公共图书馆AGV机器人技术应用策略研究

公共图书馆AGV机器人技术应用策略研究*刘磊1杨元勋2陈佳华3周静晴4李海5胡福明612345深圳图书馆广东深圳5180366深圳市海恒智能科技有限公司广东深圳518057[摘要]本文通过网络检索和文献分析，调查近年来现有图书馆AGV机器人应用的背景和现状；结合相关行业实际应用案例，对图书馆AGV机器人进行分类研究；从图书馆功能转变出发，结合图书馆业务管理多样化需求，研究新时期图书馆AGV机器人的前景和趋势。[关键词]AGV机器人图书馆智能近年来，AGV机器人在图书馆行业也开始崭露头角，基于AGV机器人与RFID技术，已经开始出现诸如自动盘点机器人、智能分拣机器人、智能调阅机器人等典型用例，在芬兰的“网红”颂歌图书馆甚至出现了可以实现图书自动上架的机器人，这让图书馆界开始关注到这项技术的潜能，希望在新技术应用上激发更多的“火花”。相较物流仓储行业，图书馆内的AGV应用也存在一定的限制与约束，首先，图书馆需要AGV机器人处理的“货物”——图书有极其明显的不同特征，它的品类与规格非常复杂，不能简单的标准化处理。其次，图书馆的场馆地形也较一般仓库更为复杂，对机器人在场地行走的干扰因素更多。再次，图书馆内的无线信号更加繁忙，运营商4G/5G网络、WLAN网络、楼宇智能化网络（如lara）等会对机器人控制信号产生一定的干扰等等。1文献综述与案例简介1.1文献综述1.1.1AGV研究现状AGV全称是AutomatedGuideVehicle，即自动导引运输车，主要指的是基于导航技术，不需要人工驾驶的自动运输车。最早的研究开始于1991年，由中科院沈阳自动化所首次完成了AGV（自动引导运输车）从实验室样机到生产一线产品的跨越。[1]通过中国知网，以“图书馆AGV”为检索词进行主题检索，共检索到相关文献30篇，其中符合相关主题的研究文献共11篇，占比36.67%。目前学者对图书馆AGV应用的研究，大多集中在图书分拣系统、图书盘点和调度方面，而研究的侧重点又多在于AGV定位技术与系统设计。图书馆智能机器人的建设是一项系统工程，机器人馆员是实现智慧图书馆的一种重要方式。李文清[2]结合国内外的AGV技术应用案例，认为运用RFID引导的AGV应用最广，具有成本适中、引导精度高、环境适应性强、性能稳定以及不用改变原本书库结构的优点。高东省[3]认为基于图书馆工作环境，AGV定位应选用具有功耗低、通信能力强、定位精度高等特点的UWB定位技术；张宣政[4]认为针对目前图书馆管理工作中出现的作业强度大、过程单一的特点，AGV并行作业和自动化程度髙的优势，将能够得到很好的发挥，但针对图书馆里和图书上下架这些工作量大的工作还需要依据人工来完成；赵强强[5]认为AGV的突出优点是降低图书馆书架改造的成本，移动灵活，可以很好地完成图书自动存取、运输、盘点、查重等功能；陈扬[6]针对图书馆的实际管理方式，认为可以使用AGV来实现无人图书馆搬运、图书上下架的工作，并结合实际的图书馆环境，构建设计了AGV管理与调度系统。近三年分拣系统发展迅速，林黎南[7]最先分析比较了在图书分拣系统中AGV技术与其他传统技术的优劣势，认为AGV技术在降低人力成本的同时大幅度提升了分拣效率，且具有非常强的视觉冲击效果；王晶锋[8]、张镜辉[9]、蒋雯笑[10]、章晓红[11]等4位学者也分别分析了AGV分拣技术在汕头图书馆、宝安图书馆等实体场馆里功能和流程设计、效益分析的技术应用情况。王展妮，张国亮[12]认为与价格高昂的立体仓库相比，AGV可在不改变图书馆书库空间结构的前提下，自动完成图书的搬运和放置等重复性工作，是普通图书馆进行自动化改造的主流构建方案。1.1.2AMR研究现状AMR全称是AutonomousMobileRobot，即自主移动机器人，具有自主定位、自主导航的AGV。在中国知网上，2003年一位韩国学者[13]首次指出了AGV和AMR在特性上的不同。