邢晉 鄒雨桐 張俊豪

摘要：智能購(gòu)物車是通過便捷高效的一體化購(gòu)物小車取代傳統(tǒng)購(gòu)物方式進(jìn)行服。在購(gòu)物車底部前端安裝一個(gè)藍(lán)牙從機(jī)，后端安裝兩個(gè)藍(lán)牙從機(jī)。顧客通過手機(jī)藍(lán)牙主機(jī)與自選智能購(gòu)物車藍(lán)牙從機(jī)配對(duì)，讓購(gòu)物車跟隨手機(jī)自動(dòng)行走。同時(shí)，顧客只需要在手機(jī)上安裝App軟件，通過手機(jī)直接查看超市商品促銷等信息以及促銷商品的位置;智能購(gòu)物車主要部分包括：藍(lán)牙4.0傳感器、Wifi信號(hào)的傳輸與接收系統(tǒng)，金屬檢測(cè)系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等組合而成。各個(gè)系統(tǒng)相互配合完成所需任務(wù)。

關(guān)鍵詞：購(gòu)物車;智能跟蹤;無(wú)線通訊;藍(lán)牙;

1、簡(jiǎn)介

消費(fèi)者去超市購(gòu)物通常都是手拎購(gòu)物籃或者手推購(gòu)物車，尤其在節(jié)假日期間人多擁擠，大量的時(shí)間花費(fèi)在拎東西上，這對(duì)消費(fèi)者來(lái)說往往是一種痛苦。這種情況對(duì)超市商家來(lái)說同樣是一件亟待解決的事情，因?yàn)椴挥淇斓馁?gòu)物體驗(yàn)會(huì)導(dǎo)致消費(fèi)者的抵觸，長(zhǎng)此以往會(huì)造成客流量的下降甚至超市會(huì)員的流失。

因此本智能購(gòu)物車的人性化設(shè)計(jì)旨在提高用戶的使用感受，其中包括購(gòu)物車載人購(gòu)物功能，智能小跟班功能，自助買單功能、促銷信息推送功能、商品選購(gòu)引導(dǎo)功能等?？梢源蟠蠊?jié)省購(gòu)物時(shí)間，節(jié)省體力，真正讓消費(fèi)者體驗(yàn)到智能化生活下超市購(gòu)物的便利。智能小跟班功能是本項(xiàng)目的一大亮點(diǎn)，跟隨您行走，并為您分憂。當(dāng)您購(gòu)買很多商品或大型商品時(shí)，購(gòu)物筐或購(gòu)物車的重量很沉，智能小跟班在解放您雙手的同時(shí)，節(jié)省人力、給您帶來(lái)舒適方便的購(gòu)物體驗(yàn)。智能購(gòu)物車第二大亮點(diǎn)的載人購(gòu)物功能，也讓您的購(gòu)物更加省時(shí)省力。休閑、短途代步，方便快捷。本產(chǎn)品的動(dòng)力是電能，所以也是綠色環(huán)保的。自助買單是指消費(fèi)者在超市購(gòu)物時(shí)，可以在手機(jī)客戶端上對(duì)所選商品掃碼，掃碼后客戶端會(huì)實(shí)時(shí)展示商品信息，同時(shí)自動(dòng)生成購(gòu)物清單。商品選購(gòu)?fù)戤吅筮x擇結(jié)算即可通過微信、支付寶、Apple Pay等一鍵支付。信息推送是指當(dāng)消費(fèi)者在有興趣的商品貨架前停留時(shí)，會(huì)收到所在位置附近的商品促銷信息，這種促銷信息展示方式遠(yuǎn)遠(yuǎn)高效于傳統(tǒng)的促銷傳單。

在大商場(chǎng)消費(fèi)者經(jīng)?？鄲烙跓o(wú)法快速準(zhǔn)確找到自己所需要的商品，這一點(diǎn)對(duì)于城市生活的白領(lǐng)階層表現(xiàn)尤為突出，一方面他們追求高效的購(gòu)物方式，另一方面擔(dān)心在網(wǎng)上所購(gòu)買的商品質(zhì)量問題，所以一款能夠自主引導(dǎo)消費(fèi)者購(gòu)物的智能設(shè)備變得格外重要，本款智能購(gòu)物車的設(shè)計(jì)正好迎合消費(fèi)者的需求，前途不可限量，在未來(lái)也必將越發(fā)體現(xiàn)其重要性。

2、系統(tǒng)方案

設(shè)計(jì)出實(shí)際可行的智能購(gòu)物車應(yīng)遵循以下幾個(gè)原則：穩(wěn)定可靠的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);簡(jiǎn)潔緊湊的機(jī)構(gòu)布局;相對(duì)低的能量消耗;盡可能小的整機(jī)重量;盡可能快速響應(yīng)的穩(wěn)定性控制;盡可能準(zhǔn)確的循跡等（價(jià)格及安全方面）;購(gòu)物車可承受至少100Kg重量;購(gòu)物車的工作時(shí)間要達(dá)到12～14個(gè)小時(shí)，且充電時(shí)間要短;購(gòu)物車要有故障警報(bào)功能和緊急制動(dòng)功能;購(gòu)物車要準(zhǔn)確定位、跟隨、避障。

