CN110155207A - 能够自动跟随的智能购物车及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及能够自动跟随的智能购物车及跟随方法，包括：车体，所述车体上端用于安装购物篮，所述车体内置有动力模块，所述动力模块用于为车体的动作及速度的改变提供动力，所述车体的左端设置有红外避障模块，所述红外避障模块电连接控制模块，所述红外避障模块用于在车体移动时遇到障碍物时进行避障；至少两个超声波接收模块，所述超声波接收模块设置于所述车体的左端两侧，超声波发射器，所述超声波发射器设置于用户处，GPS通信定位模块，红外报警模块，报警求救按键，所述报警求救按键设置于所述车体的侧表面，本发明能够为用户在日常生活中出行购物节省体能、减轻负担，特别适用于老年人群体但不仅限于老年人群体。

Description

能够自动跟随的智能购物车及方法
技术领域
本发明涉及人工智能领域，尤其涉及能够自动跟随的智能购物车及方法。
背景技术
随着中国迈入老龄化社会，给老龄产业的发展带来了机遇，服务于老年人的产品的研发也愈发重视。简单、方便、安全成为老年人新的生活追求。现在老年人出街买菜时大多数是提着菜篮或者拉着手推车，这对他们购物造成了诸多不便。
现有的自动跟随车，体型大，且多用于物流等大型工业环境，较小型的也只是用于行李托运。但是针对现代社会，老龄化日益严重的社会，许多三代同堂家庭中，老年人需承担日常生活中购物和家务，现有的自动跟随车完全不适用。
当今市场急需一种能为子女提供老人位置的，小型的，自动跟随购物车，既能够防止老人走丢，还可以具备一定的防盗性能，同时能够使老人解放双手、减轻负担。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术的不足，提供能够自动跟随的智能购物车及跟随方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：
提出能够自动跟随的智能购物车，包括：
车体，所述车体上端用于安装购物篮，所述车体内置有动力模块，所述动力模块用于为车体的动作及速度的改变提供动力，所述车体的左端设置有红外避障模块，所述红外避障模块电连接控制模块，所述红外避障模块用于在车体移动时遇到障碍物时进行避障；
至少两个超声波接收模块，所述超声波接收模块平行地设置于所述车体的左端；
超声波发射器，所述超声波发射器设置于用户处，用于与所述超声波接收模块共同配合进行实时测距；
GPS通信定位模块，所述GPS通信定位模块用于对车体进行实时定位，并将相应的位置信息进行共享；
红外报警模块，所述红外报警模块用于在有能够产生红外线的移动物进入报警区域时进行报警提醒；
报警求救按键，所述报警求救按键设置于所述车体的侧表面，所述报警求救按键电连接控制模块；
存储模块，所述存储模块用于存储车体的位置信息以及红外报警信息，所述红外报警信息为所述红外报警模块作用后的提示信息；
控制模块，所述控制模块连接所述红外报警模块、GPS通信定位模块、超声波接收模块以及车体的动力模块，所述控制模块用于计算购物车与用户的位置信息并根据位置信息控制动力模块调整购物车的动作和速度、在红外报警模块感知到红外辐射变化时进行判断是否进行报警、在用户按下报警求救按键之后控制GPS通信定位模块将位置信息发送给预设对象。
进一步，所述预设对象指的是预先通过GPS通信定位模块与车体进行通信连接的对象。
进一步，所述红外报警模块包括热释电红外传感器、信号处理模块以及报警模块，所述热释电红外传感器用于采集红外信号，并将采集到的红外信号转换为电压信号的形式，所述信号处理模块用于将转换后的电压信号进行滤波放大，所述报警模块用于在所述电压信号大于预设的基准电压时进行报警。
进一步，所述热释电红外传感器采用P288型号的热释电红外传感器。
进一步，所述GPS通信定位模块为SIM868模块。
进一步，所述控制模块包括STM32单片机及其外围电路。
本方案还提供了能够自动跟随的智能购物车的方法，利用上述的能够自动跟随的智能购物车，包括以下：
获取至少两个超声波接收模块与超声波发射器之间的距离，控制模块根据获取的距离数据，结合PID控制算法对车体进行速度及方向的调整；
获取车体在行进过程中红外避障模块接收到的红外线的强度，所述红外线为红外避障模块自身发射经反射回来的红外线，当所述红外线的强度高于阈值时，控制模块控制车体进行避障，当所述红外线强度不高于阈值时，车体正常运行；
获取红外报警模块可探测范围内的物体发出的红外线，经过红外报警模块处理后获得物体发出的红外线的电压信号，进行所述电压信号与预设的基准电压值的比较，若所述电压信号高于基准电压值则报警模块工作进行报警，若所述电压信号不高于基准电压值则不进行报警；