不像AGV只能根据简单的编程指令，需要通过磁条或者传感器引导来实现导航功能。AMR是通过软件构件地图进行导航，并通过摄像头、内置传感器、激光扫描仪等装置，探测空间环境，后台自主计算最优路径，避开障碍物，灵活安全的抵达目的地。AMR逐渐有取代AGV的趋势。[14]在中国，2018年正式提出“AMR仓储机器人”的概念，报道AMR机器人开始为国内知名物流公司进行拣选搬运服务。[15]2021年AMR行业研究文章突然增加，张雷[16]明确指出移动机器人行业受新冠疫情影响，需求增速明显。怀瑾[17]指出AGV/AMR行业发展依托用户需求，还有很长的路要走。1.2国内案例简介1.2.1调阅机器人图书调阅系统，目前主要有国家图书馆、首都图书馆、上海图书馆和苏州第二图书馆在使用。国家图书馆、首都图书馆和上海图书馆采用的是轨道小车传输系统，苏州第二图书馆采用水平运输用与垂直运输相结合的方式。1.2.2消毒机器人国内宁波图书馆、广州黄埔区图书馆采用消毒机器人。主要应用场景场所：图书馆公共开放区域消毒，对于开放区域进行消毒处理。1.2.3盘点机器人近年来，图书盘点机器人在国内各高校、公共图书馆有较多的应用案例，如南京大学图书馆、武汉大学图书馆、香港中文大学(深圳)图书馆、广州越秀区图书馆、昆山市图书馆、成都大学图书馆、同济大学图书馆使用的图书盘点机器人，每小时能盘点20000册，漏读率仅1%；江西省图书馆、台州市图书馆、杭州市西湖区图书、舟山市图书馆等使用的盘点机器人，盘点效率达14000册/小时，盘点准确率达94%以上；宁波奉化区图书馆、陕西吴起图书馆等使用的盘点机器人也具有近似的功能和技术特点。1.2.4搬运机器人国内苏州图书馆目前有11台搬运机器人正在投入使用，[18]贵州图书馆有7台搬运机器人在使用，机器人采用激光导航的引导方式、运行速度1.5m/s，最大载重能力50Kg以内，主要用于解决图书的长距离搬运和配送，可以发挥机器人的柔性特征以此来适用于复杂多变的现实环境。1.2.5咨询导航机器人目前国内江西省图书馆有2台咨询导航机器人正在投入使用，天津中新友好图书馆有1台咨询导航机器人在使用，机器人采用激光导航的引导方式、运行速度0.8m/s，续航能力在8小时，主要承担图书馆的现场服务小助手，实现信息咨询、语音交流和地点导航服务。1.2.6分拣机器人图书分拣机器人在国内也开始有逐步应用，主要采用钢平台分拣模式，通过分拣机器人和搬运机器人实现平台上的图书分拣和平台下书箱的搬运工作。在天津的中新友好图书馆、广州南沙图书馆、深圳宝安图书馆有典型应用与展示。宝安图书馆是业界首个使用此类分拣技术的图书馆。还书设置室内自助还书口2个，室外自助还书口2个，馆员还书口1个；采用了28台分拣机器人、4台搬运机器人，30个分拣格口，还书处理量为2000册/小时。南沙图书馆采用3个还书口，18台分拣机器人，42个分拣格口，处理还书量为1200册/小时。中新友好图书馆采用15台分拣机器人、2台搬运机器人，分拣速度达到1500册/小时。2国内公共图书馆AGV机器人应用案例分析2.1调阅机器人2.1.1使用场景苏州第二图书馆，读者在大厅的电子屏幕上操作，扫二维码发出向预借书库里的调阅需求，之后直接到共享书库等待取书，整个流程只需要15到20分钟，机器人辅助工作人员完成馆内图书现场智能调阅和到馆预借工作。2.1.2业务流程分析传统索书流程保障本阅览区的图书，仅提供参考阅览，不可外借。读者须持本人读者证进入阅览区，向馆员提出阅览需求，由馆员完成图书从书库到阅览区，再到读者的调阅和暂借服务。机器人索书流程包括获取索书信息、机器人取书、机器人馆内传输图书、读者馆内取书、读者馆内还书等5部分。2.2消毒机器人2.2.1使用场景随着疫情时代出现，公共场所的消杀也是不能忽视的一部分，消毒机器人可以替代人工实现闭馆后阅览空间的环境消毒，可预防一些常见的细菌和病毒在空气中扩散，降低感染风险。