摘 要：當(dāng)世界進(jìn)入到21世紀(jì)20年代新的歷史發(fā)展時(shí)期，科學(xué)技術(shù)新成果層出不窮，國際社會(huì)和各行各業(yè)都面臨著許多新形勢。文章從新形勢下公共圖書館智能機(jī)器人應(yīng)用的背景，新形勢下公共圖書館智能機(jī)器人在公共安全與咨詢服務(wù)的應(yīng)用，病菌病毒消殺與巡檢的應(yīng)用，自動(dòng)導(dǎo)航定位的應(yīng)用，圖書盤點(diǎn)的應(yīng)用等方面，對新形勢下公共圖書館智能機(jī)器人的應(yīng)用進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：公共圖書館;智能機(jī)器人;應(yīng)用研究

1 新形勢下公共圖書館智能機(jī)器人應(yīng)用的背景

1.1 新形勢對公共圖書館工作的新需求

當(dāng)世界進(jìn)入到21世紀(jì)20年代后，隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，以及國際公共安全的新局面，各行各業(yè)面臨著許多前所未有的新形勢。以智能機(jī)器人為代表的人工智能技術(shù)為了適應(yīng)新時(shí)代新形勢的社會(huì)需求，在各項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用方面的發(fā)展更是突飛猛進(jìn)。隨著社會(huì)運(yùn)行中對無接觸作業(yè)異乎尋常的工作需求，也加速催生了智能機(jī)器人在新形勢下的各種新功能。在包括公共圖書館在內(nèi)的幾乎所有公共場所，都出現(xiàn)了智能機(jī)器人參與完成人體測溫、口罩識別、集聚檢測、環(huán)境殺毒、圖書殺菌、語音宣導(dǎo)等方面的新應(yīng)用[1]。

1.2 新形勢為公共圖書館智能機(jī)器人應(yīng)用提供了新契機(jī)

在新時(shí)代的新形勢下，公共圖書館應(yīng)當(dāng)以此為契機(jī)，積極改進(jìn)和完善圖書館的管理和服務(wù)工作。其中，充分利用人工智能新技術(shù)，引進(jìn)適應(yīng)新形勢下公共圖書館適用的智能機(jī)器人就是一種良好選擇[2]。所以，積極研究和深入探索新形勢下公共圖書館相關(guān)智能機(jī)器人的各種應(yīng)用，就成為十分具有價(jià)值的研究課題和研究內(nèi)容。由于公共圖書館相關(guān)智能機(jī)器人整合采用了人工智能技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、多傳感器融合技術(shù)、激光等導(dǎo)航定位技術(shù)，以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等先進(jìn)的高科技技術(shù)，以此代替了大量公共圖書館的人力資源，在新形勢下的圖書館開館服務(wù)過程中可以發(fā)揮特有的作用。因此，新形勢下公共圖書館智能機(jī)器人的應(yīng)用，必將極大地提升公共圖書館管理的現(xiàn)代化水平和信息化水平。

2 新形勢下公共圖書館智能機(jī)器人公共安全與咨詢服務(wù)的應(yīng)用

2.1 新形勢下公共圖書館智能機(jī)器人人體測溫的應(yīng)用

新形勢下公共圖書館智能機(jī)器人的應(yīng)用，首先體現(xiàn)在圖書館迎接讀者進(jìn)館環(huán)節(jié)。正常情況下的圖書館禮賓迎接智能機(jī)器人，工作范圍僅限于歡迎致辭和館情介紹類。而與新形勢相符合的圖書館禮賓迎接智能機(jī)器人，則在公共圖書館入口處增加了用于公共安全的人體測溫功能。如廣州市黃埔區(qū)圖書館采用的廣州高新興機(jī)器人有限公司的智能巡檢機(jī)器人I2，廣東外語外貿(mào)大學(xué)圖書館采用的廣州慧兔機(jī)器人有限公司的慧兔H5機(jī)器人[3]，都具有紅外熱成像的人體測溫功能。此時(shí)用于測溫的智能機(jī)器人，對進(jìn)入圖書館的所有讀者首先進(jìn)行人體體溫檢測。當(dāng)檢測發(fā)現(xiàn)要進(jìn)館的讀者體溫達(dá)到或高于規(guī)定的37.3℃（機(jī)器人的檢測溫度范圍可達(dá)-40°C—+160°C）時(shí)，圖書館禮賓迎接智能機(jī)器人會(huì)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警語音提示和燈光警報(bào)信號。當(dāng)測溫機(jī)器人發(fā)現(xiàn)超過規(guī)定體溫的讀者時(shí)，就可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)，馬上觸發(fā)后臺(tái)的聲光報(bào)警控制系統(tǒng)，并迅速在前臺(tái)屏幕和后臺(tái)控制屏幕上同時(shí)映現(xiàn)。此時(shí)，圖書館安保人員可以據(jù)此及時(shí)聯(lián)系附近的醫(yī)護(hù)人員，引導(dǎo)和保護(hù)讀者到發(fā)熱門診進(jìn)行診治處理。圖書館人體測溫智能機(jī)器人和機(jī)器人架構(gòu)圖見圖1、2。