获取GPS通信定位模块得到的小车的位置信息，在获取用户按下报警求救按钮信息后，控制模块控制GPS通信定位模块发送小车的位置信息给预设的对象。
进一步，所述红外报警模块还设置有停止按钮，所述红外报警模块30s后自动停止报警红外报警模块继续工作或是在停止按钮被按下后停止报警红外报警模块停止工作。
进一步，所述红外模块连续3次在30s后自动停止后控制模块控制GPS通信定位模块发送小车的位置信息给预设的对象并同时发送红外报警信息。
本发明的有益效果为：
本发明通过超声波发射器与超声波接收模块相配合结合控制模块实现购物车的自动跟随功能，可以解放用户的双手，减轻用户的购物负担；本发明通过设置红外报警模块能够起到防盗的效果；本发明还通过设置GPS通信定位模块，能够获取用户和购物车的位置，并能够共享给用户的亲属，可以起到一定的防丢失作用，本发明能够为用户在日常生活中出行购物节省体能、减轻负担，特别适用于老年人群体但不仅限于老年人群体。
附图说明
图1所示为能够自动跟随的智能购物车结构示意图；
图2所示为能够自动跟随的智能购物车的模块结构框图；
图3所示为超声波发射器与超声波接收模块的位置关系图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。附图中各处使用的相同的附图标记指示相同或相似的部分。
结合图1、图2以及图3，本发明提出能够自动跟随的智能购物车，包括：
车体100，所述车体100上端用于安装购物篮200，所述车体100内置有动力模块，所述动力模块用于为车体的动作及速度的改变提供动力，所述车体的左端设置有红外避障模块300，所述红外避障模块300电连接控制模块，所述红外避障模块用于在车体移动时遇到障碍物时进行避障；所述购物篮200可以为自带的购物篮也可以为各种超市提供的购物篮。
至少两个超声波接收模块400，所述超声波接收模块400平行地设置于所述车体100的左端；本方案采用两个超声波接收模块400。
超声波发射器500，所述超声波发射器500设置于用户处，用于与所述超声波接收模块400共同配合进行实时测距；
GPS通信定位模块，所述GPS通信定位模块用于对车体100进行实时定位，并将相应的位置信息进行共享；
红外报警模块600，所述红外报警模块600用于在有能够产生红外线的移动物进入报警区域时进行报警提醒；所述红外报警模块600在本实施例中设置于车体的右侧位置，当然也可以根据车体实际的可安置空间进行自由安置，合理可行即可。
报警求救按键700，所述报警求救按键700设置于所述车体的侧表面，所述报警求救按键700电连接控制模块；
存储模块，所述存储模块用于存储车体的位置信息以及红外报警信息，所述红外报警信息为所述红外报警模块作用后的提示信息；本实施例的红外报警信息指的是“发生红外报警，有疑似入侵行为”的短信信息。
控制模块，所述控制模块连接所述红外报警模块600、GPS通信定位模块、超声波接收模块400以及车体的动力模块，所述控制模块用于计算购物车与用户的位置信息并根据位置信息控制动力模块调整购物车的动作和速度、在红外报警模块600感知到红外辐射变化时进行判断是否进行报警、在用户按下报警求救按键之后控制GPS通信定位模块将位置信息发送给预设对象。
作为本方案的优选实施方式，所述预设对象指的是预先通过GPS通信定位模块与车体进行通信连接的对象。
作为本方案的优选实施方式，所述红外报警模块包括热释电红外传感器、信号处理模块以及报警模块，所述热释电红外传感器用于采集红外信号，并将采集到的红外信号转换为电压信号的形式，所述信号处理模块用于将转换后的电压信号进行滤波放大，所述报警模块用于在所述电压信号大于预设的基准电压时进行报警。
作为本方案的优选实施方式，所述热释电红外传感器采用P288型号的热释电红外传感器。
该传感器将两个特性相同的热释电晶体逆向串联，以此来防止红外光如的干扰，此外当环境温度改变时，两个晶体的参数同时改变，可以相互抵消，从而避免出现检测误差。
P228传感器内部装有菲涅尔透镜，检测区域为圆形，有效警戒距离为12～15m，方向角为85°，能够以非接触方式检测出人体辐射出的红外能量，并转化为电信号进行输出。
菲涅尔透镜由PE(聚乙烯)材料制成，具有多焦距的，各方向与距离对光线的灵敏度保持一致。安装菲涅尔透镜后的热释电红外传感器能有效探测距离可达到10～15m。移动的人体或者物体发射的红外线进入透镜后会产生交替出现的红外辐射“盲区”和“高敏感区”，从而形成一系列的光脉冲并进入传感器，光脉冲能不断改变热释电晶体的温度，使其输出一串脉冲信号。