主要应用场景场所：宁波市图书馆公共开放区域消毒，主要用来净化空气、消灭空气中的病毒、减少空气中的细菌病毒、无色无味；（没有单独针对图书，只是对空气进行了消毒净化处理）。2.2.2业务流程分析（如图2）图1业务流程2.3盘点机器人2.3.1使用场景近年来，随着AGV和RFID技术的发展，越来越多的图书馆引进图书自动盘点机器人，为图书上架、整架、盘点提供便利，减少了图书错架情况、提升了图书资源的利用率，也节约了人力资源。自动盘点机器人主要用于图书馆进行图书盘点，协助馆员图书上架、排架、整架，解决图书错架、异常、遗失等问题，解放馆员双手，并为图书馆提供可靠的图书数据。本文分析研究了武汉大学图书馆和港中文(深圳)大学图书馆盘点机器人案例。2.3.2业务流程分析传统业务流程.1清点图书清点工作大约每3至5年做一次全馆图书清点。清点前，需先停止图书流通，将当前在架图书数据导出。清点时，需逐本或多本（不多于5本）清点，如果遇到无法读取的图书则需剔除出来。清点完成后，工作人员将清点数据拷贝出来，再与之前导出的在架图书数据进行对比，以查找出不在架图书数据。.2新书上架新书上架工作约每周一次。上架时，在移动点检机上打开上架程序，读取层架标信息，再扫描一本图书，将该本图书与层架关联，程序显示关联成功后将图书放到架位上。完成新书上架后再将上架数据导入到图书馆系统中去。此项工作几乎是逐本操作的，且每一次都要扫描层架标，工作程序繁琐。.3查架图书查架工作每天完成一部分区域，约每月能完成一次开架区的图书查架。在查架过程中，程序会自动对比架上图书的馆藏信息是否正确。如果提示有错架的图书，则取出来重新进行定位，要是外馆的书，则要夹上馆藏地点标签，待后期对其进行馆藏地点的修改。查架最大的问题在于靠近书架两端的书无法读取，而后期对外馆图书进行馆藏地点的更改占用了工作人员大量的时间。机器人业务流程盘点任务可以设置定时或即时任务。机器人启动盘点工作时，通过激光雷达扫描周围环境，并按SLAM技术方法构建地图，演算出盘点路径。对于同一区域，一次构图后，后续盘点不再需要再次构图。按照盘点路径进行盘点。通过可升降的RFID天线同时对两层书架上的图书进行扫描，图书RFID标签感应到被扫描后，将标签信息反馈回给机器人，机器人对收到的信息进行分析，便可识别出图书是否在正确的位置，如果不在正确的位置，则会记录下来。中途如果电量不足，则返回充电桩充电，待电量充足时继续未完成的任务。盘点完成后返回充电桩充电待机，自动连接网络并上传盘点数据，馆员根据工作需要输出报表。如图2。图2机器人业务流程2.4搬运机器人2.4.1使用场景与业务流程点对点运输案例应用点：苏州图书馆立库区域；应用模式：机器人通过走道，把图书输送到物流发货平台，单次可以运输两箱，然后把图书暂存在发货区，结束任务。与水平、垂直输送设备对接案例应用点：苏州图书馆立库区域、贵州省图书馆立库区域。2.4.2技术分析搬运机器人应用在图书馆主要为解决馆内图书的长距离输送，会涉及到多台机器人的负责控制，势必需要通过机器人控制系统进行调度以及智能管理，同时还需要上位的业务管理系统进行对接，以及订单的管理。2.5咨询导航机器人2.5.1使用场景咨询导航机器人作为图书馆的现场服务小助手，能与读者进行各类型互动，如主动迎宾、语音咨询、借还书指引、读者引路、图书推荐、图书检索、信息播报（如通知通告、找人、找物等）并实现各种地点导航服务。本文的主要案例为江西省图书馆的咨询导航机器人旺宝，此型号的导航机器人已在多个图书馆投入使用，并获得一定的认可。2.5.2业务流程分析导航机器人主要用于图书馆接待咨询以及导航服务，协助馆员处理读者日常咨询、图书馆空间导航等事务，让馆员摆脱冗杂的重复性事务，将主要精力投入到更高质量的读者服务工作。读者咨询（1）主动识别读者，发起服务；（2）读者提出问题；（3）机器人通过智能语音识别（ASR），转化成相应文字，提交后台处理；（4）后台检索相应问题，找到答案或无答案，反馈到前端机器人；（5）机器人收到信息，将文字呈现在显示屏，通过TTS功能将文字转换为语音播报给读者。