本發(fā)明涉及人工智能技術領域，尤其涉及一種智能導購購物車系統(tǒng)。

背景技術：

目前國內商場大都采用傳統(tǒng)的購物方式和條碼掃描的結賬方式，貨物種類的繁雜、購物高峰期的擁擠和傳統(tǒng)掃碼結賬方式的繁瑣浪費了大量的人力物力，大大降低了顧客滿意度，增添了商家的人力支出，損耗了商家利益；隨著商場規(guī)模的越來越大，琳瑯滿目的貨物使購物者尋找商品時耗時耗力；目前商場大都采用商品所附帶的條形碼防盜，防盜效果差。目前，市場上存在一些智能購物車，但大多數智能購物車功能單一，僅限于自助買單這一功能，并且買單時還需自持購物車上的掃碼槍自行掃描商品，流程繁雜，未能給用戶提供較多便捷性，用戶體驗較差，且價格昂貴，不易被消費者和商家所接受。

因此，當前商場主要存在著以下幾個問題：

商品難尋，耗時耗力；結賬時排隊等候時間長；商品防盜弱；商家的人力物力支出較大。

技術實現要素：

本發(fā)明要解決的技術問題在于針對現有技術中的缺陷，提供一種智能導購購物車系統(tǒng)。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種智能導購購物車系統(tǒng)，包括：購物車載體，設置在購物車載體上的立體環(huán)境感知模塊、攝像頭、主控模塊、智能識別模塊、顯示屏；

立體環(huán)境感知模塊，用于監(jiān)測本購物車周圍障礙物的立體環(huán)境實時測距，并將實時測距信息發(fā)送至主控系統(tǒng)；所述立體環(huán)境感知模塊包括一個傳感器組，每個傳感器組由一個超聲波測距傳感器和一個紅外測距傳感器組成；

所述攝像頭，用于采集使用該購物車的用戶的人體特征信息，并將信息發(fā)送給主控系統(tǒng)；

智能識別模塊，用于識別用戶放入購物車的商品信息；所述智能識別模塊由nfc射頻識別模塊及nfc電子標簽組成，所述錄有商品信息的nfc標簽貼放在對應商品上；

主控模塊，用于根據用戶的需求對購物車進行跟隨控制、導購控制和提供購物結算與支付；

顯示屏，用于提供人車交互界面。

按上述方案，所述主控模塊包括跟隨控制裝置、導購控制裝置和結算與支付裝置；

所述跟隨控制裝置，用于根據攝像頭采集的人體特征信息準確識別及鎖定用戶，在用戶自主購物時，通過內置的基于圖像及行為提取的算法實現對攝像頭獲取信息的處理和提取，控制本購物車的行進，驅動購物車緊隨用戶其后，隨時等待使用；

所述導購控制裝置，用于在用戶需要導購時，通過從顯示屏接收用戶輸入的所需商品信息，通過內置的slam-m地圖構建方法及pm最優(yōu)路徑規(guī)劃算法獲得規(guī)劃路徑，根據規(guī)劃路徑帶領用戶到達指定商品位置；

所述結算與支付裝置，用于根據智能識別模塊獲取的購物車中商品信息形成購物清單并顯示在顯示屏上，當用戶確認購物結束，通過顯示屏的界面為用戶提供支付服務。

按上述方案，所述購物車載體包括：購物籃、轉動電機、供電電源、電機驅動裝置；所述購物籃用于裝載放置附有nfc標簽的商品；所述轉動電機用于為購物車運動提供動力；所述供電電源用于給購物車系統(tǒng)供電；所述電機驅動裝置用于驅動轉動電機工作。

按上述方案，所述購物車載體設置為圓柱形。

按上述方案，所述立體環(huán)境感知模塊安置于購物車底盤邊緣，圍繞底盤排布一圈，每個立體環(huán)境感知模塊相距6至10cm。

按上述方案，所述立體環(huán)境感知模塊根據立體環(huán)境實時測距進行如下處理：

當障礙距離≤5cm時發(fā)出警報；

當障礙距離在5至60cm范圍內時，立體環(huán)境感知模塊將數據發(fā)送至主控模塊；

當障礙距離＞60cm時，視為安全距離，不做處理。

本發(fā)明產生的有益效果是：本發(fā)明系統(tǒng)解決了商場的商品難尋、結賬擁擠、人力成本大、條形碼防盜弱等問題；用戶可線下體驗商品、線上享受服務，開啟全新的購物體驗。

附圖說明

下面將結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中：

圖1是本發(fā)明中的智能導購購物車系統(tǒng)結構示意圖；

圖2是本發(fā)明中智能識別流程圖；

圖3是本發(fā)明中的地圖構建和pm最優(yōu)路徑規(guī)劃流程圖；

圖4是本發(fā)明中的pm最優(yōu)路徑規(guī)劃算法流程圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