在工作时，物体发射出的红外线先通过菲涅尔透镜，然后到达热释电红外探测器，与此同时，热释电红外探测器将输出脉冲信号，脉冲信号经放大和滤波后，由电压比较器将其跟基准电压值进行比较，当输出信号达到一定值后(超出基准电压值)，报警模块工作，进行报警。考虑到性价比等问题可以采用常用的蜂鸣器报警，当然也可以采用其他的报警模块，只要功能合理，易于实现即可。
作为本方案的优选实施方式，所述GPS通信定位模块为SIM868模块。利用SIM868模块可同时实现定位和通信的功能，克服了传统的GSM通信功能和定位功能需要两个模块分别实现的复杂性，从而使购物车体积更小、集成率更高、结构更加简单。
GPS定位的基本原理是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采用空间距离后方交会的方法，即测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据,确定待测点的位置。此购物车主要用到的是GPS信号接收机，其采用了SIM868模块(或其他同类模块)。其结构包括SIM868模块电路、电源模块电路、天线模块电路、SIM卡模块电路和指示灯模块电路。所述SIM868模块电路分别与电源模块电路、天线模块电路、SIM卡模块电路和指示灯模块电路进行电气连接。
其中，SIM868模块电路包括SIM868芯片、通用异步收发传输串口电路、电压保护电路和备用电源，而电压保护电路用于消除高频干扰和防止电压浪涌而损坏SIM868芯片，通用异步收发传输电路用来进行数据传输通信；天线模块电路包括GSM天线接口电路和GNSS天线接口电路，分别用于传输GSM移动通信信号和GNSS定位信号；指示灯模块电路包括GSM网络状态指示灯电路、GNSS状态指示灯电路和电源指示灯电路，GSM网络状态指示灯电路用于指示GSM信号状态，GNSS状态指示灯电路用于显示定位信号状态，电源指示灯电路用于显示电源的开关状态。
SIM868除了支持短信、电话、GPRS、DTMF、TTS、HTTP、FTP、彩信、邮件这些功能外，还支持高性能全球定位系统，支持GPS、北斗和GLO三大定位系统，同时还免费提供支持基站定位，功能十分强悍。
当GPS接收机捕获到跟踪的卫星信号后，就可测量出接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率，解调出卫星轨道参数等数据。根据这些数据，接收机中的微处理计算机就可按定位解算方法进行定位计算，计算出用户所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息。通过关联第三方软件对GPS信号接收机所捕获并解析出来的信号进行显示跟踪。
当然如果有其他合适的GPS通信定位模块也可以予以采用，只要能够且易于实现本方案即可。
作为本方案的优选实施方式，所述控制模块包括STM32单片机及其外围电路。
本方案还提供了能够自动跟随的智能购物车的方法，利用上述的能够自动跟随的智能购物车，包括以下：
获取至少两个超声波接收模块与超声波发射器之间的距离，控制模块根据获取的距离数据，结合PID控制算法对车体进行速度及方向的调整；具体为，用户手持超声波发射器发射超声波信号，在超声波接收模块400接收到超声波信号时，控制模块进行计算超声波接收模块400与用户手持的超声波发射器500的距离，结合多个超声波接收模块400与超声波发射器的距离500采用PID控制算法控制车体100的动力模块对车体进行速度及方向的调整实现自动跟随。
获取车体100在行进过程中红外避障模块300接收到的红外线的强度，所述红外线为红外避障模块300自身发射经反射回来的红外线，当所述红外线的强度高于阈值时，控制模块控制车体100进行避障，当所述红外线强度不高于阈值时，车体100正常运行；此处采用的是红外线测距原理，通过将车体与障碍物间的距离转化为红外线的强度，并设定一个强度阈值，相对应的阈值越高，则代表反射回来的红外线的损耗越低，即车体与障碍物的距离越近，一般选取车体距离物体1m左右所对应的红外线强度作为强度阈值即可。
获取红外报警模块可探测范围内的物体发出的红外线，经过红外报警模块处理后获得物体发出的红外线的电压信号，进行所述电压信号与预设的基准电压值的比较，若所述电压信号高于基准电压值则报警模块工作进行报警，若所述电压信号不高于基准电压值则不进行报警；此处的基准电压值可以人为的进行设定，设定的基准电压值越高说明接收到的红外线的强度也就越高，一般可以通过考虑设定一个成年人能够产生的红外线强度的一半经过红外报警模块所能够产生的电压信号的强度作为基准电压较佳。