空间导航（1）主动识别读者，发起服务；（2）读者提出需要前往的地点；（3）机器人通过智能语音识别，转化成相应文字，提交后台处理；（4）后台检索相应地点，找到多个近似地点，反馈到前端机器人；（5）机器人在液晶屏显示多个近似地点，供读者确认所需地点，并提交后台；（6）后台通过服务器计算出现有地点到读者所需地点的路径，反馈到前端机器人；（7）机器人确认后，通过文字和语音告知读者，并按指定路径前往该地点；（8）机器人达到指定地点后，通过语音告知读者，并返回原服务地点。2.6分拣机器人2.6.1使用场景纵观对天津中新友好图书馆、广州南沙图书馆、深圳宝安图书馆的应用案例，分拣过程主要采用钢平台分拣模式，通过分拣机器人和搬运机器人实现平台上的图书分拣和平台下书箱的搬运工作。输入装载过程输入装载过程：拆包、人工投放、自动投放；当前拆包和投放仍需人手动完成。运输1：需要自动传送线与分拣传输线（机器人）耦合。分拣过程（1）固定线路模式：待分拣物在固定线路中运载，依照分拣策略进入不同的格口；特点是有预先确定的传输线路（包括分线路），终端的格口一般布置于线路的一侧（两侧），由分拣策略确定相应格口后，分拣物通过某种方式脱离线路进入格口；固定线路还可细分为单向线路和环形线路，环形线路可实现自动二次或多次出入线分拣。（2）非固定线路模式：待分拣物在依照分拣策略确定目的地后，通过多线路送达格口；线路通常经过优化计算获得，通过移栽机器人运至格口并卸载；（3）复合模式：上述两种模式的混合，可以是单次或多重的符合，确定的方式是看目的地是格口还是线路。卸载过程装箱（整理）、人工卸载（箱）、自动卸载（箱）分拣目标与流向目标：为流通做准备——文献上架、存储流通备用流向：阅览（册上架）、书库（册上架、箱存储）、物流运输（箱运输、册运输）文献的上架仍需手动完成2.6.2业务流程分析输入端输入端都是采用的自助还书机界面，图书由读者（工作人员）投入还书机；由于图书都是单本还回的，这就需要有相应规则的支持，主要是集中还书或集中处理还回图书的相关规则。此种方式省去了由工作人员在还书箱收集图书做集中处理的过程。图书还入后即可进入分拣处理，可看作实时分拣，而过往人工处理可看作分批次的集中分拣。图书均为逐本还入，并受系统处理速度的控制；图书进入还书口后进行数据采集和数据处理，至少应包括：信息检测获取、还书处理、指定策略、确定分拣格口（即目的地）。当前各案例中，还书机面板后直接有一段机械传送带（传送带模块），可看作图书收取和暂存的传输线路（1册暂存）。常见物流行业类似系统，钢平台机器人分拣多应用在出库分拣过程，与图书馆应用比较主要不同在于：1.货品只出不进,而图书是不断循环使用的。2.同批次货物被视为等同，而图书是每一册都视为一个单品，即便是复本。3.前端接自动输送线。传输（耦合）输入端后的传输段采用的是单个的传输单元，可处理一册图书与下方机器人的耦合动作。本系统输入端，传输段与机器人是采用步进的方式进行耦合，可看作是具备一册图书暂存的步进传送系统。与固定线路传输分拣的连续运转并作耦合的方式有明显区别。此方式耦合的成功率很高，但耦合速度慢。分拣过程钢平台系统分为两层，上层为分拣机器人做分拣动作，下层为运输机器人做整箱的运输动作。上层分拣格口固定，机器人的运动主要为：排队、装载、运输、分拣投入、空载运行、等待、排队……如此往复，分拣机器人数量多，运行线路多，故在运动过程需相互避让。下层主要是整箱运载，书箱是放在定制钢架上的，运输机器人运送满箱和补充空箱，机器人数量少，载重能力强。分拣格口的布局需同时考虑上层和下层机器人运行线路、间距等，原则上上层分拣口可实现多工位投入（正方形格口四边均可投入），实际可能还是使用的单一方向投入。传输（载重）传输（载重）即上述钢平台下层机器人部分。输出端分拣系统输出端应直接与工作人员对接，采用的方式可能是运载机器人将整箱运至固定地点由工作人员卸载并放置空箱，或者机器人将整箱与承载货架运至指定地点，自动装载空箱和承载货架到钢平台下层。