CN107677987A - 定位装置、定位方法和货架 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种定位装置、定位方法和货架，包括旋转机构、测距机构和定位单元；其中，所述旋转机构用于控制测距机构在测距机构所在的平面内转动，并测定所述测距机构在所述平面内的转动角度；所述测距机构用于测定测距机构与障碍物之间的距离；所述定位单元用于根据测距机构在所述平面内的转动角度、以及测距机构与障碍物之间的距离，确定障碍物在所述平面内的位置。本发明可以根据测距机构在平面内的转动角度以及测距机构与障碍物之间的距离，确定该障碍物在该平面内的位置，从而可以快速、准确地定位障碍物的位置，以便于对理货动作进行准确、快速地定位。

Description

定位装置、定位方法和货架
技术领域
本发明涉及货物管理技术领域，特别是指一种定位装置、定位方法和货架。
背景技术
2016年10月的阿里云栖大会上，阿里巴巴马云在演讲中第一次提出了新零售概念。2016年12月，亚马逊在西雅图开张了一家革命性的线下便利店——Amazon Go。这些都引起了人们对未来零售新模式的关注。
在传统零售中，购物者选取完所购的商品后，需要到收银处排队付款，如果能够省去排队结账的环节，购物者的消费体验将会大大提升。这里，从货架上拿出或放回称为理货，理货的自动检测和定位是超市无人化过程中重要的一个环节。但是，目前仍然难以对理货动作进行准确、快速地定位。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种定位装置、定位方法和货架，以解决难以对理货动作进行准确、快速地定位的技术问题。
基于上述目的，在本发明的第一方面，本发明提供了一种定位装置，包括旋转机构、测距机构和定位单元；其中，
所述旋转机构用于控制测距机构在测距机构所在的平面内转动，并测定所述测距机构在所述平面内的转动角度；
所述测距机构用于测定测距机构与障碍物之间的距离；
所述定位单元用于根据测距机构在所述平面内的转动角度、以及测距机构与障碍物之间的距离，确定障碍物在所述平面内的位置。
在本发明的一些实施例中，所述旋转机构包括舵机和第一控制单元，所述第一控制单元用于控制舵机的转动，进而控制测距机构在测距机构所在的平面内转动，并测得测距机构的转动角度；和/或，
所述测距机构包括超声波测距传感器和第二控制单元，所述超声波测距传感器用于发射超声波和接收超声波，所述第二控制单元用于根据发射和接收超声波的时间差，计算超声波测距传感器与障碍物之间的距离。
在本发明的一些实施例中，所述定位单元用于当超声波测距传感器接收到超声波时，获取此时的测距机构的转动角度，并根据测距机构在所述平面内的转动角度、以及测距机构与障碍物之间的距离，确定障碍物在所述平面内的位置。
在本发明的第二方面，本发明提供了一种定位方法，包括以下步骤：
控制测距机构在所述测距机构所在的平面内转动，并测定所述测距机构在所述平面内的转动角度；
测定所述测距机构与障碍物之间的距离；
根据测距机构在所述平面内的转动角度、以及测距机构与障碍物之间的距离，确定障碍物在所述平面内的位置。
在本发明的一些实施例中，所述控制测距机构在所述测距机构所在的平面内转动，并测定所述测距机构在所述平面内的转动角度，包括：
控制舵机的转动，进而控制测距机构在所述测距机构所在的平面内转动，并测得测距机构在所述平面内的转动角度；和/或，
所述测定所述测距机构与障碍物之间的距离，包括：
超声波测距传感器发射超声波和接收超声波；
根据发射和接收超声波的时间差，计算超声波测距传感器与障碍物之间的距离。
在本发明的一些实施例中，所述根据测距机构在所述平面内的转动角度、以及测距机构与障碍物之间的距离，确定障碍物在所述平面内的位置，包括：
当超声波测距传感器接收到超声波时，获取此时的测距机构的转动角度，并根据测距机构在所述平面内的转动角度、以及测距机构与障碍物之间的距离，确定障碍物在所述平面内的位置。
在本发明的第三方面，本发明提供了一种货架，包括货柜和上述任意一个实施例中的定位装置。
