基于NI myRIO 的超市智能购物车设计*

韩 强，钱昭焱，张 一，刘亚雄，周炜杰

（1.天津职业技术师范大学自动化与电气工程学院，天津 300222；2.天津职业技术师范大学信息传感与智能控制重点实验室，天津 300222）

21 世纪以来，互联网逐渐普及到各家各户，网购也逐渐热门起来，这使得传统超市面临着很大挑战，传统超市也需要寻求自身发展。在实体超市里买商品的顾客几乎都需要购物车来放自己所购买的商品，购物车也应该顺应时代潮流，集多功能于一体，才能够更好地为顾客服务。

本项目通过在超市的购物车上添加一个NI myRIO作为控制器，使用传感器来获取信息，并通过LabVIEW的软件编程来实现购物导航、智能避障、自助结算等功能。从消费者的角度来说，超市智能购物车的设计能够充分解决消费者找不到商品所在的区域和花费大量时间用来排队结账等问题，改善消费者的购物体验。此外还能够减少超市工作人员数量，在一定程度上也可以增加实体超市的顾客，使超市服务更加高效。

1 项目研究背景

随着我国科学技术的创新和发展，我们的生活方式也发生了很大变化，很多中小城市都开放了大型超市和大型商场，由于互联网技术的高速发展，网购成为了很多年轻一代的首要选择。虽然网购给我们带来了方便，但是这也让很多年轻人喜欢宅在家里，较少出门。在手机上购物的人们总是会花很多时间用来挑选商品，他们也会刷到很多类似的商品，这些商品都是基于用户搜索到的物品来推荐的，我们在网购时会花大量时间来看同一类商品，效率较低。而实体超市里的商品种类很多，人们能够在超市中买到各种自己想买的商品。但是，随着超市商品种类的逐渐增加和超市的购物区域逐渐扩大，这也给人们带来了很多不便，比如人们会花很多时间用来寻找商品、排队、称重和结算付款，这使得很多消费者不太满意当前的购物体验。在这个快节奏的时代，传统购物车已经慢慢不能满足人们的需求了。基于此，本文设计一款基于LabVIEW 和NI myRIO 的超市智能购物车，能帮助顾客快速寻找商品，快速结算，高效购物。

2 超市智能购物车设计

2.1 控制系统结构

NI myRIO 机电一体化虚拟仪器实训平台是融合实时操作系统和FPGA 技术的嵌入式虚拟仪器平台，该平台可以训练学生独立开发嵌入式工程项目。NI myRIO 体积不大，可以随身携带，但是它的功能十分强大，可以下载LabVIEW 编好的程序来运行相应的程序，myRIO 板载资源丰富，方便通过编程控制连接传感器、触摸屏等。

该智能购物车是基于NI myRIO 设计的，硬件由控制器、传感器和电源等组成。其中，NI myRIO 控制器作为核心处理器，可以采集并处理传感器的各种信息，myRIO可以完成对各个模块之间的连接并用WiFi 来实现购物车的数据传送。图1 为NI myRIO 的前后外观图，图2 为主程序流程图。

图1 NI myRIO 前后外观图

图2 主程序流程图

2.2 系统软硬件设计

小车移动：我们在四轮的小车上搭载NI myRIO，使用杜邦线将NI myRIO 的I/O 口与小车的L298 电机驱动模块连接，将LabVIEW 编好的程序下载到NI myRIO中，实现小车前进、后退和转向等移动功能。

红外测距：我们通过传感器来实现一定距离的避障功能，红外测距传感器连接在myRIO 上，通过判断距离的远近来实现智能避障。红外测距传感器实时测量小车四周物品的距离，如果在一定距离内有物品，小车会执行智能避障的操作，防止撞到阻挡道路的物品。红外测距的两根电源线分别连接到myRIO 的送电端、信号线接信号端。红外测距程序如图3 所示。

图3 红外测距

超声波测距：在小车尾部有声波测距仪，可以测量超出人耳听觉的短声脉冲的往返飞行时间。将飞行时间乘以空气中的声速将获得目标距离。根据设置的距离阈值来给出指令控制舵机转动，实现小车避障功能。超声波测距用于非接触性测距、物体探测等领域。图4 为超声波测距的程序。

图4 超声波测距

WiFi 模块：在NI Max 中可以通过设置将myRIO 配置为一个WiFi 热点，上位机和其他智能终端设备可以通过WiFi 连接到myRIO，这样就不需要再使用另一个路由器来完成连接。上位机可以直接通过无线网络来与myRIO 的热点进行连接。此后可以再次断开USB 线缆，与使用第三方无线路由器时类似，创建myRIO 项目，通过WiFi 找到目标硬件后连接，可远程载入程序。

图像处理模块：NI Vision Assistant 是LabVIEW 的视觉助手，主要用于图像处理和颜色分析识别等有关机器视觉的功能部分。它拥有强大的视觉处理函数的库，能在不编程的情况下直接运用函数对采集到的图像或者输入的图片进行处理、比对或识别、分析等操作。它可以将处理图像用到的函数生成一个VI，可以直接在LabVIEW中使用。Visio 的识别程序如图5 所示。

图5 图像识别

导航模块：通过建立横纵坐标，来找到购物车所在位置，购物车确定目标货架后，可以获得对应的坐标值，完成路线的规划。导航模块的部分程序如图6 所示。

图6 导航模块

3 商品操作

3.1 商品称重

顾客可以在购物时自主称重，节约排队的时间，更加便捷，可以将购买的需要称重的商品放到电子秤上，实现称重和计算价格，附带二维码的商品可以直接用扫码枪扫码计价。

3.2 商品扫描结算

随着科技的发展和智能手机、二维码的普遍应用，消费者在买完需要的商品后可以用购物车上的DF-1200型红光扫码枪来扫码结算，方便顾客们付款，以免顾客们排队很久，节省顾客们的时间。有的用户会在结算前犹豫要不要将不想买的商品放回去，自主结算可以确认商品之后再付款。系统的整体设计如图7 所示。

图7 系统整体设计

4 结束语

本文提出了一种基于NI myRIO 的超市智能购物车设计，运用嵌入式、传感器、LabVIEW 等技术来实现更方便地在超市里购物以及结算等功能。顾客可以在智能购物车上进行操作，实现更为便捷的购物，不仅能节省顾客们的时间，也能为超市提供很多方便，有效提高顾客们的购物效率，在一定程度上增大超市的客流量，减少成本，为超市未来发展提供一种新的模式，节省人力的同时为大家的生活带来便利。