近年来，随着大型图书馆的高速发展，现有的人工操作和管理模式与迅速增长的馆藏形成了鲜明的矛盾。在传统的工作模式下，图书馆工作人员每天必须耗费大量的时间和精力用于分类、整理、上下架和搬运等单调而重复性的工作。如何将高效的机器人应用于图书馆日产管理和服务，以减轻当前图书馆人员劳动强度大、效率低下的问题，成为当前图书馆智能化研究的热点问题。近年来，国外的一些研究机构已对图书馆机器人的可行性进行初步的尝试，并有一些成功的应用，如英国国家图书馆建立的高科技藏书库，可将700多万册图书的保管和检索全部交由机器人完成，不需要图书管理员参与其中。德国洪堡大学、美国芝加哥大学、犹他州大学、日本早稻田大学等高校也建立了类似的图书馆机器人系统，，而国内的这一领域仍停留在理论研究阶段，尚无一例实际应用的机器人馆员出现。
按照系统功能的不同，这里将图书馆机器人分为自助图书馆的辅助机器人系统、机器人与立体仓库的结合应用系统、无人搬运车（Automated Guided Vehicle,AGV）的图书搬运机器人系统和全自主智能图书存取机器人系统、智能参考咨询机器人五种形式。
1.自助图书馆的辅助机器人系统
2.机器人与立体仓库的结合应用系统
为提高大型图书馆的自动化处理能力，一些图书馆借鉴了工业码垛机器人的操作特点，提出面向立体仓库的应用形式。如美国犹他州大学维拉德·麦若特图书馆提出可容纳200万册图书的自动存取中心（Automated Retrieval Center,ARC）概念。美国芝加哥大学的曼索托图书馆基于ARC思想，提出了机器人堆叠书库管理系统，在对书库进行立体化改建后，利用变位机和码垛机器人共同完成图书的存取，收藏图书可达350万册，而占地面积仅为常规书库的七分之一。
与工业机器人应用类似，ARC的工作效率和自动化程度非常高，但系统的可靠性仍有一定缺陷，当自动化系统发生故障时，可能出现整个书库需要重新启动的尴尬。另外，高昂的系统造价使得ARC很难在普通图书馆广泛应用，我国目前还没有图书馆使用这类设备。
ARC
3.AGV的图书搬运机器人系统
AGV指装备有电磁或光学等自动导引装置，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车。AGV最早应用于仓储业的出入库货物自动搬运，目前已成为自动化物流系统及企业自动化装备中不可缺少的重要组成部分。AGV具有并行作业、自动化程度高等操作特点，恰好满足了图书馆图书存取作业强度大、流程经常调整以及搬运过程单一的应用需求，具有代表性的系统是德国洪堡大学图书馆和日本大阪市立大学图书馆的AGV图书馆机器人。
德国洪堡大学图书馆AGV系统可在服务总台与各功能区之间自动传送需要上架和分检的图书，以中央阅览室四周钢柱上的金属感应条为循迹的依据，将图书收纳箱自动装卸在固定的位置。这一系统不仅可以在同一楼层工作，还可出人电梯，在不同楼层之间搬运图书。该机器人系统共耗资38万欧元，相当于该馆7个图书馆员的年薪。
德国洪堡大学机器人在总服务台卸载书籍
与德国洪堡大学图书馆不同，日本大阪市立大学图书搬运机器人没有在地面铺设导轨，机器人的导航由埋设在地面下的磁导引线实现。读者阅读后可直接将图书放在书籍收纳箱上，AGV小车会根据指令自动行驶到收纳箱旁，利用托起机构将其搬运至指定的存放地点。
日本大阪市立大学图书馆搬运机器人
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，但这类机器人系统并不能完成图书的自动上下架操作，图书整理和上下架等后续工作仍需要人工完成。不过，由于该系统具有结构简单、工作效率高、价格低廉等优势，目前仍然是普通图书馆进行自动化改造的主流建构方案，欧美等许多大型图书馆都已建立了各具特色的AGV图书搬运系统，但我国尚未见到实际应用的案例。
4.全自主智能图书存取机器人系统
全自主智能图书存取是指具有自动完成图书搬运、存取、上下架和整理等一系列操作的机器人系统，由于涉及的智能化和自动化程度非常高，这种系统目前尚处于研究探索阶段，具有代表性的应用主要有综合获取印刷资料（Comprehensive Access to Printed Materials,CAPM）和西班牙海梅一世大学（UniversitatJaume I,UJI）系统。
CAPM系统是由美国约翰霍普金斯大学研制的面向异地图书存取的应用研究项目，主要包括移动装置、机械手、升降装置和视觉等几部分。当用户请求异地馆藏的书籍时，检索机器人首先会自动检索书库，找到想要的项目，并把它传递到一个页面自动转换扫描系统，系统将在用户的要求下自动翻转书籍的页面。扫描完成后，检索机器人会将书归还书库或进行实物交付。CAPM突出的特点是即使是大学以外的用户也可以异地浏览馆藏材料，使数字化需求成为现实。但CAPM对于书架的要求较高，为了保证机器手夹取图书的可靠，需要采用类似文件夹的装置使图书保持直立，同时图书之间需要松散放置，以保证夹取时留有充足的空间。
霍普金斯大学图书馆机器人
5.智能参考咨询机器人
人工咨询服务形式已在图书馆系统应用多年，由于图书馆咨询馆员的人数有限，虽然在正常工作时间能够较好地开展实时咨询服务，然而在非工作时间或节假日期间，往往无法满足咨询服务的需求。近年来，随着人工智能、机器学习等新兴技术的发展，一种基于自动化处理思想的自主读者咨询服务软件正悄然升起，目前这一领域主要可分为三类：数字参考咨询软件、ＩＭ即时通讯软件和用户定制软件。其中，ＩＭ软件因其用户基础广泛、交流形式便捷和成本低廉等优势受到了一些高校图书馆的重视，如清华大学图书馆的“小图”和上海交通大学图书馆的“小交”是其中比较具有代表性的软件。小图是基于人工智能标记语言的人工智能机器人软件，通过积累ＡＩＭＬ语料库实现人机对话，并使机器人具有记忆和学习能力。小交是基于MSN的智能聊天机器人，具有自主聊天、资源查询、学科导航和借阅提醒等功能。另外，基于语音服务的研究方向也逐渐被引入到资讯服务当中，如苹果公司的“siri”软件和微软公司的“小娜”都是其中典型代表。
机器人是实现图书馆作业自动化和智能化的良好载体，具有广阔的应用前景和发展潜力。
