楊小李 李可興 朱志偉 宋書崗 滕飛

摘要：生活中的一些簡單購物籃都可以幫助人們達(dá)到堆放商品的目的。而今隨著社會(huì)智能化應(yīng)用到各個(gè)行業(yè)，為了更好地服務(wù)于人類，我們更想解放人們的雙手。通過對(duì)購物籃智能化改造，讓購物籃有自動(dòng)跟隨、躲避障礙、自動(dòng)回程功能?？梢宰屓藗兏臃奖愕奶暨x商品，再也沒有拎不動(dòng)購物籃和發(fā)生碰撞的擔(dān)憂。同時(shí)在一些大型商場中，常發(fā)生人們找不到回去的路的狀況，這會(huì)造成人們購物不愉快的體驗(yàn)，而它所具備的自動(dòng)回程功能可以完美的解決這一問題。

關(guān)鍵詞：智能化;自動(dòng)跟隨;躲避障礙;自動(dòng)回程

0???? 引言

如今，超市已經(jīng)成為了人們生活中的重要的一部分，越來越多的人選擇到超市中選購自己所需要的生活必需品。在購物過程中，購物籃成為必不可少的工具。尤其是家庭主婦，到超市購物已經(jīng)成為了她們當(dāng)中很多人的“固定工作”。購菜車給人們生活提供了不少便利。隨著科技的進(jìn)步，人們更想使購菜車具備更多的功能，更好地服務(wù)于人。例如現(xiàn)在有一種智能購菜籃，它包括菜籃體、提手、連接扣和電子系統(tǒng)。這種多功能菜籃可以快速稱出所購菜品的重量，還可以在久放于菜籃內(nèi)菜品腐爛時(shí)檢測到并發(fā)出警報(bào)。[1]這種購菜籃可以防止黑心商販偷斤少量，也可以時(shí)刻提醒人們食物是否變質(zhì)。

1???? 智能購菜籃的總體設(shè)計(jì)

本文所設(shè)計(jì)的購菜籃更是可以解放人們的雙手，讓人們不用推拉購菜車，可以直接跟隨人前行。它類似于移動(dòng)機(jī)器人的設(shè)計(jì)[2]。移動(dòng)機(jī)器人無論是在軍事、科學(xué)還是生活都有著很大的作用?？梢詷O大地方便人們的生活。本文主要采用的是UWB定位技術(shù)。UWB定位技術(shù)即超寬帶定位技術(shù)，是射頻定位技術(shù)的一種。[3]例如一種智能跟隨的太陽能電動(dòng)高爾夫球車，他能跟隨高爾夫運(yùn)動(dòng)者以及躲避障礙物。[4]

智能購菜籃包括遙控器和菜籃車兩部分，其中遙控器包含發(fā)射模塊、開關(guān)、跟隨按鈕和回程按鈕，而菜籃車體由車體、轉(zhuǎn)向裝置、電源、接收模塊、光電傳感器、攝像頭、控制模塊、GPS定位等部分組成，參見如圖：

2實(shí)現(xiàn)方法以及思路

2.1? 自動(dòng)跟隨功能

自動(dòng)跟隨功能利用接收模塊和發(fā)射模塊，根據(jù)一定的算法，計(jì)算出人對(duì)于機(jī)器的相對(duì)位置，實(shí)現(xiàn)機(jī)器對(duì)人的跟隨。示意圖如下：

信號(hào)傳遞示意圖如下：

2.2? 避障功能

對(duì)于購菜籃的避障功能，采用光電傳感器，通過放置接收一體的光電傳感器當(dāng)購菜車遇到障礙物時(shí)，光電傳感器反射的光被接收，距離信號(hào)傳輸給主控模塊，主控模塊發(fā)出信號(hào)，控制驅(qū)動(dòng)的動(dòng)作。下圖為光電傳感器的原理圖：

光電傳感器根據(jù)反射回來的光的強(qiáng)度來判斷障礙物距離的遠(yuǎn)近。之后將信號(hào)傳遞給主控板，主控板分析信號(hào)，控制驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)向，達(dá)到躲避障礙的目的。

2.3? 自動(dòng)回程功能

在小車開始啟動(dòng)以后GPS模塊就開始運(yùn)作記錄運(yùn)動(dòng)信息，實(shí)時(shí)的采集的數(shù)據(jù)，并且每隔一段距離記錄路徑的相對(duì)坐標(biāo)點(diǎn)。當(dāng)我們按下回程按鈕時(shí)，小車啟動(dòng)自主返航功能，同樣進(jìn)行實(shí)時(shí)定位，并跟蹤記錄坐標(biāo)點(diǎn)，沿原路徑返回出發(fā)點(diǎn)。

當(dāng)智能購菜籃行駛或執(zhí)行任務(wù)過程中，通信信號(hào)中斷，控制系統(tǒng)通過判斷有無通信數(shù)據(jù)自主啟動(dòng)返航模式，移動(dòng)機(jī)器人同樣通過編碼器和陀螺儀的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)定位，并跟蹤記錄的路徑點(diǎn)坐標(biāo)Pn、Pn-1、Pn-2…P0，[…]。

3結(jié)語

本文主要采用UWB定位技術(shù)，結(jié)合著光電傳感器、攝像頭、控制模塊、GPS定位等部分，讓購物籃有自動(dòng)跟隨、躲避障礙、自動(dòng)回程功能。它可以檢測到障礙物與車體之間的距離，當(dāng)障礙物與車體之間的距離低于安全距離時(shí)，光電傳感器將信號(hào)傳遞給主控模塊。攝像頭能自動(dòng)識(shí)別圖像信息，進(jìn)行特征識(shí)別。控制模塊接收信號(hào)后，對(duì)它進(jìn)行分析處理，之后再將信號(hào)傳遞給轉(zhuǎn)向裝置，控制菜籃的運(yùn)動(dòng)。GPS定位由GPS模塊組成，它起到定位、導(dǎo)航、歷史軌跡和測距作用，可以更加精確的完成對(duì)被跟隨對(duì)象的距離、方向的檢測。

參考文獻(xiàn)：

[1]張霖.一種多功能菜籃[P]：中國，CN105752437A.2016-07-13.

[2]張憲民.機(jī)器人技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2017.[3]Monica S，F(xiàn)errari G.Swarm intelligent approaches to auto-localization ofnodes in static UWB networks[J].Applied Soft Computing，2014，25：426-434.

[4]胡杰、許明.一種帶自動(dòng)跟隨功能的太陽能高爾夫球車[P]：中國，CN207412646U，2018-05-29.