具體實施例

圖1是本發(fā)明中的智能導購購物車系統(tǒng)的結構示意圖。包括：購物車載體、攝像頭2、轉動電機3、供電電源4、智能識別模塊9、立體感知模塊5、電機驅動6和7、主控模塊8、顯示屏10。

本系統(tǒng)的智能識別模塊：由nfc射頻識別模塊及nfc電子標簽組成，將寫有錄有商品信息的nfc標簽貼放至對應商品上，當用戶將商品放入智能購物車中時，購物車中的nfc射頻識別模塊會自動掃描nfc標簽，獲取標簽中的商品信息并傳送至主控系統(tǒng)中，在顯示器上顯示商品信息，生成購物清單，若有未結賬商品離開購物車，購物清單會自動更新；在用戶結賬后，購物車內所有已買單商品對應標簽將自動滅活。

圖2是本系統(tǒng)所述的智能識別模塊商品識別流程圖。通過主控系統(tǒng)對nfc射頻標簽讀寫器中的40505w-m控制芯片進行數據寫入，控制讀寫器的讀取頻率及讀取范圍。在有商品進入購物車時，nfc讀寫器讀取商品上的nfc標簽，將標簽數據傳送至主系統(tǒng)，更新顯示屏上購物清單；當nfc讀寫器檢測到有未結賬商品離開購物車時，向主系統(tǒng)提示刪除購物清單上相關商品；用戶結賬后，系統(tǒng)控制nfc讀寫器自動將購物車內所有nfc標簽滅活。通過該流程，為用戶提供最便捷，最愉悅的購物體驗。

本系統(tǒng)的立體感知系統(tǒng)用于監(jiān)測本購物車周圍障礙物的立體環(huán)境，并將實時環(huán)境信息發(fā)送至主控系統(tǒng)；

立體環(huán)境感知模塊由超聲波測距傳感器和紅外測距傳感器組成，本購物車全局布有18個立體環(huán)境感知模塊，前后各4個，左右各5個，每個模塊相距6-10cm，每兩個測距模塊為一組。當障礙距離≤5cm時發(fā)出警報，當障礙距離在5-60cm范圍內時，本立體環(huán)境感知模塊將數據發(fā)送至主控系統(tǒng)，當障礙距離＞60cm時，視為安全距離，不做處理。通過立體環(huán)境感知系統(tǒng)可監(jiān)測到購物車周圍各種立體障礙物，避免通過高度過低的通道以及臺階等購物車無法運行的區(qū)域。

主控模塊包括跟隨控制裝置、導購控制裝置和結算與支付裝置；

跟隨控制裝置，用于根據攝像頭采集的人體特征信息準確識別及鎖定用戶，在用戶自主購物時，通過內置的基于圖像及行為提取的算法實現對攝像頭獲取信息的處理和提取，控制本購物車的行進，驅動購物車緊隨用戶其后，隨時等待使用；

導購控制裝置，由slam-m即時定位與地圖構建技術及pm最優(yōu)路徑規(guī)劃算法組成。在用戶輸入所需尋找商品信息后，系統(tǒng)利用slam-m地圖構建技術快速定位自身位置及所需商品位置，通過pmpm最優(yōu)路徑規(guī)劃算法高效的規(guī)劃出最優(yōu)路徑，將路徑信息傳送給主控系統(tǒng)，使能購物車自主帶領用戶到達目的地。

通過slam-m技術，智能購物車在移動過程中根據位置估計和地圖進行自身定位,同時在自身定位的基礎上建造增量式地圖，實現購物車的自主定位和導航，在slam-m地圖構建技術上，利用pm自主路徑規(guī)劃算法，通過分析用戶輸入的商品信息與當前位置進行對比，規(guī)劃出所需導購商品位置與當前位置的最優(yōu)路徑，通過購物車決策系統(tǒng)將該最優(yōu)路徑在購物車上進行實現。

圖3是本系統(tǒng)自主研發(fā)的slam-m地圖構建算法和pm最優(yōu)路徑規(guī)劃算法實現流程圖。為完成導購功能，購物車系統(tǒng)自帶有購物車所在環(huán)境的地圖數據庫以及與后臺中心服務器交互的gprs無線通信模塊。在獲取所需導航商品信息后，購物車系統(tǒng)根據車體所帶地圖數據庫快速定位目前位置，通過gprs無線通信模塊將自身位置信息及導航商品信息上傳至后臺中心服務器，后臺中心服務器通過pm最優(yōu)路徑規(guī)劃算法快速規(guī)劃出最優(yōu)路徑，經gprs無線通信模塊將計算出的最優(yōu)路徑數據傳回購物車系統(tǒng)，通過購物車決策系統(tǒng)控制購物車就最優(yōu)路徑進行自主導航。