2.6.3技术分析分拣机器人在固定区域中运行的数量较多，需要考虑集中调度与独立运行的配合运用。钢平台分拣机器人的运行范围限制在固定区域，但其相遇碰撞的可能性比普通的AGV要大得多，机器人的运行存在大量的启停加减速运动，难以完全通过集中调度控制其运行与避障，势必需要考虑机器人独立运行、机器人之间的协作运行、相遇与避让策略、路线规划等等问题。平台下的搬运机器人由于数量较少，易于集中控制，但需考虑其与上方分拣系统的配合，如分检策略更新、重箱等待策略、重箱与空箱替换策略、运输线路优化等。3图书馆AGV机器人应用策略3.1机器人应用模式的建议结合目前AGV机器人的实际应用案例，给出应用模式的建议。3.1.1调阅机器人调阅机器人，是与智能立体书库结合作业。图书拣选过程由立库完成，图书传输过程经由调阅系统完成。结合馆内调阅特殊的借阅服务模式，以下3个方面是调阅机器人需要考虑的重点模块。第一，与楼宇智能化的交互。传统的调阅系统都是固定的输送线，机器人是替代固定输送线路的柔性化选择。这样就不需要建筑一开始就具备轨道条件，只要具备一般人员通道即可，但前期建设需要保证与楼宇智能化中的门和电梯的交互。第二，调阅系统软件对接功能的完善。在系统查询上对接，一是检索到需要调阅的图书，要有调阅按钮；二是在读者申请调阅时，显示“调阅耗时情况”，及时了解取书时间和地点；三是读者可实时通过图书馆系统查询图书调阅进度。 调阅送到目的地后，系统会记录图书状态，并通过微信、短信等平台信息自动发送取书通知。通知取书地点、取书截止时间等内容，让读者一目了然。读者取调阅图书处，配有大屏幕，即“调阅排队系统”。屏幕上分“正在调阅”、“已调阅完成”两大类，每类子目录显示“图书名称”、“读者姓名”。让读者清晰了解图书情况，及时取走图书，减轻馆员咨询工作量。另外，可以通过WIFI室内定位技术，AGV主动送到图书馆内读者所在位置，实现“书找人”。读者再通过扫码或者刷脸的方式，从AGV上取得图书，实现书“找对”人。在与ILS对接要求上，需要注意以下两点：（1）WMS调用ILS接口：获得图书信息、图书状态和去向。（2）ILS调用WMS接口：获得车的轨迹，更新图书状态；获得图书运载历史记录。第三，机器人的孪生管控。出于监控和后台管理需求，后台系统可通过显示屏，实时远程查看监控机器人的工作状态，并形成作业数据。同时，后台可以远程修改作业任务，控制机器人工作状态。3.1.2消毒机器人消毒机器人与图书馆业务流并无直接关联，可独立运作。鉴于目前的机器人导航方式是二维码和SLAM，建议采用SLAM（主导航方式）+二维码（辅助精准定位）的方式，减少在公共区域的条码张贴以及后续的条码更换；选择开馆前以及闭馆后进行消杀，流通图书可以采用集中放置采用紫外线进行消毒；开架区图书可以采用机器人进行消杀，但是需要把雾化液的浓度降低到不会对于有淋湿的浓度。制定行业规范（包括消毒液、释放的浓度、对于人体的接受度、对于图书的保护等方面）；机器人遇到常闭防火门的时候需要与后勤部门进行沟通是否可以设置信号联动到机器人，以适应不同防火分区；5G网络的应用：采用5G来传输解决信号延时的问题，更加精准定位。3.1.3盘点机器人从业务流程来看，自动盘点机器人在清点和查架方面的帮助比较大，而且数据可以共用，两项工作可以合二为一，大大提高馆员工作效率。利用自动盘点机器人去清点和查架，不再需要人工干预，且可在夜间进行，不必停止流通影响服务。机器人在夜间完成工作后，工作人员在第二天早上即可从数据平台上输出对应的数据报表，如错架图书数据、不在架且不在流通中图书数据等等，工作人员可根据这些报表去整架或者查证图书下落。目前深圳图书馆的查架工作周期大约为一个月，而用盘点机器人，每天可以完成一次查架，大大缩短了工作周期，增强了数据的时效性。