2.2 新形勢下公共圖書館智能機(jī)器人口罩檢測和咨詢服務(wù)的應(yīng)用

公共圖書館智能機(jī)器人用于公共安全的口罩檢查識別功能，是通過機(jī)器人的電子眼對進(jìn)入圖書館的所有讀者進(jìn)行是否佩戴口罩的識別，目的是提高圖書館公共環(huán)境的公共安全級別。當(dāng)發(fā)現(xiàn)沒有佩戴口罩或佩戴口罩不正確（未能遮住口鼻）的讀者，機(jī)器人會(huì)相應(yīng)地發(fā)出拒絕進(jìn)館的警示性語音提示和燈光警示，并可同時(shí)將其計(jì)入人臉識別黑名單，以備下次對比檢測時(shí)及時(shí)調(diào)用其檢測黑名單數(shù)據(jù)。讀者進(jìn)館后，往往需要進(jìn)一步向圖書館咨詢相關(guān)的一般性問題或業(yè)務(wù)性問題，這時(shí)需要圖書館禮賓咨詢智能機(jī)器人的服務(wù)[4]。圖書館禮賓咨詢智能機(jī)器人在經(jīng)過向后臺(tái)相關(guān)語料庫植入咨詢及回答的內(nèi)容元素后，便能夠適應(yīng)在公共圖書館環(huán)境中，回答讀者提出的一般性咨詢問題和較為專業(yè)性的業(yè)務(wù)問題。例如，讀者咨詢藝術(shù)類書庫或書架在哪里？讀者需要查詢的某類書或某種書的具體位置在哪里等。此類圖書館智能化機(jī)器人的應(yīng)用實(shí)例，如廣州市黃埔區(qū)圖書館采用的智能巡檢機(jī)器人I2即可完成。圖書館禮賓咨詢智能機(jī)器人如重慶工商大學(xué)圖書館的“叮小胖”見圖3。

3 新形勢下公共圖書館智能機(jī)器人病菌病毒消殺與巡檢的應(yīng)用

3.1 新形勢下公共圖書館智能機(jī)器人病菌病毒消殺的應(yīng)用

新形勢下公共圖書館環(huán)境衛(wèi)生的主要工作在于對病菌病毒的消殺，這項(xiàng)工作過去一般是由公共圖書館的工勤人員負(fù)責(zé)。公共圖書館引入智能機(jī)器人后，可將其用于病菌病毒消殺作業(yè)，以此達(dá)到公共圖書館服務(wù)環(huán)境保持清潔和確保公共安全的目的[5]。其中的病菌病毒消殺作業(yè)，包括定期消殺、定時(shí)消殺和實(shí)時(shí)消殺幾種類型。如對于公共圖書館的公共環(huán)境進(jìn)行定時(shí)噴灑消毒液，利用紫外線生物有效輻射的原理對圖書進(jìn)行殺菌殺毒作業(yè)。可以在圖書館智能機(jī)器人上加裝波長為200-275nm的短波（UVC）紫外線圖書殺菌殺毒機(jī)，可以在1-30秒的短時(shí)間內(nèi)對圖書館環(huán)境和圖書館書籍快速進(jìn)行紫外線殺菌殺毒操作。紫外線消毒技術(shù)是基于現(xiàn)代防疫學(xué)、現(xiàn)代流行病學(xué)和光動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)上，利用特殊設(shè)計(jì)的具有高效率、高強(qiáng)度和長壽命的短波波段紫外光照射，從而直接殺死各種細(xì)菌和病毒。紫外線殺菌殺毒的原理，是通過照射高強(qiáng)度紫外線破壞微生物機(jī)體細(xì)胞中的DNA脫氧核糖核酸和RNA核糖核酸的分子結(jié)構(gòu)，造成生長性或再生性細(xì)胞的死亡，從而達(dá)到殺菌殺毒的目的。另外，廣州市黃埔區(qū)圖書館應(yīng)用的“高新興I2-BP”型消毒盤點(diǎn)巡邏機(jī)器人，還可以搭載臭氧殺毒設(shè)備實(shí)現(xiàn)圖書館區(qū)域的殺菌殺毒，通過較高強(qiáng)度的臭氧濃度也可穿透到圖書內(nèi)部實(shí)現(xiàn)殺菌殺毒。