在本发明的一些实施例中，所述旋转机构用于控制测距机构以货柜的顶角或者底角为轴心、在所述货柜的前平面内转动，并测定所述测距机构在所述平面内的转动角度。
在本发明的一些实施例中，所述定位单元用于根据测距机构在所述平面内的转动角度、以及测距机构与障碍物之间的距离，判断障碍物是否在货架范围内，若是，则确定障碍物在所述平面内的位置。
在本发明的一些实施例中，所述货架还包括处理单元，用于根据障碍物在所述货柜的前平面内的位置，确定该位置对应的商品。
本发明实施例提供的定位装置和定位方法可以根据测距机构在平面内的转动角度以及测距机构与障碍物之间的距离，确定该障碍物在该平面内的位置，从而可以快速、准确地定位障碍物的位置，以便于对理货动作进行准确、快速地定位。本发明实施例提供的货架可以基于定位装置对障碍物准确、快速地定位，而识别理货动作以及理货动作发生的位置。
附图说明
图1为本发明一个实施例的定位装置的结构示意图；
图2为本发明实施例的定位装置的定位原理图；
图3为本发明另一个实施例的定位装置的结构示意图；
图4为本发明实施例的定位方法的流程图；
图5为本发明实施例的货架的结构示意图；
图6为本发明实施例的货架的定位方法的原理图。
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明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
如图1所示，其为本发明一个实施例的定位装置的结构示意图。作为本发明的一个实施例，所述定位装置包括旋转机构1、测距机构2和定位单元3；其中，所述旋转机构1用于控制测距机构2在测距机构2所在的平面内转动，并测定所述测距机构2在所述平面内的转动角度；所述测距机构2用于测定测距机构2与障碍物之间的距离；所述定位单元3用于根据测距机构2在所述平面内的转动角度、以及测距机构2与障碍物之间的距离，确定障碍物在所述平面内的位置。因此，本发明实施例提供的定位装置可以根据测距机构在平面内的转动角度以及测距机构与障碍物之间的距离，确定该障碍物在该平面内的位置，从而可以快速、准确地定位障碍物的位置，以便于对理货动作进行准确、快速地定位。需要指出的是，所述障碍物即为待定位的物体，所述测距机构所在的平面即为待定位的物体所在的定位平面。
作为本发明的又一个实施例，所述旋转机构1用于控制测距机构2以旋转机构1为轴心，并在测距机构2所在的平面内转动。可见，所述旋转机构1也位于所述测距机构2所在的平面内，以便于以旋转机构1为圆心，并通过极坐标确定障碍物在所述平面内的位置。需要说明的是，所述旋转机构1可以控制测距机构2在平面内来回转动，也可以控制测距机构2在平面内以顺时针方向或者逆时针方向转动。
在本发明的另一个实施例中，所述旋转机构1持续地控制测距机构2转动，测距机构2对其所在的平面进行扫描，以确定是否有障碍物，并检测障碍物与测距机构2的距离。当测距机构2测得测距机构2与障碍物之间的距离时(即障碍物位于旋转机构1与测距机构2所在的直线上)，所述旋转机构1测定此时的测距机构2的转动角度。
参见图2，其为本发明实施例的定位装置的定位原理图。以旋转机构1为圆心，以旋转机构1的水平线为极轴，建立极坐标系。具体地，当测距机构2检测到平面内存在障碍物A，并测得测距机构2与障碍物A之间的距离s时，旋转机构1测定此时的测距机构2的转动角度为θ。那么，此时检测到的障碍物的坐标为A(s,θ)。为便于确定障碍物的位置，将检测到的障碍物的极坐标转换为直角坐标。根据极坐标到直角坐标的变换方法，以极坐标的原点(即旋转机构1)为直角坐标系的原点，以极轴为x轴，以与极轴垂直的竖直线为y轴，建立直角坐标系。则A点(障碍物)在直角坐标系的位置为A(s·cosθ，s·sinθ)。
参见图3，其为本发明另一个实施例的定位装置的结构示意图。作为本发明的另一个实施例，所述旋转机构1包括舵机11和第一控制单元12，所述第一控制单元12用于控制舵机11的转动，进而控制测距机构2在测距机构2所在的平面内转动，并测得测距机构2的转动角度。舵机是角度伺服的驱动器，因此，第一控制单元12可以通过控制舵机11来控制测距机构2的转动，也便于测得测距机构的转动角度。优选地，所述第一控制单元12可以控制测距机构2匀速转动，以保障测距机构2可以对其所在的平面进行全面的扫描。
