智能購菜籃

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到堆放商品的目的。而今隨著社會智能化應用到各個行業，為了更好地服務于人類，我們更想解放人們的雙手。通過對購物籃智能化改造，讓購物籃有自動跟隨、躲避障礙、自動回程功能。可以讓人們更加方便的挑選商品，再也沒有拎不動購物籃和發生碰撞的擔憂。同時在一些大型商場中，常發生人們找不到回去的路的狀況，這會造成人們購物不愉快的體驗，而它所具備的自動回程功能可以完美的解決這一問題。

關鍵詞：智能化;自動跟隨;躲避障礙;自動回程

0???? 引言

如今，超市已經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，到超市購物已經成為了她們當中很多人的“固定工作”。購菜車給人們生活提供了不少便利。隨著科技的進步，人們更想使購菜車具備更多的功能，更好地服務于人。例如現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。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菜品腐爛時檢測到并發出警報。[1]這種購菜籃可以防止黑心商販偷斤少量，也可以時刻提醒人們食物是否變質。

1???? 智能購菜籃的總體設計

本文所設計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。它類似于移動機器人的設計[2]。移動機器人無論是在軍事、科學還是生活都有著很大的作用。可以極大地方便人們的生活。本文主要采用的是UWB定位技術。UWB定位技術即超寬帶定位技術，是射頻定位技術的一種。[3]例如一種智能跟隨的太陽能電動高爾夫球車，他能跟隨高爾夫運動者以及躲避障礙物。[4]

智能購菜籃包括遙控器和菜籃車兩部分，其中遙控器包含發射模塊、開關、跟隨按鈕和回程按鈕，而菜籃車體由車體、轉向裝置、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實現方法以及思路

2.1? 自動跟隨功能

自動跟隨功能利用接收模塊和發射模塊，根據一定的算法，計算出人對于機器的相對位置，實現機器對人的跟隨。示意圖如下：

信號傳遞示意圖如下：

2.2? 避障功能

對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購菜車遇到障礙物時，光電傳感器反射的光被接收，距離信號傳輸給主控模塊，主控模塊發出信號，控制驅動的動作。下圖為光電傳感器的原理圖：

光電傳感器根據反射回來的光的強度來判斷障礙物距離的遠近。之后將信號傳遞給主控板，主控板分析信號，控制驅動的轉向，達到躲避障礙的目的。

2.3? 自動回程功能

在小車開始啟動以后GPS模塊就開始運作記錄運動信息，實時的采集的數據，并且每隔一段距離記錄路徑的相對坐標點。當我們按下回程按鈕時，小車啟動自主返航功能，同樣進行實時定位，并跟蹤記錄坐標點，沿原路徑返回出發點。

當智能購菜籃行駛或執行任務過程中，通信信號中斷，控制系統通過判斷有無通信數據自主啟動返航模式，移動機器人同樣通過編碼器和陀螺儀的數據進行實時定位，并跟蹤記錄的路徑點坐標Pn、Pn-1、Pn-2…P0，[…]。

3結語

本文主要采用UWB定位技術，結合著光電傳感器、攝像頭、控制模塊、GPS定位等部分，讓購物籃有自動跟隨、躲避障礙、自動回程功能。它可以檢測到障礙物與車體之間的距離，當障礙物與車體之間的距離低于安全距離時，光電傳感器將信號傳遞給主控模塊。攝像頭能自動識別圖像信息，進行特征識別。控制模塊接收信號后，對它進行分析處理，之后再將信號傳遞給轉向裝置，控制菜籃的運動。GPS定位由GPS模塊組成，它起到定位、導航、歷史軌跡和測距作用，可以更加精確的完成對被跟隨對象的距離、方向的檢測。

參考文獻：

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

[2]張憲民.機器人技術及其應用[M].北京：機械工業出版社，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、許明.一種帶自動跟隨功能的太陽能高爾夫球車[P]：中國，CN207412646U，2018-05-29.