书店和广东新华书店应用该技术进行图书分拣。

4 深圳市宝安区图书馆AGV智能分拣项目介绍

深圳市宝安区图书馆新馆于2013年年底建成开放，采用“图书馆+城市规划展览馆”两馆合一设计，总建筑面积为48，000平方米，其中图书馆面积为42，730平方米，城市规划展览馆面积为5，270平方米。场馆共有六层，其中地上四层，地下两层。2018年全年接待读者329万人次，文献流通量209万册次[4]。面对日益增长的读者群体以及不断提升的图书借还量，为提升服务效益，深圳市宝安区图书馆经多方论证，最终确定以AGV智能分拣替代效率低下的人工分拣。

4.1 项目建设及空间布局

深圳市宝安区图书馆的AGV智能分拣项目总投资金额为462.81万元，包含智能充电工作站、系统控制调度与监控系统、周转箱、电动平板推车、服务器、交换机、AC、AP等软硬件，建设周期为8个月，于2019年6月底正式对读者开放。AGV智能分拣项目位于场馆一楼北门右侧，占地约300平方米，项目空间有一半面积层高3.3米，另一半面积层高10米，钢结构平台面积约170平方米，平台上方可通往二楼楼梯，读者从楼梯或二楼可俯视大部分分拣区域，具有展示和科普教育的作用。该项目有4个还书口可供读者进行还书操作，其中1个是24小时室外还书口;28台分拣机器人将图书送往对应的30个格口，4台搬运机器人负责将格口下方已装满图书的周转箱运载至书籍存放区。

4.2 分拣能力

深圳市宝安区圖书馆的AGV智能分拣项目设计的总分拣能力为每小时≥3，000册，每天连续工作16小时以上。AGV智能分拣系统自运行以来，实际单日最大还书量为8，746册，每小时最大还书量为1，049册;单还书口单日最大还书量为5，089册，每小时最大还书量为683册。以2019年8月为例，AGV智能分拣系统共还书106，534册次，占当月总还书量的77.7%，大大提升了图书的分拣量和上架效率。

5 AGV智能分拣在公共图书馆应用的普适性分析

5.1 自动识别技术在公共图书馆的广泛应用

当前，激光条码识别技术和射频识别技术（RFID）已在公共图书馆得到广泛应用，尤其是近年来RFID技术发展迅猛，基于RFID技术的读者证、馆员工作站、RFID标签、层架标、自助借还设备、安全门、馆藏盘点车等已被普遍应用于公共图书馆的基础服务业务中。RFID技术不仅将图书馆员从繁琐、低效的传统人工办证、借还书及盘点工作中解放出来，使其能从事更具价值的读者服务工作，而且该技术的成熟应用也是AGV智能分拣能够应用于图书分拣的重要基础之一。

5.2 机器人定位导航技术的成熟应用

二维码智能识别定位、地磁定位、地图规划导航技术的成熟应用，使AGV智能分拣在图书分拣业务中的应用成为可能。目前，AGV引导方式主要有激光引导、视觉引导、磁钉或磁条引导、二维码引导以及同时采用两种方式的混合引导。深圳市宝安区图书馆的AGV智能分拣项目采用的是二维码引导方式，该方式的工作原理是在AGV引导车应用场所的地面粘贴二维码标签，AGV引导车通过摄像头识别地面二维码标签的位置信息控制自身行进路线，从而达到定位导航的效果。该引导方式相对其他引导方式具有部署便利、路线灵活、成本较低等优势。

5.3 系统应用的适用性分析

AGV智能分拣在公共图书馆的应用具有普遍适用性，主要表现在以下几个方面：①场地。AGV智能分拣对场地要求较低，几乎不受楼层、层高等影响，300平方米左右的面积即可部署一个有30个格口的AGV智能分拣处。此外，AGV智能分拣系统噪音小，在安静的图书馆内无须单独设置独立的封闭空间。②资金。AGV智能分拣建设门槛低，资金投入灵活，公共图书馆可根据自身对分拣效率的要求及经费情况灵活投资，如：AGV智能分拣系统的重点是分拣机器人、运载机器人及还书口，公共图书馆可依据经费情况对这三项设备的配置数量进行灵活部署。③业务拓展。相对于其他分拣方式，AGV智能分拣具有较强的可拓展性，如：硬件方面可通过增加还书口、分拣机器人、运载机器人及格口数量等提升分拣能力，软件方面可通过优化机器人路径算法提高分拣效率，甚至可通过空间改造实现跨楼层分拣、运送，结合智能上架机器人及智能书架实现还书、分拣、上架等全流程智能化管理。④系统维修。AGV智能分拣系统出现单个机器人或还书口故障时，无须停止整个系统进行维修，仅需将故障机器人移出或关闭故障还书口，维修正常后即可投入使用，一般性故障不会降低读者的使用体验。

6 结语

随着人工智能的快速发展，各种类型的智能机器人在各行各业中的应用越来越多，也越来越成熟。公共图书馆也应紧跟时代潮流向智能化方向发展，将越来越多的新科技、新技术引入图书馆，与咨询机器人、智能书架等对接，完善多本批量分拣、机器人跨楼层运送上架、集成图书消毒等功能，实现全智能化的图书管理。

参考文献：

[1] 梁睿.AGV在智能化物流系统中的应用[J].起重运输机械，2019（4）：66-68.

[2] 田金锋.探究自动导引车（AGV）关键技术的现状及其发展趋势[J].时代汽车，2019（6）：42-43.

[3] 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（4）：70-73.

[4] 宝安图书馆.宝图简介[EB/OL].[2021-01-19].https：//www.balib.cn/#page8.

（编校：徐黎娟）