基于智能机器人的图书馆智慧服务优化研究

摘要：近年来，人工智能技术发展迅速且日趋成熟，智能机器人的规模化应用成为助推公共文化服务智慧化发展的重要手段。智能机器人在越来越多的图书馆承担了馆员的职责，分担具体工作，这为读者服务创新和智慧化转型提供了新思路。文章介绍了机器人在图书馆服务中的应用演进历程，分析了当前智能机器人在图书馆智慧服务中的具体应用场景，并在图书管理、参考咨询、语料库结构、人机协同等方面提出了优化建议。

关键词：图书馆；智能机器人；智慧服务；人机协同

中图分类号：G250文献标识码：A文章编号：1003-1588（2023）09-0117-03

2018年3月，李克强总理在《政府工作报告》中强调人工智能给我国各行业发展带来了重大历史机遇[1]。人工智能（AI）是引领未来经济社会发展的关键技术之一，各国陆续将其列入国家级发展战略，智能机器人作为人工智能技术的成果集合，已经开始进入社会的各个领域，并潜移默化地改变着人们的生产生活方式。在公共文化服务领域，人工智能在模式识别、自然语言处理、深度学习、知识图谱、人机交互等方面的技术突破使其更加符合读者服务场景的应用需求，能够为用户带来便捷化、个性化的服务体验，推动读者服务朝智慧化方向发展。技术发展推动智能机器人迭代，制度优化更新智慧服务布局，目前图书馆智能机器人的功能已经相当完善，能够提供语音咨询、扫码找书、定位导航、自助借还等服务，服务方式也更加契合用户所需。未来，图书馆将通过技术更新、流程优化、数据整理、制度建设等实现智能机器人的优化迭代，使其在智慧服务中扮演更加重要的角色。

1机器人在图书馆服务中的演进历程

1.1应用借鉴与流通研发阶段

我国对图书馆机器人的应用借鉴和研究可追溯至20世纪80年代。机器人在图书馆的应用始于西方发达国家，其应用初期主要以书库管理、文献传输、环境维护等馆员替代型基础服务为主，应用的主要目的在于节约高昂的人力成本，提升内部服务效率[2]。21世纪初，我国进入图书馆机器人自主研发的高峰期，关于机器人自主设计与研发的理论研究迅速增多，王晶、陈俊华等提出应用编程控制器PLC对机器人进行硬件配置和软件设计，孙俊、蒋昕怡等对机器人的底盘结构、导航和控制系统进行了系统研究。同时，国外在图书馆机器人功能研发上也取得了较多成果，尤其是新加坡在RFID技术应用研究上取得了突破性进展，这也为现代智能机器人的功能实现奠定了基础。

1.2智能化发展与综合服务阶段

我国图书馆机器人的智能化发展起步于2010年前后，机器人的研发重点开始从服务自动化向系统设计和知识库构建转变，并提出将“智能”作为研发重点。2010年，清华大学图书馆研发的线上机器人“小图”能够基于AIML知识库进行思维推理与咨询解答，为用户提供信息咨询和文献检索服务[3]。2012年，东南大学图书馆借助MSN平台设计了机器人智能交互架构。此后，深圳、上海等地的图书馆参与研发的智能机器人被陆续投入使用，并在以往替代基础工作的基础上实现了图像识别、参考咨询、自助借阅等功能，这标志着图书馆机器人开始由自动化向智能化转变。近年来，圖书馆机器人在智能化的基础上朝纵深方向发展，力求实现“一机多能”，提供即时化综合服务，与之相关的机器行走控制、系统设计、语音识别、RFID应用、3D导航、用户识别、VR虚拟等技术研究与实践逐渐增多，智能机器人在图书馆的感知能力与控制能力迅速提升，适应的场景也逐渐增多[4]。基于实际应用分析，在读者服务层面，机器人应用以综合服务为主，能够满足读者入馆后的绝大多数服务需求，如江西省图书馆的“图图”和“旺宝”；专业服务层面，图书馆以功能性机器人为主，如安保机器人、盘点机器人、智能仓储机器人等，此时的功能化机器人与初期的工作替代机器人有本质区别，它们具有导航、射频识别、地图构建等功能，工作效率和精准度均远超初期替代型机器人。