大规模图书清点周期更是达到3至5年，从历次大规模清点的经验来看，人工清点的最大的问题是层架标信息的遗漏，即工作人员在清点时忘记读取层架标信息，导致数据出错率较高，利用盘点机器人，可以解决这一问题，周期也可以缩短到以天为单位。3.1.4搬运机器人业务对接包括①与物流配送对接：图书分拣下线后装箱处理，通过与输送机对接，机器人把箱子运输到卸货平台，实现无人化搬运。②点对点运输：在提升机前面设计输送机与机器人对接，实现图书跨楼层运输，解决人工搬运的问题，比如图书分拣完成后送到指定的楼层、新书采编完成后送到指定的楼层。③读者图书还回对接：在开放区域放置还书机和还书架，还书架上放书箱，读者还回图书后把图书装在书箱，采用机器人把还回图书送到分拣处以及空箱的补给。运输线路第一，尽可能选择读者较少的工作人员区域作为搬运路线，以此来减少人员的干预，提高作业效率；第二，安全性：必须在机器人的行进方向配置相应的传感设备以及避障措施，停止定位精度保证在≤5mm，电池需要有足够的安全性；第三，机器人搬运书箱的起始位置需要有相应的位置区域作为暂存区。此外，设备对接也很重要。3.1.5咨询导航机器人咨询导航机器人需要与读者进行交互，并提供相应的信息，信息的有效性最终取决于后台数据是否充分详实，在考虑部署咨询导航机器人的前期，就应当对接图书馆智能应答系统，应答系统必须包含图书馆所有业务部门相关信息，并且统一AI训练，图书馆业务全渠道覆盖。咨询导航机器人主要是满足老幼需求，而年轻人可以通过手机实现服务需求；而另一方面，咨询导航机器人在与读者的交流过程中会产生一定的噪音，跟图书馆整体的安静氛围是相悖的。因而，建议咨询导航机器人部署在读者服务大厅或者青少年区，环境相对一致，并且机器人的行走路径尽量避免深入读者座席区。3.1.6分拣机器人自KIVA诞生，AGV便向世人展现了其智能化后台的强大能力，如路径选择算法、防冲突算法、根据货物热度优化货架位置等。这一优势继承并体现在图书馆AGV分拣型机器人应用模式上。3.2新兴应用领域——仓储型AGV机器人近年来，一批仓储型机器人不断涌现，它将图书以料箱形式保管处理，逐步开始覆盖了过去只能依赖堆垛机、穿梭车等专业器械的固定资产投资，实现了柔性化机器人高密度仓储以及智能化拣选等高级功能的新形态。面对以藏为主的书库，柔性化体现在理论上一个AGV机器人就可管理全库。而面对藏用结合的书库，通过叠加机器人数量，该形态就可以在后台系统的智能调度下协调合作，提升仓库吞吐量。建设方式既可以是图书馆自建，也可以是机器人或机器人仓库租用，这极大的降低了图书馆建设无人值守智能化书库的门槛。3.2.1货到人模式--小型智能仓储书库型机器人表1图书馆常用书库书架类型普通书架密集书架小型智能仓储书库应用场景用于开架、闭架图书存储；（普通固定书架）一般用于闭架图书高密集、低流通存储；（地下铺设有轨道，书架可移动）实现跨越两层楼之间的图书保管，提高典藏密度，发挥其高度优势，节约建筑成本；作为快速流通、低流通的图书典藏和流通中心，同时还可以作为中转流通库。适用高度2.4米内3米内8米左右保管图书类型适用新书和流通阅览的图书上架存储适用低流通的图书上架密集存储适用高/低流通的图书上架密集存储，放置专用书箱存储保护，替代电动密集架的功能；适用于快速流通的图书，作为网借库、新书库等图书。使用方法通过藏书检索系统（OPAC），查找书所在处和书号，到书架处取书。通过藏书检索系统（OPAC），查找书所在处和书号，走到藏书处，翻动书架，找到想要的书。与藏书检索系统（OPAC）联动，可自动地在几分钟之内将想要的书正确地取出。允许浏览（可眺望书架，有看中的书边取出阅读）虽然允许浏览，但翻动书架比较费工夫。无法将书拿在手里看，所以实际上不允许浏览。存储能力（册/m²）约250~300册约500~600册(约是普通书架2倍存储能力)约400~800册（与高度有关，高度越高，存储能力越强）优势1、书架不高，方便读者取放图书；2、方便管理员整理和周转图书，新旧图书存储；1、图书存储密度高；2、方便图书整理和保存，适用于旧图书保障存储；1、图书存储密集高；2、方便图书存储和流通，适用于新旧图书保障存储流通；3、自动存取图书，方便图书拣选；4、出入库、拣选能力具有可扩展性；5、高柔性化。