1）、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

（1）系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，購(gòu)物車采用普通鋼制購(gòu)物車改裝而來(lái)，以保證購(gòu)物車的耐用性。在機(jī)器人底部改裝驅(qū)動(dòng)方式，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟隨及避障功能。

（2）結(jié)合購(gòu)物車的硬件結(jié)構(gòu)，進(jìn)行軟件編程部分的工作。按照購(gòu)物車的控制特性進(jìn)行系統(tǒng)主程序的設(shè)計(jì)，并針對(duì)傳感器進(jìn)行相應(yīng)的編程。

（3）對(duì)購(gòu)物車的定位跟隨設(shè)計(jì)。通過手機(jī)藍(lán)牙主機(jī)與購(gòu)物車前端藍(lán)牙從機(jī)的配對(duì)來(lái)判斷所處的位置，進(jìn)行跟隨。

（4）購(gòu)物車售貨架避障設(shè)計(jì)。在購(gòu)物車底部前端兩側(cè)放置的兩個(gè)金屬檢測(cè)儀，檢測(cè)商品金屬架所處的位置。

2）、模塊設(shè)計(jì)方案

（1）控制模塊設(shè)計(jì)：主要功能是通過對(duì)前方檢測(cè)有無(wú)障礙物，從而對(duì)機(jī)器人進(jìn)行控制。本創(chuàng)新項(xiàng)目采用DSP2000作為核心控制單元。DSP2000是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的微處理器。DSP芯片的內(nèi)部采用程序和數(shù)據(jù)分開的哈佛結(jié)構(gòu)，具有專門的硬件乘法器，廣泛采用流線操作，提供特殊的DSP指令，可以用來(lái)快速地實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號(hào)處理算法。是一種特別適合進(jìn)行信號(hào)處理運(yùn)算的微處理器，將模擬信號(hào)或我們現(xiàn)實(shí)生活中的一些信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)來(lái)進(jìn)行處理。此外，本創(chuàng)新項(xiàng)目需要采用高精度A/D轉(zhuǎn)換，使得采集到的電壓值十分精確，從而更好的進(jìn)行控制。

（2）驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì)：交流永磁同步（見圖1）電機(jī)為主要驅(qū)動(dòng)模塊。永磁同步電機(jī)以永磁體提供勵(lì)磁，使電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，降低了加工和裝配費(fèi)用，且省去了容易出問題的集電環(huán)和電刷，提高了電動(dòng)機(jī)的可靠性;又因無(wú)需勵(lì)磁電流，沒有勵(lì)磁損耗，提高了電動(dòng)機(jī)的效率和功率密度。并且其體積小，節(jié)能控制性能高，低噪聲，又容易做成低速直接驅(qū)動(dòng)，對(duì)于智能購(gòu)物車的驅(qū)動(dòng)很適合。

（3）檢測(cè)、避障模塊設(shè)計(jì)：金屬檢測(cè)儀應(yīng)用電磁感原理來(lái)探測(cè)金屬。所有金屬包括鐵和非鐵都有很高的探測(cè)靈敏度。鐵磁類金屬進(jìn)入探測(cè)區(qū)域?qū)⒂绊懱綔y(cè)區(qū)域的磁力線分布，進(jìn)而影響了固定范圍的磁通。非鐵磁類金屬進(jìn)入探測(cè)區(qū)域?qū)a(chǎn)生渦流效應(yīng)，也會(huì)使探測(cè)區(qū)域的磁場(chǎng)分布發(fā)生變化。

（4）藍(lán)牙模塊

USB協(xié)議的產(chǎn)生，讓個(gè)人電腦的外設(shè)如雨后春筍般地涌現(xiàn)。同樣，做為智能手機(jī)最新開放的低功耗藍(lán)牙（BLE）無(wú)線應(yīng)用技術(shù)，也有異曲同工之妙。BLE技術(shù)給電子產(chǎn)品橋接智能手機(jī)提供了可能。相對(duì)WIFI，Bluetooth 2.0等無(wú)線技術(shù)，有著能耗低，連接迅速，通訊距離更遠(yuǎn)等優(yōu)勢(shì)，讓智能手機(jī)的外圍電子設(shè)備有了更開闊的發(fā)展前景。

（5）舵機(jī)轉(zhuǎn)向模塊

控制電路板接受來(lái)自信號(hào)線的控制信號(hào)，控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)帶動(dòng)一系列齒輪組，減速后傳動(dòng)至輸出舵盤。舵機(jī)的輸出軸和位置反饋電位計(jì)是相連的，舵盤轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，帶動(dòng)位置反饋電位計(jì)，電位計(jì)將輸出一個(gè)電壓信號(hào)到控制電路板，進(jìn)行反饋，然后控制電路板根據(jù)所在位置決定電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的方向和速度，從而達(dá)到目標(biāo)停止。

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基金項(xiàng)目：省級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃（項(xiàng)目號(hào)202110201083）資助項(xiàng)