图书传送分拣装置的设计研究

王超 王涛 刘鑫 苏文彬

摘 要：本文旨在通过对于目前现有的图书传送分拣智能装置的分析研究，明确目前图书传送分拣中所存在的问题以及图书传送分拣装置发展的难题，进而提出一种新的图书传送分拣装置设计方案，并且综合比较几种图书传送分拣装置优缺点，验证新方案的合理性。

关键词：图书分拣;机械自動化;传送分拣装置

引言

随着我国“全民阅读”活动的开展以及科技发展对于新时代人才知识需求的不断增加，政府部门大力推进公共文化事业体系发展，各学校也增强对于学生学术能力的培养，均加大了对于公共图书馆建设的扶持力度。截至2017年末，全国公共图书馆图书总藏量96953万余册，增长7.5%，其中古籍2701万余册，与上年基本持平;电子 图书102627万余册，增长15.6%。

在图书藏书量大量增长的背景下，随之而来的是大规模图书在归还以及整理书籍所耗费的大量人力物力。因此图书传送分拣装置的运用就显得及其重要。目前我国图书馆图书的传送与分拣工作主要还是人工进行，到2016年，全国图书馆从业人员数量达57208人，对应的每个图书馆从业人员数量约为18人。图书传送与分拣装置需求较大，通过研究图书传送与分拣装置，可以大大提高图书馆的工作效率，节省人力物力，也增加图书的传阅量，符合新时代智能化的发展要求，推动我们人民生活智能化水平。

1.我国目前图书传送分拣装置的发展现状

伴随着我国图书阅读量以及需求量的增加，对于图书传送分拣自动化程度要求也越来越高。目前，我国在图书传送于分拣装置上不断发展，根据其功能特点以及应用场景主要分为四类：

1.移载分拣型装置

移载分拣装置主要由支撑架体、升降机架总成、升降驱动减速电机、环形移载输送胶带、输送驱动减速电机、电气控制等结构组成。移载分拣装置广泛应用于汽车、机电、轻工、物流、等行业的运输线上，目前国内图书馆行业的自助借还书机也主要使用移载分拣。其最大的优点在与价格便宜，这也是国内大量使用该装置的主要原因。但其故障较多，持续工作的压力比较大，一旦出现故障便需要整体停机检修，检修的工作量很大。

2.交叉带式分拣装置

交叉带式分拣装置主要是由装有带式运输机的台车和主驱动式带式运输机连结起来构成的。台车移动到对应的位置式，通过皮带来实现分拣的目的。交叉带式分拣装置主要适用于分拣各类小件物品，如化妆品、食品、衣物等，因此该分拣装置可以对单本图书进行区域化分拣。其相对于移载分拣来说，分拣效率更高且准确率也更高，而且交叉带式分拣也适用于几百个格口的大规模分拣任务。但交叉带式分拣装置价格昂贵，投入较大，占地面积也相对较大，因此在国内图书分拣行业使用较少，仅有广州图书馆目前在使用。

3.滑块式分拣装置

滑块式分拣装置通常由滑块，道岔，板式运输机等组件构成，它根据控制系统提供的指令，通过滑块将需要分拣的物品分发到不同的场地中。滑块式分拣装置对分拣物品的尺寸没有要求，从纸箱到卡片都可以实现分拣，并且对分拣的物品没有任何的损伤，所以该分拣装置比较适用于图书分拣，目前有上海和广东新华书店在使用。但适用于图书分拣的滑块式分拣机均需要从日本进口，费用较高，后期维护成本也很高，一般图书馆难以承受。

4.AGV机器人分拣装置

AGV机器人即运载式机器人，自动流水线上把不同尺寸不同形状的物品依次输送到摄像头下，摄像头把数据传输到摄像头机器人后根据产品形状和大小分类放入不同的位置。AGV机器人分拣装置具有分拣效率高，分拣准确率高，占地面积小等优点，并且单个机器人出现故障不用整体停机检修，不会影响其它机器人的正常工作，维护起来相当方便。但是在国内，AGV机器人分拣装置目前主要应用于物流行业，还没有应用到图书分拣的实际案例。