作为本发明的再一个实施例，所述测距机构2包括超声波测距传感器21和第二控制单元22，所述超声波测距传感器21用于发射超声波和接收超声波，所述第二控制单元22用于根据发射和接收超声波的时间差，计算超声波测距传感器21与障碍物之间的距离。
在该实施例中，所述定位单元3用于当超声波测距传感器21接收到超声波时，获取此时的测距机构2在所述平面内的转动角度，并根据测距机构2的转动角度、以及测距机构2与障碍物之间的距离，确定障碍物在所述平面内的位置。
具体地，所述第二控制单元22控制超声波测距传感器21发射超声波，在发射的同时开始计时，当超声波测距传感器21接收到反射的超声波时，停止计时(超声波在空气中传播时碰到障碍物就立即返回来)，与此同时，定位单元3从第一控制单元11中获取此时的测距机构2在所述平面内的转动角度θ。超声波在空气中的传播速度为v，根据发射和接收超声波的时间差△t，计算超声波测距传感器21与障碍物之间的距离s，即：其中，一般取超声波在空气中的传播速度为v为340m/s，从而计算得到超声波测距传感器21与障碍物之间的距离s。
本发明还提出了一种定位方法，如图4所示，其为本发明一个实施例的定位方法的流程图。作为本发明的一个实施例，所述定位方法包括：
步骤401，控制测距机构在所述测距机构所在的平面内转动，并测定所述测距机构在所述平面内的转动角度；
步骤402，测定所述测距机构与障碍物之间的距离；
步骤403，根据测距机构在所述平面内的转动角度、以及测距机构与障碍物之间的距离，确定障碍物在所述平面内的位置。
因此，本发明实施例提供的定位方法可以根据测距机构在平面内的转动角度以及测距机构与障碍物之间的距离，确定该障碍物在该平面内的位置，从而可以快速、准确地定位障碍物的位置，以便于对理货动作进行准确、快速地定位。
作为本发明的又一个实施例，在步骤401中，可以控制测距机构以旋转机构为轴心，并在测距机构所在的平面内转动。可见，所述旋转机构也位于所述测距机构所在的平面内，以便于以旋转机构为圆心，并通过极坐标确定障碍物在所述平面内的位置。需要说明的是，所述可以控制测距机构在平面内来回转动，也可以控制测距机构在平面内以顺时针方向或者逆时针方向转动。
作为本发明的再一个实施例，可以持续地控制测距机构转动，测距机构对其所在的平面进行扫描，以确定是否有障碍物，并检测障碍物与测距机构的距离。当测得测距机构与障碍物之间的距离时，测定此时的测距机构的转动角度，从而获得测距机构在所述平面内的转动角度、以及测距机构与障碍物之间的距离，继而确定障碍物在所述平面内的位置。
作为本发明的另一个实施例，所述控制测距机构在所述测距机构所在的平面内转动，并测定所述测距机构在所述平面内的转动角度，包括：
控制舵机的转动，进而控制测距机构在所述测距机构所在的平面内转动，并测得测距机构在所述平面内的转动角度。
具体地，通过控制舵机的转动，进而控制测距机构在测距机构所在的平面内转动，并测得测距机构的转动角度。舵机是角度伺服的驱动器，因此，所述定位方法可以通过控制舵机来控制测距机构的转动，也便于测得测距机构的转动角度。优选地，可以控制测距机构匀速转动，以保障测距机构可以对其所在的平面进行全面的扫描。
在本发明的一些实施例中，所述测定所述测距机构与障碍物之间的距离，包括：
超声波测距传感器发射超声波和接收超声波；
根据发射和接收超声波的时间差，计算超声波测距传感器与障碍物之间的距离。
作为本发明的又一个实施例，所述根据测距机构在所述平面内的转动角度、以及测距机构与障碍物之间的距离，确定障碍物在所述平面内的位置，包括：
当超声波测距传感器接收到超声波时，获取此时的测距机构的转动角度，并根据测距机构在所述平面内的转动角度、以及测距机构与障碍物之间的距离，确定障碍物在所述平面内的位置。