3.2 新形勢下公共圖書館智能機(jī)器人巡檢的應(yīng)用

新形勢下公共圖書館智能機(jī)器人在巡檢方面的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在對于公共圖書館的公共環(huán)境進(jìn)行規(guī)定動(dòng)作的自動(dòng)巡檢作業(yè)，其中包括語音宣傳，人員集聚檢測，巡檢突發(fā)事件處理等功能[6]。智能巡檢機(jī)器人在巡檢過程中的公共安全語音宣傳，可以根據(jù)圖書館巡檢地點(diǎn)的不同位置和要求，控制在最低分貝語音效果的范圍內(nèi)，并可以在不同的規(guī)定時(shí)段播報(bào)設(shè)定的不同語音內(nèi)容。讀者集聚檢測的作用在于防止出現(xiàn)多人集聚的閱讀環(huán)境，因?yàn)楦鶕?jù)公共安全的要求，讀者相互之間需要保持1米以上的有效距離。智能巡檢機(jī)器人可以提醒讀者避免人員聚集，宣傳相關(guān)公共安全內(nèi)容，通過機(jī)器人語音循環(huán)提示讀者注意。公共圖書館智能巡檢機(jī)器人在應(yīng)用過程中，在激光、超聲波、紅外線等傳感器的共同作用下，可以自動(dòng)避障，即發(fā)現(xiàn)障礙物后能重新規(guī)劃最佳的巡檢路線。圖書館智能巡檢機(jī)器人還具有自動(dòng)記錄巡檢事件的功能。在例行或臨時(shí)巡檢作業(yè)過程中，通過對每個(gè)巡檢點(diǎn)位進(jìn)行事件監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)異常情況及時(shí)報(bào)警并抓拍圖像、抓錄視頻，實(shí)時(shí)通知控制室管理員，同時(shí)自動(dòng)生成巡檢報(bào)表和巡檢事件報(bào)告。圖書館智能巡檢機(jī)器人見圖4。

4 新形勢下公共圖書館智能機(jī)器人自動(dòng)導(dǎo)航定位的應(yīng)用

4.1 公共圖書館智能機(jī)器人的SLAM自動(dòng)導(dǎo)航定位

在公共圖書館中，除了一些具有特定需求（如文獻(xiàn)掃描處理智能機(jī)器人）的固定型智能機(jī)器人外，具有自主行動(dòng)能力的移動(dòng)型機(jī)器人越來越多。隨著傳感技術(shù)、智能技術(shù)和計(jì)算技術(shù)等相關(guān)配套技術(shù)的不斷提高，智能移動(dòng)型機(jī)器人能夠更多地融入到公共圖書館的管理和服務(wù)工作中[7]。其中，智能移動(dòng)型機(jī)器人在自主定位導(dǎo)航技術(shù)中具有核心角色的是SLAM技術(shù)。SLAM技術(shù)是同步定位與地圖構(gòu)建（Simultaneous Localization And Mapping）的縮寫，其含義為機(jī)器人從未知環(huán)境和未知地點(diǎn)出發(fā)，在運(yùn)動(dòng)過程中通過重復(fù)觀測到的地圖特征定位自身的位置和姿態(tài)，再根據(jù)其感知增量式數(shù)據(jù)構(gòu)建地圖，從而達(dá)到同步定位和地圖構(gòu)建的目的。有人形象地比喻SLAM技術(shù)之于機(jī)器人，就像無線WIFI和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之于手機(jī)一樣。SLAM技術(shù)的核心為感知、定位和建圖。感知是通過傳感器數(shù)據(jù)獲取環(huán)境信息，定位是通過傳感器數(shù)據(jù)確定自身位置，建圖是通過自身位置和傳感器信息描繪構(gòu)建環(huán)境地圖。通過SLAM技術(shù)機(jī)器人在圖書館大開間書架環(huán)境下快速構(gòu)造出導(dǎo)航平面圖。如圖6，機(jī)器人繪圖與現(xiàn)實(shí)樓層平面圖對比，準(zhǔn)確率達(dá)100%。其后端處理方法以基于概率模型方法為主，以基于優(yōu)化方法為發(fā)展方向。