劣势1、书架高度一般在2.4米内，不能高位存放；2、纯人工取放书，工作强度高；3、存储密度低，浪费空间；1、半自动存储，拣选取书不方便；2、需要前期地面预留铺设轨道；1、地面平整度要求更高，不能有大的高低偏差；2、前期投资成本较高；根据调研，目前已有企业发布可以实现取8米高货位的机器人。机器人采用双伸位的结构，适配650mmL*（200-450）mmW*（150-400）mmH满载30kg的料箱，车体尺寸1800mm*1000mm*4630mm，采用惯性+二维码导航的方式；小型智能仓储在高度、存储密度、应用场景、拣选便利性等方面具有优势。3.2.2多功能复用——攀爬机器人该种机器人打破了只能在地面运行搬运货物的限制，实现了AGV立体存储、拣选功能，把AGV水平搬运功能与立体货架升降存储进行集成。配置定制化伸缩货叉、链轮式攀爬轨道以及高度可达10米货架。支持50KG以下的纸箱/料箱立体货架存放、拣选，实现存储存放位与货物操作工位直接搬运，以及多车协同存取、搬运、拣选作业，提升柔性及效率。3.2.3高密度仓储——Autostore主要由机器人、货架、料箱、拣选工作台、软件组成。Autostore可以想象一个巨型建筑模型，标准尺寸的料箱（内径400mm宽x600mm长x310mm高，料箱高度也可以是220mm，以存放较小的物品）存放在立式货格内，从仓库地面垂直向上堆叠。每个料箱垛最高可堆叠至16层（4.9米），因而每垛可存储最多16个料箱，每个料箱中可存储单一品项或多个品项的货物。料箱垛彼此相邻，能够根据系统内料箱的存储需求，简易地向X轴和Y轴方向扩展。数千只料箱彼此相邻，每16个一垛存放在密集货格中，省去了巷道，形成了巨大的、高密度的存储区。货格的尺寸与形状可适用于任何现有仓库，甚至可以围绕建筑的立柱来安装。在图书馆的应用场景：典藏库、流通库。其工作过程是：一组机器人在立式存储货格顶部的铝制轨道上水平行走，存取料箱。机器人的提升装置有四条钢索可向下伸展，“抓取”这一垛中最上方的料箱。一台机器人接收指令后自动行至一垛料箱处，从中取出需要的料箱。料箱随后由提升索降至指定的拣选站台，操作员从中拣取需要的货物。表2机器人作业优势与劣势序号优势劣势1模块化设计使系统灵活、易于扩展货架必须采用铝合金材质2提高订单拣选效率箱子规格尺寸受限3高密度存储，节约空间高度需要控制在5m4提升订单准确率、订单履行率及订单周转速度需要纯进口，投资金额大5提高库存准确性与安全性3.3机器人应用现存问题第一，在目前的技术条件下，除分拣作业外，更适合于处理标准化容器如料箱等批量作业。面对图书馆各种规格尺寸不一的图书单册处理尚未见商业应用。第二，AGV&AMR技术，在导航角度，一个更偏向被动智能，一个更偏向主动智能，前者更适应于图书馆后台的自动化作业，可在作业场地内指定机器人行走路径，通过地面或墙柱面信标来帮助其实现定位。后者更适应于和前台服务场景的结合，如盘点机器人、调阅机器人、咨询机器人等在服务区无需部署额外信标，通过自主学习去规划路径，并不断学习优化。第三，机器人在与前端服务场景结合的同时，还需与其他智能相辅相承，如盘点机器人需具备的视觉识别能力，调阅机器人具备调用部分楼宇智能化系统的能力、咨询机器人需具备语义识别、情感分析、知识图谱等能力。换言之，单机的智能化程度不高。第四，机器人目前替代了一些场景下的重复机械性劳作环节，如搬运、分拣、盘点等，解放了一部分馆员的体力劳动。但尚无能力独立完成完整的作业流程，很多环节还需人工介入，也因此无法充分发挥机器人夜间无人作业的优势。其中盘点机器人是个很好的案例，虽然它也可进行日间盘点，但在读者多的情况下会极大的干扰工作效率，大部分引进的图书馆会安排夜间作业。