2.市场对于图书传送分拣装置的性能要求：

目前，我国所使用的分拣机器主要有两类：一是对于其他行业的分拣装置进行改装应用于图书分拣行业，二是依靠于进口其他国家的图书分拣仪器。但是，由于图书种类以及国民阅读习惯的不同，我国对于图书分拣的要求也不相同，目前，我国市场对于图书传送分拣装置的性能要求主要有以下几个方面：

（1）分拣效率和准确率要高。分拣效率和准确率可以说是对图书分拣装置的一个硬性要求，如果一个图书分拣装置的分拣效率不高，其他的任何优势都会失去意义。

（2）数据处理能力。图书分拣装置在对图书分拣的同时如果能对图书的信息进行处理和存储，便可以在以后的一些工作中带来很大便利，例如图书查找，图书分类等。

（3）占地面积小，安装灵活。图书分拣装置如果可以灵活的组装，可以在一定程度上减小占地面积，如果体积过大，便会对装置的安装及图书馆的规模提出很大的要求。

（4）对于图书的保护，不能对图书有所损坏。所有的图书都是纸质的，容易损坏，封皮采用氯乙烯或聚丙烯薄膜包装，容易有划痕，影响图书的使用，因此，图书分拣装置对图书的保护也是极其重要的。

（5）噪声要小。无论是图书馆还是书店都需要给读者提供一个安静的环境，图书分拣装置应该尽可能的减小噪声，给读者创造更加安静的读书环境。

3.图书传送分拣装置的设计

根据目前我国市场需求，提出一种图书传送分拣装置的设计方案：

本装置总体上由推拉抬升模块、传送模块、二维码扫描模块、机械抓手模块和Arduino芯片数据处理模块组成。整体的结构和工作流程图如下：

推拉抬升模块

该部分包括的推拉部分一个丝杠电机、一个拨片和两根导轨组成，通过丝杠电机的正反转实现拨片的“推”和“拉”动作;抬升部分利用四根钢柱组成的运送平台，通过左右两个丝杠电机的控制，旋转带动平台，实现上下移动动作。

传送模块

该部分主要由传动滚轮、传送带、铝制机架和减速电机组成。同时，在每一支铝架上都安装有一个光电开关，作用是在图书经过光电开关时，将信号传给Arduino芯片进行处理，将该传送带停止运行，将图书停放在机械抓手的工作抓取位置。选用光电开关的原因是它能灵敏感应物体位置以便后续机械臂的工作，在轻量化的前提下保证了整个传送带运行的稳定性。

二维码扫描模块

二维码模块主要用于识别、接收和处理图书上的二维码信号，根据书籍的二维码标识，对其进行自动分类。在分拣前提前录入系统信息，提升分拣的准确性。

机械抓手模块

此设计采用的是六自由度的抓手进行图书的分拣抓取工作，其主要由两片夹片、多个MG996R舵机以及各U形组件构成。采用MG996R舵机，主要原因是为机械臂提供转动动力，方便机械臂装置360°无死角转动，利用舵机能沿一定角度迂回转动的特点，将其装载在机械臂上的每一个分节点上，从而能实现机械臂的灵活转动，改变传统机械抓手抓取角度受限的问题。

4.结语

本文是以对于国内图书传送分拣装置的分析为基础，结合目前我国市场需求的实际情况，提出了一种图书传送分拣的设计方案。该方案装置采用模块化设计，将图像采集部分、数据处理部分、机械执行部分协同完成分拣工作，满足目前市场需求。将其应用于图书馆的书籍分拣系统，将大大提升图书流动率，减少人力的消耗。

参考文献

[1] 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（04）：70-73.

[2] 十三五"时期全国公共图书馆事业发展规划[J].西域图书馆论坛，2017（02）：1-7.

[3] 梁佳成.分析图书自动分拣系统在图书馆的应用[J].智库时代，2018（51）：97-98.

[4] 贺宇欣.二维码技术及其在拣选快递中的应用[J].无线互联科技，2017（22）：137-138+144.