4.2 新形勢下公共圖書館智能機(jī)器人自動(dòng)導(dǎo)航定位的應(yīng)用

新形勢下公共圖書館機(jī)器人自動(dòng)導(dǎo)航定位技術(shù)的應(yīng)用，能夠有效地減少館員投入，避免館員與讀者過多的接觸，同時(shí)又能達(dá)到自動(dòng)巡檢的工作目的。自動(dòng)導(dǎo)航行動(dòng)能力是公共圖書館移動(dòng)型機(jī)器人的核心能力。智能機(jī)器人導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展，經(jīng)歷了從慣性導(dǎo)航、磁導(dǎo)航、激光導(dǎo)航，到現(xiàn)在主流模式的視覺導(dǎo)航階段[8]。視覺導(dǎo)航相當(dāng)于模擬人眼的視覺來進(jìn)行機(jī)器人導(dǎo)航。移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航未來的發(fā)展趨勢，將是整合視覺、仿生學(xué)、雷達(dá)、超聲波、激光等多重技術(shù)融合的綜合性導(dǎo)航模式。如廣州市黃埔區(qū)圖書館的智能導(dǎo)航巡檢機(jī)器人，利用SLAM技術(shù)可以解決機(jī)器人在圖書館書架中如何定位的問題。機(jī)器人繪出地圖后，需要在布滿書架的空間內(nèi)自動(dòng)穿梭作業(yè)，并精確導(dǎo)航到書架。SLAM技術(shù)是機(jī)器人識別圖層，能夠在地圖變化30%以內(nèi)時(shí)實(shí)現(xiàn)精確定位和導(dǎo)航應(yīng)用。這里需要將整個(gè)圖書館一層的書架平面劃出網(wǎng)格，每個(gè)網(wǎng)格代表一個(gè)位置，這樣智能導(dǎo)航巡檢機(jī)器人便可以通過網(wǎng)格位置判斷巡檢路線。圖書館機(jī)器人自動(dòng)導(dǎo)航規(guī)劃路線見圖7。

5 新形勢下公共圖書館智能機(jī)器人圖書盤點(diǎn)的應(yīng)用

5.1 傳統(tǒng)的公共圖書館圖書盤點(diǎn)及存在問題

在傳統(tǒng)的公共圖書館文獻(xiàn)資源管理工作中，由于圖書館藏書量巨大，圖書實(shí)體經(jīng)常處于動(dòng)態(tài)的外借和歸還的動(dòng)態(tài)流通過程中，因此，使得圖書館的文獻(xiàn)盤點(diǎn)工作異常困難。其直接后果就是存在圖書盤點(diǎn)周期長，數(shù)據(jù)錯(cuò)誤率高，盤點(diǎn)工作效率低下等顯著問題。并且由此引發(fā)圖書位置信息長期錯(cuò)亂，讀者文獻(xiàn)檢索與借閱信息不匹配，讀者對外借服務(wù)工作體驗(yàn)差等諸多問題。目前圖書館需要給每冊圖書人工加貼RFID電子標(biāo)簽，再配合信號接收的閱讀器方可實(shí)現(xiàn)對于圖書識別盤點(diǎn)的RFID（無線射頻識別）技術(shù)方案，一方面是圖書館人力投入巨大，另一方面則是因RFID基于無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)特性，決定了其不可避免地存在信息漏讀和圖書錯(cuò)架等問題。尤其對于圖書館公共安全而言，傳統(tǒng)的圖書盤點(diǎn)工作勢必使得館員與可能攜帶病菌病毒的圖書產(chǎn)生緊密接觸，增大了接觸病毒的概率[9]。

