智能购菜篮

杨小李 李可兴 朱志伟 宋书岗 滕飞

摘要：生活中的一些简单购物篮都可以帮助人们达到堆放商品的目的。而今随着社会智能化应用到各个行业，为了更好地服务于人类，我们更想解放人们的双手。通过对购物篮智能化改造，让购物篮有自动跟随、躲避障碍、自动回程功能。可以让人们更加方便的挑选商品，再也没有拎不动购物篮和发生碰撞的担忧。同时在一些大型商场中，常发生人们找不到回去的路的状况，这会造成人们购物不愉快的体验，而它所具备的自动回程功能可以完美的解决这一问题。

关键词：智能化;自动跟随;躲避障碍;自动回程

0     引言

如今，超市已经成为了人们生活中的重要的一部分，越来越多的人选择到超市中选购自己所需要的生活必需品。在购物过程中，购物篮成为必不可少的工具。尤其是家庭主妇，到超市购物已经成为了她们当中很多人的“固定工作”。购菜车给人们生活提供了不少便利。随着科技的进步，人们更想使购菜车具备更多的功能，更好地服务于人。例如现在有一种智能购菜篮，它包括菜篮体、提手、连接扣和电子系统。这种多功能菜篮可以快速称出所购菜品的重量，还可以在久放于菜篮内菜品腐烂时检测到并发出警报。[1]这种购菜篮可以防止黑心商贩偷斤少量，也可以时刻提醒人们食物是否变质。

1     智能购菜篮的总体设计

本文所设计的购菜篮更是可以解放人们的双手，让人们不用推拉购菜车，可以直接跟随人前行。它类似于移动机器人的设计[2]。移动机器人无论是在军事、科学还是生活都有着很大的作用。可以极大地方便人们的生活。本文主要采用的是UWB定位技術。UWB定位技术即超宽带定位技术，是射频定位技术的一种。[3]例如一种智能跟随的太阳能电动高尔夫球车，他能跟随高尔夫运动者以及躲避障碍物。[4]

智能购菜篮包括遥控器和菜篮车两部分，其中遥控器包含发射模块、开关、跟随按钮和回程按钮，而菜篮车体由车体、转向装置、电源、接收模块、光电传感器、摄像头、控制模块、GPS定位等部分组成，参见如图：

2实现方法以及思路

2.1  自动跟随功能

自动跟随功能利用接收模块和发射模块，根据一定的算法，计算出人对于机器的相对位置，实现机器对人的跟随。示意图如下：

信号传递示意图如下：

2.2  避障功能

对于购菜篮的避障功能，采用光电传感器，通过放置接收一体的光电传感器当购菜车遇到障碍物时，光电传感器反射的光被接收，距离信号传输给主控模块，主控模块发出信号，控制驱动的动作。下图为光电传感器的原理图：

光电传感器根据反射回来的光的强度来判断障碍物距离的远近。之后将信号传递给主控板，主控板分析信号，控制驱动的转向，达到躲避障碍的目的。

2.3  自动回程功能

在小车开始启动以后GPS模块就开始运作记录运动信息，实时的采集的数据，并且每隔一段距离记录路径的相对坐标点。当我们按下回程按钮时，小车启动自主返航功能，同样进行实时定位，并跟踪记录坐标点，沿原路径返回出发点。

当智能购菜篮行驶或执行任务过程中，通信信号中断，控制系统通过判断有无通信数据自主启动返航模式，移动机器人同样通过编码器和陀螺仪的数据进行实时定位，并跟踪记录的路径点坐标Pn、Pn-1、Pn-2…P0，[…]。

3结语

本文主要采用UWB定位技术，结合着光电传感器、摄像头、控制模块、GPS定位等部分，让购物篮有自动跟随、躲避障碍、自动回程功能。它可以检测到障碍物与车体之间的距离，当障碍物与车体之间的距离低于安全距离时，光电传感器将信号传递给主控模块。摄像头能自动识别图像信息，进行特征识别。控制模块接收信号后，对它进行分析处理，之后再将信号传递给转向装置，控制菜篮的运动。GPS定位由GPS模块组成，它起到定位、导航、历史轨迹和测距作用，可以更加精确的完成对被跟随对象的距离、方向的检测。

参考文献：

[1]张霖.一种多功能菜篮[P]：中国，CN105752437A.2016-07-13.

[2]张宪民.机器人技术及其应用[M].北京：机械工业出版社，2017.[3]Monica S，Ferrari G.Swarm intelligent approaches to auto-localization ofnodes in static UWB networks[J].Applied Soft Computing，2014，25：426-434.

[4]胡杰、许明.一种带自动跟随功能的太阳能高尔夫球车[P]：中国，CN207412646U，2018-05-29.