2图书馆智能机器人关键技术与服务场景

2.1智能机器人关键技术

为满足图书馆的综合性服务需求，科研团队将多学科交叉、融合技术应用于智能机器人，以使其具备更加丰富、高效的功能。根据现有的生产设计实践，图书馆机器人将下列技术作为基础支撑：多传感器信息融合技术主要根据智能机器人的信息获取需求安装若干个外部或内部传感器，外部传感器主要获取视觉、触觉、角度等相关信息，内部传感器主要获取内部组件工作状态及方位角、加速度、角度数等相关信息，内外部传感器的结合能够获取多组数据，更加清晰地了解对象特征与自身服务状态[5]。导航与定位技术主要协助实现机器人在非结构环境下对静态或动态障碍物的准确定位与避障功能，根据环境变化调节自身运动状态，通过累计计算获得路径标识并自动匹配预设运动模型。路径规划技术是在实现定位与导航功能的基础上以任务为目标实现最优路径设计，提升机器人运行路径的精准度和速度，满足实际应用需求[6]。人机接口技术是实现人机交互的关键，该技术能够使机器人具备清晰的人机交互页面和完善的文字、话语表达系统，且具备深度学习功能。智能控制技术是机器人能够通过技术融合实现环境感知、运行决策、精准连续操作等功能的关键，当前较常用的智能控制技术有神经网络控制技术、模糊控制技术、智能融合控制技术等。

2.2智能机器人应用场景

目前，图书馆智慧服务过程对机器人的应用主要基于两类场景，一类是能够协助馆员完成图书搬运、存取及盘点等工作，另一类能够协助馆员完成图书馆参考咨询与特殊服务工作。

2.2.1图书搬运、存取、盘点场景。图书搬运是图书馆的基础性工作，早期的机器人功能单一，仅用于减轻馆员的劳动强度，完成不同阅读区间的图书搬运工作，且需要馆员协助完成。自动化智能立体图书存储系统的应用将导航和自主定位系统融入搬运机器人系统中，免去了以往人工铺设轨道、设置路标或磁导引线等工作，机器人能够通过环境感知自主规划路径，实现智能搬运。当前，图书馆主要应用开架书库模式和密集书库模式，开架书库（Open Stacks）允许读者入库查找相关资料，在当今图书馆规模和面积不断扩大的背景下，图书馆采用全开架、大开放的方式能够实现图书的藏、借、查、阅四种功能。密集书库（Compact Stacks）主要应用密集书架收藏文献资源，该模式多采取密集型排架方法用以提升空间利用率。自动存取系统ASRS（Automated Storage and Retrieval System）主要应用不同规格的不锈钢金属柜组成框架列阵，通过机械手完成水平移动或垂直升降并实现自动存取，读者通过OPAC系统查阅书籍时，系统会根据用户指令通过操控自动升降机和码垛机获取对应书籍，并放至借书口，实现自动存取[7]。图书盘点有助于馆员更好地了解馆内资源结构，早期的图书盘点主要通过人工清点、条码扫描两种方式完成，随着图书馆资源量的猛增，传统盘点方式已不能满足应用需求。现阶段，人工智能与RFID技术的融合能够设计一套更加完整成熟的盘点模式，实现自动盘点、多维分析[8]。南京大学图书馆与南京大学计算机科学技术系合作，联合研发了基于超高频RFID芯片的智能图书盘点机器人，该机器人在盘点图书时能够通过超高频RFID识别定位，自主优化寻书路径，收集图书准确信息，提高了盘点效率。

2.2.2参考咨询与特殊服务场景。参考咨询服务主要基于人机交互与信息服务层面，协助馆员完成用户沟通和文献传输等工作。当前，参考咨询机器人主要基于现有的信息基础和技术，构建智能机器人服务系统，全天候帮助读者获取优质资源，机器人可通过人机交互技术对用户的自然语言进行分析，通过关键词从语义上获取、理解和检索用户需求。参考咨询机器人能够大幅降低馆员的工作负担，突破人力、时空等客观因素限制，提高服务质量。随着技术的深入发展，人机交互系统日益完善，人机沟通也更加流畅，参考机器人能够在FAQ数据中匹配用户问题需求，提供周到服务。实体参考咨询机器人以日本电子通信大学图书馆的Sota机器人最具代表性，它体积小，可放置在桌面，可为用户提供图书馆使用指南或检索服务[9]。我国图书馆参考咨询机器人研发也取得了较大进展，如太原市图书馆的虚拟咨询机器人小图、南宁市图书馆的聊天咨询机器人艾米等。

3基于智能机器人的图书馆智慧服务优化策略

3.1基于智能机器人的图书馆智慧服务架构

图书馆智慧服务以物联网为基础，以人工智能为核心技术，以智慧化设备为手段，以满足用户需求为驱动，是智能技术与馆员智慧有机结合的产物，也是图书馆发展的最高阶段[10]。未来，基于智能机器人的图书馆智慧服务将在图书管理、参考咨询、语料库建设和人机协作等方面创新发展模式，并以组织、资源、技术与应用为基础支撑。

