CN107479559A - 一种商场盲人智能导购系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种商场盲人智能导购系统，包括移动购物车，所述移动购物车上设有语音模块、路径规划模块和机械臂，所述机械臂上设有图像识别模块。本发明还提供一种商场盲人智能导购方法，步骤如下：获取需要购买商品的语音信息，确认所述需要购买商品所在的货架，而后播报所述货架上所有相关商品的信息，播报完成后，根据语音回复确认选中商品；以移动购物车的位置为起点、以货架的位置为终点进行路径规划；移动购物车根据所述路径规划到达货架的位置；利用图像识别模块获取货架上的商品的图像信息，确认所述选中商品在货架上的位置；利用机械臂抓取选中物品到移动购物车中。本发明提供的导购系统能够帮助盲人实现自助购物。

Description

一种商场盲人智能导购系统及方法
技术领域
本发明涉及商场导购的技术领域，尤其涉及一种商场盲人智能导购系统及方法。
背景技术
随着城市化、现代化的发展，超市成为人们购物的重要场所。传统的盲人行走引导设备主要是对盲人在较为空旷的道路上行走提供辅助，在超市和较小的空间中使用有一定的局限性，超市中商品种类繁多、货架摆放较为密集，盲杖的使用会对货架和商品造成较为频繁的碰撞，造成一定程度的损失；而出于卫生和安全等诸多考虑，导盲犬往往不允许进入超市中，对于盲人而言，在超市内繁多的商品中挑选出需要购买的商品，独立完成购物，是非常困难的。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种能够帮助盲人实现自主购物的商场盲人智能导购系统，还提供了一种步骤简单的商场盲人导购方法。
本发明提供一种商场盲人智能导购系统，包括移动购物车，所述移动购物车上设有语音模块、路径规划模块和机械臂，所述机械臂上设有图像识别模块，所述语音模块用以获取需要购买商品的语音信息，将所述语音信息与商品库匹配，确认所述需要购买商品所在的货架，并播报所述货架上所有相关商品的信息，播报完成后，所述语音模块接收在设定时间内的语音回复，通过所述语音回复确认选中商品；所述路径规划模块用以进行路径规划，所述路径规划的起点为移动购物车的位置，所述路径规划的终点为货架的位置；所述移动购物车用以根据所述路径规划到达货架的位置；所述图像识别模块用以获取货架上的商品的图像信息，将所述图像信息与选中商品的图像信息进行比对，确认所述选中商品在货架上的位置；所述机械臂用以根据选中商品在货架上的位置抓取选中物品到移动购物车中。
进一步地，所述语音模块通过耳机播报商品的信息，所述商品的信息包括编号、品牌和生产日期，所述语音回复的内容是商品的编号，所述选中商品为语音回复对应的商品，所述设定时间为1分钟。
进一步地，所述移动购物车采用电磁导航的方式实现行进，所述电磁导航以交流电100Khz作为导航信号。
进一步地，所述移动购物车上还设有传感器模块、信号处理模块、数据融合模块、方向控制模块和速度控制模块，所述传感器模块包括等间距排列的第一感应式电磁传感器、第二感应式电磁传感器和第三感应式电磁传感器，所述第一感应式电磁传感器位于第二感应式电磁感应器的左方，所述第二感应式电磁传感器位于第一感应式电磁传感器和第三感应式电磁传感器的中间，所述第三感应式电磁传感器位于第二感应式电磁传感器的右方，所述第一感应式电磁传感器、第二感应式电磁传感器和第三感应式电磁传感器的位置均与移动购物车的行进方向保持垂直，所述信号处理模块用以处理第一感应式电磁传感器、第二感应式电磁传感器和第三感应式电磁传感器输出的信号，所述数据融合模块用以采用动态权值算法对第一感应式电磁传感器、第二感应式电磁传感器和第三感应式电磁传感器输出的信号进行融合，所述方向控制模块用以采用比例微分算法控制移动购物车的行进方向，所述速度控制模块用以采用比例积分算法控制移动购物车的行进速度。
进一步地，所述动态权值算法的计算公式为：
式中，Q3是第三感应式电磁传感器的距离信息值，Q2是第二感应式电磁传感器的距离信息值，Q1是第一感应式电磁传感器的距离信息值，Q1+Q3＝2×Q2,A3是第三感应式电磁传感器的采样值，A2是第二感应式电磁传感器的采样值，A1是第一感应式电磁传感器的采样值，Fs是融合得到的位置偏差信号值。
进一步地，所述比例微分算法的计算公式为：
式中，t是时间，e1(t)是方向位置偏差，Kp1是方向位置比例系数，Td1是方向位置微分时间常数，u1(t)是方向控制模块的输出量。
进一步地，所述比例积分算法的计算公式为：
式中，t是时间，e2(t)是速度偏差，Kp2是速度控制比例系数，Td2是速度控制积分时间常数，u2(t)是速度控制模块的输出量。
本发明还提供一种商场盲人智能导购方法，包括以下步骤：