具体地，可以控制超声波测距传感器发射超声波，在发射的同时开始计时，当超声波测距传感器接收到反射的超声波时，停止计时，与此同时，获取此时的测距机构在所述平面内的转动角度θ。超声波在空气中的传播速度为v，根据发射和接收超声波的时间差△t，计算超声波测距传感器与障碍物之间的距离s，即：其中，一般取超声波在空气中的传播速度为v为340m/s，从而计算得到超声波测距传感器与障碍物之间的距离s。
本发明还提供了一种货架，其特征在于，包括货柜和上述任意一个实施例中所述的定位装置。因此，所述货架可以基于定位装置对障碍物准确、快速地定位，而识别理货动作以及理货动作发生的位置。需要指出的是，所述障碍物即为待定位的物体，例如理货人员的手臂或机械臂等，从而通过定位理货人员的手臂或机械臂等来识别理货动作以及理货动作发生的位置。
作为本发明的一个实施例，如图5所示，所述货柜4可以包括顶板41、多块层板42、两块支撑板43和背板44，所述顶板41的两端分别与支撑板43的端部连接，所述层板42设置在支撑板43之间，用于陈列商品6，所述背板44设置于货柜4的一侧，以防止商品掉出所述货柜4。理货时，人(障碍物)5站在背板44的相对侧，即货柜4的前平面。可选地，所述层板42上还设置有标签45，用于标注商品的名称、产地、价格等信息，以便于理货人员查看商品。
作为本发明的又一个实施例，所述旋转机构1用于控制测距机构2以货柜4的顶角或者底角为轴心、在所述货柜4的前平面内转动，并测定所述测距机构2在所述平面内的转动角度。具体地，所述货柜4的顶角为顶板41与支撑板43的连接处，控制测距机构2以货柜4的顶角或者底角为轴心转动，可以方便地通过极坐标定位人或者人的手(即障碍物)在货柜4的前平面的准确位置。具体地，作为本发明的再一个实施例，如图5所示，所述旋转机构1和测距机构2均位于货柜4的顶角或者底角处，以使测距机构2以货柜4的顶角或者底角为轴心转动。在该实施例中，可以以货柜4的顶角或者底角作为圆心，以顶板41作为极轴，测距机构2在0-90°的范围内转动。
作为本发明的另一个实施例，所述旋转机构1和测距机构2均位于顶板41处，在该实施例中，所述货架也可以通过极坐标定位人或者人的手(即障碍物)在货柜4的前平面的准确位置。在该实施例中，可以以旋转机构1作为圆心，以顶板41作为极轴，测距机构2在0-180°的范围内转动。
需要说明的是，所述旋转机构1包括舵机11，在本发明中，旋转机构1的位置均可以替换为舵机11的位置，第一控制单元12可以位于任何位置处。相应地，所述测距机构2包括超声波测距传感器21，在本发明中，测距机构2的位置均可以替换为超声波测距传感器21的位置，第二控制单元22可以位于任何位置处。
舵机11控制超声波传感器21在货柜4的前平面内转动，超声波传感器21对在货柜4的前平面进行扫描，从图2和图6可以看出，通过检测超声波传感器21与障碍物5之间的距离，并结合超声波传感器21的旋转角度，理货动作在极坐标系下的坐标，再通过极坐标系与直角坐标系(以顶板41为x轴，以支撑板43为y轴，建立直角坐标系)的变化关系，得到障碍物(如理货人员的手)5在货柜4前平面的位置，实现理货动作的自动检测和准确定位。需要指出的是，障碍物可以是装货/卸货装置、理货员或购买者的手等。因此，在理货过程中，购物者的手(或理货工具)进入货架时，位于货架上的超声波传感器可以检测到其距离和角度，通过极坐标系与直角坐标系的转换，可以定位到购物者理货动作在货架的位置。
作为本发明的又一个实施例，所述定位单元3用于根据测距机构2在所述平面内的转动角度、以及测距机构2与障碍物5之间的距离，判断障碍物5是否在货架范围内，若是，则确定障碍物5在所述平面内的位置。具体地，令货柜4的长度为L，高度为W，若s·cosθ<L并且s·sinθ<W，则判断障碍物5位于货架范围内，则进一步确定障碍物5在所述平面内的位置。反之，则说明障碍物5超出货架范围，无需对其进行定位，以避免发生无效的定位。
作为本发明的另一个实施例，所述货架还包括处理单元，用于根据障碍物在所述货柜的前平面内的位置，确定该位置对应的商品。具体地，根据障碍物5所在位置，查询离该位置最近的商品，从而确定理货的对象。需要说明的是，根据确定理货的对象(即商品)可以给出该商品具体的信息，例如商品名称、产地、价格等。