3.2多模态图书管理

多模态SLAM算法设计能够解决当前智能机器人发展过程中定位导航、建图算法和路径规划中存在的问题，实现各类传感器信息的综合深度应用。在图书管理方面，多模态智能图书盘点机器人能够结合现有的RFID技术与机器人自动化技术，在原有设置不变的基础上实现全自动化的图书盘点操作，高效管理图书，推动智慧化管理进程。多模态图书管理系统能够解决当前图书馆存在的图书错放、乱放、不整齐、数据不完整、信息模糊、定位不准等问题。多模态智能图书管理机器人能够借助超高频RFID感知技术和图像识别技术提升信息识别的精准度，通过数据分析计算解析数据信号，实现高精度信息识别。此外，多模态智能图书管理机器人还能结合已有的分类模型和图像识别技术提升图书姿态探测的准确性，自主制订整理方案。

3.3强化人机协同

无疑，智能机器人的引入对现有的业务流程和管理体制造成了较大冲击，图书馆唯有进行自我革新和转型才能适应时代要求。虽然目前智能机器人只能智能进行固定项目的重复性工作，但未来智能机器人也会扮演好馆员这一角色，通过提供综合性服务满足用户的多样化需求[11]。因此，图书馆应逐步强化人机协同，根据智能机器人在不同场景中的服务优势进行“分工”，优化协同机制。根据目前图书馆服务实践与未来发展需求，未来一段时间，图书馆应通过培养专业人才强化对智能机器人的管理协同，并完成以下工作：一是替代自然人馆员完成图书搬运、读者交互、书籍查找、用户反馈等基础性工作，提升工作效率，解放人力，使馆员能将更多精力放在高层次服务或服务创新上。二是强化对各类群体的关怀，目前虽已有图书馆开展了相关服务，但案例较少、深度不够，需要进一步探索实践，提升特殊群体服务水平。三是强化深度学习能力，辅助读者进行自助阅读，为用户解决阅读中出现的各种问题，提供综合性服务。图书馆要协同处理好智能机器人与自然人馆员之间的关系，强化协同关系，提升自然人馆员的工作积极性，并在实践过程中逐步建立评价和管理机制，科学设置岗位要求，提升用户的满意度。

4结语

智能机器人在图书馆的规模化应用将会极大优化现有的业务流程，推动图书馆智慧化转型进程。智能机器人是科学技术转化为生产力的典型案例，实现了图书搬运、存取、盘点的自动化和参考咨询的智能化，在较短时间内完成了图书馆由传统向自动化、智能化方向的跨越。未来，图书馆可在智慧服务中通过多模态管理、强化人机协同等举措实现智能机器人服务升级，使其早日成为“全能馆员”。

参考文献：

[1]于琳.我国图书馆界关于人工智能的研究综述[J].图书馆研究与工作，2019（8）：5-9，31.

[2]王义翠，杨爱华.智能机器人在图书馆开架书库中应用研究[J].新世纪图书馆，2022（6）：42-48.

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[4]熊易.人工智能机器人技术在图书馆的应用研究[J].河南图书馆学刊，2022（4）：68-69，72.

[5]杨扬，郑玄.机器人技术与图书馆服务创新的融合研究：进展、问题和前景[J].国家图書馆学刊，2021（6）：78-87.

[6]李宇，马波，鲁超，等.我国图书馆机器人服务策略研究及前景展望[J].图书馆工作与研究，2021（12）：70-78.

[7]申悦.人工智能机器人在图书馆的设计与实现：以国家图书馆数字图书馆体验区为例[J].图书馆，2020（6）：37-41.

[8]李宇，石磊，姚天泓，等.国际视野下图书馆机器人应用现状及其机遇与挑战[J].图书馆，2021（9）：34-41.

[9]谢超.图书馆书籍精准定位引导机器人[J].科学技术创新，2021（25）：195-196.

[10]严哲，罗钧.基于生命周期的高校图书馆专利信息服务体系构建与实践：以南京大学“智能图书盘点机器人”项目为例[J].图书馆学研究，2021（1）：51-57.

[11]王晶锋.AGV分拣技术在图书馆的应用研究[J].图书馆杂志，2020（12）：66-70.

（编校：崔萌）

收稿日期：2023-08-24

作者简介：满宗萍（1974—），青岛市市北区图书馆馆员。