利用语音模块获取需要购买商品的语音信息，将所述语音信息与商品库匹配，确认所述需要购买商品所在的货架，并播报所述货架上所有相关商品的信息，播报完成后，所述语音模块接收在设定时间内的语音回复，通过所述语音回复确认选中商品；
利用路径规划模块进行路径规划，所述路径规划的起点为移动购物车的位置，所述路径规划的终点为货架的位置；
所述移动购物车根据所述路径规划到达货架的位置；
利用图像识别模块获取货架上的商品的图像信息，将所述图像信息与选中商品的图像信息进行比对，确认所述选中商品在货架上的位置；
利用机械臂根据所述选中商品在货架上的位置抓取选中物品到移动购物车中。
进一步地，所述语音模块通过耳机播报商品的信息，所述商品的信息包括编号、品牌和生产日期，所述语音回复的内容为商品的编号，所述选中商品为语音回复对应的商品，所述设定时间为1分钟。
进一步地，所述移动购物车采用电磁导航的方式实现行进，所述电磁导航以交流电100Khz作为导航信号。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：本发明提供的商场盲人智能导购系统通过在移动购物车上设置语音模块、路径规划模块和机械臂，能够实现帮助盲人完成自助购物，为盲人在超市的购物过程提供了极大的便利，有效地节省了盲人购物的时间；本发明提供的商场盲人智能导购方法流程简单、操作简便。
附图说明
图1是本发明一种商场盲人智能导购系统的结构示意图。
图2是本发明一种商场盲人智能导购方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
请参考图1，本发明的实施例提供了一种商场盲人智能导购系统，其包括移动购物车1，移动购物车1上设有语音模块11、路径规划模块12、机械臂13、传感器模块14、信号处理模块15、数据融合模块16、方向控制模块17和速度控制模块18，机械臂13与移动购物车1连接，机械臂13上设有图像识别模块131。
语音模块11，用以获取需要购买商品的语音信息，将语音信息与商品库匹配，确认需要购买商品所在的货架，并通过耳机播报货架上所有相关商品的编号、品牌和生产日期，播报完成后，语音模块11接收在1分钟内语音回复的商品的编号，该语音回复的商品的编号对应的商品为选中商品。
路径规划模块12，用以进行路径规划，路径规划的起点为移动购物车1的位置，路径规划的终点为货架的位置。
移动购物车1，用以根据路径规划到达货架的位置，具体地，移动购物车1采用电磁导航的方式实现行进，电磁导航以交流电100Khz作为导航信号。
图像识别模块131，用以获取货架上的商品的图像信息，将图像信息与选中商品的图像信息进行比对，确认选中商品在货架上的位置。
机械臂13，用以根据选中商品在货架上的位置抓取选中物品到移动购物车1中。
传感器模块14包括等间距排列的第一感应式电磁传感器141、第二感应式电磁传感器142和第三感应式电磁传感器143，第一感应式电磁传感器141位于第二感应式电磁感应器142的左方，第二感应式电磁传感器142位于第一感应式电磁传感器141和第三感应式电磁传感器143的中间，第三感应式电磁传感器143位于第二感应式电磁传感器142的右方，第一感应式电磁传感器141、第二感应式电磁传感器142和第三感应式电磁传感器143的位置均与移动购物车1的行进方向保持垂直。
信号处理模块15，用以处理第一感应式电磁传感器141、第二感应式电磁传感器142和第三感应式电磁传感器143输出的信号。
数据融合模块16，用以采用动态权值算法对第一感应式电磁传感器141、第二感应式电磁传感器142和第三感应式电磁传感器143输出的信号进行融合；动态权值算法的计算公式为：
式中，Q3是第三感应式电磁传感器143的距离信息值，Q2是第二感应式电磁传感器142的距离信息值，Q1是第一感应式电磁传感器141的距离信息值，Q1+Q3＝2×Q2,A3是第三感应式电磁传感器143的采样值，A2是第二感应式电磁传感器142的采样值，A1是第一感应式电磁传感器141的采样值，Fs是融合得到的位置偏差信号值。
方向控制模块17，用以采用比例微分算法控制移动购物车1的行进方向，比例微分算法的计算公式为：
式中，t是时间，e1(t)是方向位置偏差，Kp1是方向位置比例系数，Td1是方向位置微分时间常数，u1(t)是方向控制模块17的输出量。
速度控制模块18，用以采用比例积分算法控制移动购物车1的行进速度；比例积分算法的计算公式为：
式中，t是时间，e2(t)是速度偏差，Kp2是速度控制比例系数，Td2是速度控制积分时间常数，u2(t)是速度控制模块18的输出量。
参考图2，本发明还提供一种商场盲人智能导购方法，包括以下步骤：
步骤S101，利用语音模块11获取需要购买商品的语音信息，将语音信息与商品库匹配，确认需要购买商品所在的货架，并通过耳机播报货架上所有相关商品的编号、品牌和生产日期，播报完成后，语音模块11接收在1分钟内语音回复的商品的编号，语音回复的商品的编号对应的商品为选中商品。