当然得出盘点结果还不能说是完整的作业流程，但的确为应用模式指引了方向。第五，现阶段，针对不同的业务场景应用不同种类的机器人，通用性不强，专用机器人间的作业无法替换，即使图书馆多种作业都应用机器人也无法发挥规模性优势，反而会因为技术的不同，带来高昂的维护成本。第六，RMS管理软件应该是RCS（robotcontrolsystem）在智能化的程度上还有待于提升，目前处于路线设计、避障、速度控制、停止定位等方面基本已经成熟，在AI层面的应用上有待于提升；第七，机器人厂家之间的互联互通，机器人产品目前还处于一个行业探索的阶段，并没有形成行业规范以及国家/推荐标准规范，在数据接口、安全、效率能力等各位维度还需要进一步补充完善。第八，图书馆的行业背景以及应用场景与生产制造有区别，特别是开放区的机型选型需要特别注意外观造型、安全性等各个方面的综合考虑。3.4AGV机器人在深图二馆建设的应用根据深圳图书馆采编典藏流的业务需求以及二馆的建筑功能布局，机器人在二馆的主要体现在于输送分拣、物流系统、自助借还终端设备的对接环节；盘点、咨询导航。3.4.1立库作业区料箱搬运二馆图书流通的核心业务需求之一是二馆与街区自助图书馆、分馆之间的图书正常流通，每天的图书搬运量预计有200箱的图书搬运量，如果采用传统的输送必然需要固定的传输线路，同时输送线体需要占据与物流交接的面积，导致物流车装卸图书的区域减小；同时结合图书的来源和去处不一致，需要多点衔接，故采用输送系统不是最佳方案，而采用机器人刚好可以弥补输送机的不足，同时也可以发挥机器人的柔性。点对点的搬运作业、提升布局的柔性化。与物流车、分拣输送系统、电梯、提升机之间的配合作业，也即是通过机器人搬运书箱，实现双向的点对点搬运。3.4.2流通图书双向传输——阅览区与立库区结合二馆的地理位置位于深圳市龙华区红山片区，周边有大量的居民住所、学校等，势必在周末、节假日、寒暑假等时间开架区、不同楼层的集中还书区域会有大量的还书作业，还书后则需要完成图书的自动分拣（到一楼分拣区），结合本项目建筑上已经设计一个井道用来做提升机的建筑条件，为提升还书自动化以及图书垂直方向的自动化输送，故采用还书机、机器人、提升机、输送机的集成方案。与还书机、提升机、电梯的配合实现还书自动化、书箱运输自动化。读者在还书机上自动还书，当还书箱子满后，由机器人自动把书箱接走，机器人联动提升机、书箱等，实现借还的快捷，同时自动补给空箱，以此来提升馆员的工作效率。以上两种与最传统的人工作业模式相比，优势显而易见，告别了繁重的人工作业；与固定式的输送模式相比，优势则体现在柔性化布局，输送模式需要固定，对于空间有限的位置则无法采用输送，以苏州馆的分拣下线与发货区的位置，如果采用输送机的方式，则需要有最少100米的输送距离，按照目前的输送机的市场单价预估15000/米的价格，则也需要150万的建设成本，而根据苏州馆机器人的招标价约为120万，可以看出具有一定的优势。3.4.3图书盘点深圳图书馆二馆规划在图书开架区部署2台盘点机器人，分别在3楼和4楼流通区。计划对所在楼层进行定时盘点，拟定于闭馆后执行盘点任务，建议是在周日晚间开始盘点，周一早上得到相关数据后，利用闭馆期间进行书籍整理和各项工作分配执行。而对于保障本区，有计划进行定期的盘点。3.4.4儿童馆入口咨询导航深圳图书馆二馆规划在青少年及儿童区部署一台咨询导航机器人。该区分为二楼低幼及儿童区和三楼青少年区，服务区有垂直电梯可直达。深图目前少儿区的读者阅览情况来看，咨询导航机器人无法有效利用垂直电梯，因此机器人的服务范围仅能是单个楼层。此外，二楼由于读者年龄较小，服务区整体上较为热闹，且儿童对机器人也充满了新鲜感，兴趣也相应强烈；而三楼是青少年区，阅览座席相对较多，需要较为安静的阅读环境。从这两方面考虑，机器人计划部署于青少年及儿童区二楼入口附近，靠近服务台，专门为二楼服务区服务。二馆计划建立一套统一AI训练，全渠道覆盖智能应答系统，咨询导航机器人