由此可见，本发明实施例提供的定位装置和定位方法可以根据测距机构在平面内的转动角度以及测距机构与障碍物之间的距离，确定该障碍物在该平面内的位置，从而可以快速、准确地定位障碍物的位置，以便于对理货动作进行准确、快速地定位。本发明实施例提供的货架可以基于定位装置对障碍物准确、快速地定位，而识别理货动作以及理货动作发生的位置。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、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)

1.一种定位装置，其特征在于，包括旋转机构、测距机构和定位单元；其中，
所述旋转机构用于控制测距机构在测距机构所在的平面内转动，并测定所述测距机构在所述平面内的转动角度；
所述测距机构用于测定测距机构与障碍物之间的距离；
所述定位单元用于根据测距机构在所述平面内的转动角度、以及测距机构与障碍物之间的距离，确定障碍物在所述平面内的位置。
2.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述旋转机构包括舵机和第一控制单元，所述第一控制单元用于控制舵机的转动，进而控制测距机构在测距机构所在的平面内转动，并测得测距机构的转动角度；和/或，
所述测距机构包括超声波测距传感器和第二控制单元，所述超声波测距传感器用于发射超声波和接收超声波，所述第二控制单元用于根据发射和接收超声波的时间差，计算超声波测距传感器与障碍物之间的距离。
3.根据权利要求2所述的定位装置，其特征在于，所述定位单元用于当超声波测距传感器接收到超声波时，获取此时的测距机构的转动角度，并根据测距机构在所述平面内的转动角度、以及测距机构与障碍物之间的距离，确定障碍物在所述平面内的位置。
4.一种定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
控制测距机构在所述测距机构所在的平面内转动，并测定所述测距机构在所述平面内的转动角度；
测定所述测距机构与障碍物之间的距离；
根据测距机构在所述平面内的转动角度、以及测距机构与障碍物之间的距离，确定障碍物在所述平面内的位置。
5.根据权利要求4所述的定位方法，其特征在于，所述控制测距机构在所述测距机构所在的平面内转动，并测定所述测距机构在所述平面内的转动角度，包括：
控制舵机的转动，进而控制测距机构在所述测距机构所在的平面内转动，并测得测距机构在所述平面内的转动角度；和/或，
所述测定所述测距机构与障碍物之间的距离，包括：
超声波测距传感器发射超声波和接收超声波；
根据发射和接收超声波的时间差，计算超声波测距传感器与障碍物之间的距离。
6.根据权利要求5所述的定位方法，其特征在于，所述根据测距机构在所述平面内的转动角度、以及测距机构与障碍物之间的距离，确定障碍物在所述平面内的位置，包括：
当超声波测距传感器接收到超声波时，获取此时的测距机构的转动角度，并根据测距机构在所述平面内的转动角度、以及测距机构与障碍物之间的距离，确定障碍物在所述平面内的位置。
7.一种货架，其特征在于，包括货柜和权利要求1-3中任意一项所述的定位装置。
8.根据权利要求7所述的货架，其特征在于，所述旋转机构用于控制测距机构以货柜的顶角或者底角为轴心、在所述货柜的前平面内转动，并测定所述测距机构在所述平面内的转动角度。
9.根据权利要求7所述的货架，其特征在于，所述定位单元用于根据测距机构在所述平面内的转动角度、以及测距机构与障碍物之间的距离，判断障碍物是否在货架范围内，若是，则确定障碍物在所述平面内的位置。
10.根据权利要求7所述的货架，其特征在于，还包括处理单元，用于根据障碍物在所述货柜的前平面内的位置，确定该位置对应的商品。
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