步骤S102，利用路径规划模块12进行路径规划，路径规划的起点为移动购物车1的位置，路径规划的终点为货架的位置，路径规划模块12通常制定一个最优路径。
步骤S103，移动购物车1根据路径规划到达货架的位置。
具体地，步骤S103中，移动购物车1采用电磁导航的方式实现行进，电磁导航以交流电100Khz作为导航信号。
步骤S104，利用图像识别模块131获取货架上的商品的图像信息，将图像信息与选中商品的图像信息进行比对，确认选中商品在货架上的位置。
步骤S105，利用机械臂13根据选中商品在货架上的位置抓取选中物品到移动购物车1中。
本发明提供的商场盲人智能导购系统通过在移动购物车1上设置语音模块11、路径规划模块12和机械臂13，能够实现帮助盲人完成自助购物，为盲人在超市的购物过程提供了极大的便利，有效地节省了盲人购物的时间；本发明提供的商场盲人智能导购方法流程简单、操作简便。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种商场盲人智能导购系统，其特征在于，包括移动购物车，所述移动购物车上设有语音模块、路径规划模块和机械臂，所述机械臂上设有图像识别模块，所述语音模块用以获取需要购买商品的语音信息，将所述语音信息与商品库匹配，确认所述需要购买商品所在的货架，并播报所述货架上所有相关商品的信息，播报完成后，所述语音模块接收在设定时间内的语音回复，通过所述语音回复确认选中商品；所述路径规划模块用以进行路径规划，所述路径规划的起点为移动购物车的位置，所述路径规划的终点为货架的位置；所述移动购物车用以根据所述路径规划到达货架的位置；所述图像识别模块用以获取货架上的商品的图像信息，将所述图像信息与选中商品的图像信息进行比对，确认所述选中商品在货架上的位置；所述机械臂用以根据选中商品在货架上的位置抓取选中物品到移动购物车中。
2.如权利要求1所述的商场盲人智能导购系统，其特征在于，所述语音模块通过耳机播报商品的信息，所述商品的信息包括编号、品牌和生产日期，所述语音回复的内容是商品的编号，所述选中商品为语音回复对应的商品，所述设定时间为1分钟。
3.如权利要求1所述的商场盲人智能导购系统，其特征在于，所述移动购物车采用电磁导航的方式实现行进，所述电磁导航以交流电100Khz作为导航信号。
4.如权利要求1所述的商场盲人智能导购系统，其特征在于，所述移动购物车上还设有传感器模块、信号处理模块、数据融合模块、方向控制模块和速度控制模块，所述传感器模块包括等间距排列的第一感应式电磁传感器、第二感应式电磁传感器和第三感应式电磁传感器，所述第一感应式电磁传感器位于第二感应式电磁感应器的左方，所述第二感应式电磁传感器位于第一感应式电磁传感器和第三感应式电磁传感器的中间，所述第三感应式电磁传感器位于第二感应式电磁传感器的右方，所述第一感应式电磁传感器、第二感应式电磁传感器和第三感应式电磁传感器的位置均与移动购物车的行进方向保持垂直，所述信号处理模块用以处理第一感应式电磁传感器、第二感应式电磁传感器和第三感应式电磁传感器输出的信号，所述数据融合模块用以采用动态权值算法对第一感应式电磁传感器、第二感应式电磁传感器和第三感应式电磁传感器输出的信号进行融合，所述方向控制模块用以采用比例微分算法控制移动购物车的行进方向，所述速度控制模块用以采用比例积分算法控制移动购物车的行进速度。
5.如权利要求4所述的商场盲人智能导购系统，其特征在于，所述动态权值算法的计算公式为：
<mrow> <msub> <mi>F</mi> <mi>s</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>Q</mi> <mn>3</mn> </msub> <mo>&amp;times;</mo> <msub> <mi>A</mi> <mn>3</mn> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>Q</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>&amp;times;</mo> <msub> <mi>A</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>Q</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>&amp;times;</mo> <msub> <mi>A</mi> <mn>1</mn> </msub> </mrow> <mrow> <msub> <mi>A</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>A</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>A</mi> <mn>3</mn> </msub> </mrow> </mfrac> </mrow>