圖4為本系統(tǒng)的pm最優(yōu)路徑規(guī)劃算法流程圖。購物車從云端服務器獲得環(huán)境地圖，在確定購物車起始點和目標商品位置后，以購物車起始點為坐標原點，起始點和目標點的連線為x軸，在坐標原點處與x軸作垂線為y軸，購物車移動起始點為start，目標點為end，購物車在環(huán)境地圖中的移動路徑可表示為起始點、目標點以及中間經過的n個路徑點構成的集合:p＝{start,p0,p1,…,pn,end}，pi為購物車的路徑點，每個路徑點均包含購物車運動的橫縱坐標信息。本發(fā)明中購物車每次移動可由步長和和每次移動的角度來確定，以總路徑最短為目標函數，采用遺傳算法進行迭代尋優(yōu)，獲得最終路徑。

結算與支付裝置，用于根據智能識別模塊獲取的購物車中商品信息形成購物清單并顯示在顯示屏上，當用戶確認購物結束，通過顯示屏的界面為用戶提供支付服務。

本系統(tǒng)的購物車載體設置為圓形，半徑45cm；購物車載體下方橫向固定有兩個具有避震彈簧的雙邊軸無刷輪轂電機，兩個輪胎(主動輪)直徑100mm，相距68.5cm。購物車載體下方縱向固定有兩個高彈力橡膠萬向輪(從動輪)，兩個萬向輪規(guī)格為4寸，相距68.5cm。

購物車載體上設有購物籃用于裝載放置附有nfc標簽的商品；

本系統(tǒng)的攝像頭用于圖像信息采集，并將信息發(fā)送給主控系統(tǒng)；購物車通過攝像頭對人體特征的采集準確識別及定位用戶，在用戶自主購物時，購物車緊隨其后，隨時等待使用，在用戶需要導購時，可在顯示屏上輸入所需商品信息，購物車通過slam-m地圖構建技術及pm最優(yōu)路徑規(guī)劃算法，自主帶領用戶到達指定商品位置；在有未買單商品進入或離開購物車時，購物車通過nfc智能識別模塊獲取商品信息并在顯示屏上實時更新購物清單，當購物結束，用戶可在購物車上一鍵線上支付。

本實施例的攝像頭有500萬有效像素，以60i的2倍的信息量記錄，拍攝速率為60幀/s。本系統(tǒng)所述的攝像機采用ccd成像器件，完成光學圖像轉換為電學信號，輸出電子圖像信號；本系統(tǒng)所述的模擬前端afe，用于ccd成像時，將ccd圖像信號數字化，并產生ccd控制時序；本系統(tǒng)所述的攝像頭內的cpu為整個高清攝像機核心器件，其主要完成圖像信號處理和圖像信號編解碼；本系統(tǒng)所述的高清數字多媒體接口usb作為信號傳輸接口，支持5gpbs以上高速信號傳輸速率；本系統(tǒng)所述的存儲接口主要用于連接指存儲卡/硬盤等數據存儲設備。

本系統(tǒng)的轉動電機用于為購物車運動提供動力；本實施例的電機設備選取4寸雙邊軸無刷輪轂電機，最大轉速為1500rpm，額定功率為150w。通過購物車載體下方的無刷電機控制器驅動，驅動器使用stm32芯片通過pwm波進行速度控制，驅動器最大輸出電流可達15a，可實現勻速和勻加速運動，采用抱剎裝置控制購物車減速與停止，電機驅動電路通過can總線與外部系統(tǒng)及主控系統(tǒng)通信，指令更新速度可達100條每秒，使得主控系統(tǒng)得以控制和了解電機運行情況。

本系統(tǒng)的供電電源用于給購物車系統(tǒng)各個模塊供電；本實施例采用鋰電池供電，系統(tǒng)使用鋰電池規(guī)格為190mm*170mm*70mm，電壓容量為24v/20ah，放電能力達5c。輸入電源經過tps54340開關降壓芯片產生5v電源為單片機及其外圍器件供電，產生12v電源為顯示屏和主機供電，電流輸出能力達4.5a。

本系統(tǒng)的電機驅動用于驅動轉動電機工作；

本系統(tǒng)的主板用于裝載整套購物車的主控模塊。本系統(tǒng)采用z170x系列系統(tǒng)主板，尺寸為30.5×23.5cm；該系統(tǒng)主板內置intelz170芯片組；cpu為奔騰g4500；內存容量為8gb2133mhz內存；硬盤容量為500gb；外設usb3.0接口實現與無線通信模塊、攝像頭進行通信；外設vga端口與觸摸顯示屏進行通信；該系統(tǒng)主板內置ros系統(tǒng)；該系統(tǒng)主板通過can總線模塊實現與各個模塊的通信。

本系統(tǒng)所述的顯示屏用于提供人車交互界面。

應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬于本發(fā)明所附權利要求的保護范圍。