5.2 新形勢下公共圖書館智能機(jī)器人圖書盤點(diǎn)的應(yīng)用

在圖書館面對的新形勢下，為了最大限度地減少館員與可能攜帶病菌病毒的圖書直接接觸，減輕圖書館圖書盤點(diǎn)的工作壓力，提高圖書盤點(diǎn)數(shù)據(jù)與實(shí)際圖書信息的準(zhǔn)確性和一致性，公共圖書館需要應(yīng)用圖書盤點(diǎn)智能機(jī)器人。它是以模擬人眼的圖像模式識別為目標(biāo)，同時(shí)具有巡檢路線自動(dòng)導(dǎo)航，對圖書文獻(xiàn)精準(zhǔn)識別，圖書數(shù)據(jù)快速檢測，以及智能化機(jī)器學(xué)習(xí)功能。此類智能盤點(diǎn)機(jī)器人的實(shí)例，如廣東智媒云圖科技股份有限公司研發(fā)的“圖書館書童（Wonder Sheldon）”[10]。其中運(yùn)用了遷移學(xué)習(xí)技術(shù)。通過對圖書封面圖像的遷移學(xué)習(xí)，進(jìn)而識別書脊信息的做法在國際上屬于首創(chuàng)，成功解決了因缺乏書脊圖片樣本造成無法利用機(jī)器學(xué)習(xí)進(jìn)行圖書識別的國際性難題。該圖書盤點(diǎn)智能機(jī)器人的外形設(shè)計(jì)結(jié)合圖書館空間布局和書庫的設(shè)計(jì)，緊密契合工作場景，可預(yù)設(shè)規(guī)劃路線實(shí)現(xiàn)自動(dòng)巡檢和自動(dòng)避障，可以同時(shí)對書架上的多層格圖書進(jìn)行掃描檢測。以公共圖書館書庫安裝的7層標(biāo)準(zhǔn)書架為例，若按每層格容納圖書100冊計(jì)算，其第一代產(chǎn)品每小時(shí)可掃描檢測2.5萬冊圖書，能夠大幅度提高圖書盤點(diǎn)工作效率和符合公共安全要求。同時(shí)，它也兼容了RFID技術(shù)方案，通過圖像識別做關(guān)鍵位置的校正識別，以此提升盤點(diǎn)的準(zhǔn)確率。以圖像模式識別為核心的圖書館智能機(jī)器人，依托對于圖書位置的精準(zhǔn)識別，今后會(huì)在公共圖書館讀者精準(zhǔn)找書、室內(nèi)導(dǎo)航、智能咨詢、讀者流量監(jiān)測、專類書架管理、文獻(xiàn)知識共享，以及新型無人圖書館等方面都將具有顯著的發(fā)展?jié)摿?。圖書館圖書盤點(diǎn)智能機(jī)器人見圖6。

6 結(jié)語

如同世界上的任何事物都遵循唯物辯證法一樣，有一弊必有一利。21世紀(jì)20年代的新形勢在給公共圖書館在內(nèi)的各行各業(yè)帶來了挑戰(zhàn)和壓力的同時(shí)，也同時(shí)帶來了改進(jìn)和發(fā)展的機(jī)遇。公共圖書館應(yīng)當(dāng)變壓力為動(dòng)力，努力學(xué)習(xí)和掌握工作中的辯證法，創(chuàng)新工作思路，積極推動(dòng)更多的智能化機(jī)器人投入到公共圖書館各項(xiàng)管理工作和服務(wù)工作中，為提高公共圖書館的服務(wù)水平，做好新形勢下公共圖書館的文獻(xiàn)管理工作和讀者服務(wù)工作做出自己應(yīng)有的一份貢獻(xiàn)。

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作者簡介

葉永機(jī)（1966-），男，廣東懷集縣人，廣州市黃埔區(qū)圖書館館員，研究方向：圖書館管理與服務(wù)。