式中，Q3是第三感应式电磁传感器的距离信息值，Q2是第二感应式电磁传感器的距离信息值，Q1是第一感应式电磁传感器的距离信息值，Q1+Q3＝2×Q2,A3是第三感应式电磁传感器的采样值，A2是第二感应式电磁传感器的采样值，A1是第一感应式电磁传感器的采样值，Fs是融合得到的位置偏差信号值。
6.如权利要求4所述的商场盲人智能导购系统，其特征在于，所述比例微分算法的计算公式为：
<mrow> <msub> <mi>u</mi> <mn>1</mn> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <msub> <mi>K</mi> <mrow> <mi>p</mi> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>e</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> <mo>+</mo> <msub> <mi>T</mi> <mrow> <mi>d</mi> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>de</mi> <mn>1</mn> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <mi>d</mi> <mi>t</mi> </mrow> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
式中，t是时间，e1(t)是方向位置偏差，Kp1是方向位置比例系数，Td1是方向位置微分时间常数，u1(t)是方向控制模块的输出量。
7.如权利要求4所述的商场盲人智能导购系统，其特征在于，所述比例积分算法的计算公式为：
<mrow> <msub> <mi>u</mi> <mn>2</mn> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <msub> <mi>K</mi> <mrow> <mi>p</mi> <mn>2</mn> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>e</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> <mo>+</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <msub> <mi>T</mi> <mrow> <mi>d</mi> <mn>2</mn> </mrow> </msub> </mfrac> <msubsup> <mo>&amp;Integral;</mo> <mn>0</mn> <mi>t</mi> </msubsup> <msub> <mi>e</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> <mi>d</mi> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
式中，t是时间，e2(t)是速度偏差，Kp2是速度控制比例系数，Td2是速度控制积分时间常数，u2(t)是速度控制模块的输出量。
8.一种商场盲人智能导购方法，其特征在于，包括以下步骤：
利用语音模块获取需要购买商品的语音信息，将所述语音信息与商品库匹配，确认所述需要购买商品所在的货架，并播报所述货架上所有相关商品的信息，播报完成后，所述语音模块接收在设定时间内的语音回复，通过所述语音回复确认选中商品；
利用路径规划模块进行路径规划，所述路径规划的起点为移动购物车的位置，所述路径规划的终点为货架的位置；
所述移动购物车根据所述路径规划到达货架的位置；
利用图像识别模块获取货架上的商品的图像信息，将所述图像信息与选中商品的图像信息进行比对，确认所述选中商品在货架上的位置；
利用机械臂根据所述选中商品在货架上的位置抓取选中物品到移动购物车中。
9.如权利要求8所述的商场盲人智能导购方法，其特征在于，所述语音模块通过耳机播报商品的信息，所述商品的信息包括编号、品牌和生产日期，所述语音回复的内容为商品的编号，所述选中商品为语音回复对应的商品，所述设定时间为1分钟。
10.如权利要求8所述的商场盲人智能导购方法，其特征在于，所述移动购物车采用电磁导航的方式实现行进，所述电磁导航以交流电100Khz作为导航信号。
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