获取GPS通信定位模块得到的小车的位置信息，在获取用户按下报警求救按钮信息后，控制模块控制GPS通信定位模块发送小车的位置信息给预设的对象。
作为本方案的优选实施方式，所述红外报警模块还设置有停止按钮800，该停止按钮在本实施例中设置于车体100的侧表面，在设置时只要设置的合理有效即可，所述红外报警模块30s后自动停止报警红外报警模块继续工作或是在停止按钮800被按下后停止报警红外报警模块停止工作。所述红外模块连续3次在30s后自动停止后控制模块控制GPS通信定位模块发送小车的位置信息给预设的对象并同时发送红外报警信息。
本方案采用人性化的红外报警方式，在连续报警3次无人进行处理之后能够自动发送报警信息给预设的对象进行报警提醒，十分的方便。
尽管本发明的描述已经相当详尽且特别对几个所述实施例进行了描述，但其并非旨在局限于任何这些细节或实施例或任何特殊实施例，而是应当将其视作是通过参考所附权利要求考虑到现有技术为这些权利要求提供广义的可能性解释，从而有效地涵盖本发明的预定范围。此外，上文以发明人可预见的实施例对本发明进行描述，其目的是为了提供有用的描述，而那些目前尚未预见的对本发明的非实质性改动仍可代表本发明的等效改动。
以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。

Claims (9)

1.能够自动跟随的智能购物车，其特征在于，包括：
车体，所述车体上端用于安装购物篮，所述车体内置有动力模块，所述动力模块用于为车体的动作及速度的改变提供动力，所述车体的左端设置有红外避障模块，所述红外避障模块电连接控制模块，所述红外避障模块用于在车体移动时遇到障碍物时进行避障；
至少两个超声波接收模块，所述超声波接收模块平行地设置于所述车体的左端；
超声波发射器，所述超声波发射器设置于用户处，用于与所述超声波接收模块共同配合进行实时测距；
GPS通信定位模块，所述GPS通信定位模块用于对车体进行实时定位，并将相应的位置信息进行共享；
红外报警模块，所述红外报警模块用于在有能够产生红外线的移动物进入报警区域时进行报警提醒；
报警求救按键，所述报警求救按键设置于所述车体的侧表面，所述报警求救按键电连接控制模块；
存储模块，所述存储模块用于存储车体的位置信息以及红外报警信息，所述红外报警信息为所述红外报警模块作用后的提示信息；
控制模块，所述控制模块连接所述红外报警模块、GPS通信定位模块、超声波接收模块以及车体的动力模块，所述控制模块用于计算购物车与用户的位置信息并根据位置信息控制动力模块调整购物车的动作和速度、在红外报警模块感知到红外辐射变化时进行判断是否进行报警、在用户按下报警求救按键之后控制GPS通信定位模块将位置信息发送给预设对象。
2.根据权利要求1所述的能够自动跟随的智能购物车，其特征在于，所述预设对象指的是预先通过GPS通信定位模块与车体进行通信连接的对象。
3.根据权利要求1所述的能够自动跟随的智能购物车，其特征在于，所述红外报警模块包括热释电红外传感器、信号处理模块以及报警模块，所述热释电红外传感器用于采集红外信号，并将采集到的红外信号转换为电压信号的形式，所述信号处理模块用于将转换后的电压信号进行滤波放大，所述报警模块用于在所述电压信号大于预设的基准电压时进行报警。
4.根据权利要求3所述的能够自动跟随的智能购物车，其特征在于，所述热释电红外传感器采用P288型号的热释电红外传感器。
5.根据权利要求1所述的能够自动跟随的智能购物车，其特征在于，所述GPS通信定位模块为SIM868模块。
6.根据权利要求1所述的能够自动跟随的智能购物车，其特征在于，所述控制模块包括STM32单片机及其外围电路。
7.能够自动跟随的智能购物车的方法，其特征在于，利用上述的能够自动跟随的智能购物车，包括以下：
获取至少两个超声波接收模块与超声波发射器之间的距离，控制模块根据获取的距离数据，结合PID控制算法对车体进行速度及方向的调整；
获取车体在行进过程中红外避障模块接收到的红外线的强度，所述红外线为红外避障模块自身发射经反射回来的红外线，当所述红外线的强度高于阈值时，控制模块控制车体进行避障，当所述红外线强度不高于阈值时，车体正常运行；
获取红外报警模块可探测范围内的物体发出的红外线，经过红外报警模块处理后获得物体发出的红外线的电压信号，进行所述电压信号与预设的基准电压值的比较，若所述电压信号高于基准电压值则报警模块工作进行报警，若所述电压信号不高于基准电压值则不进行报警；
获取GPS通信定位模块得到的小车的位置信息，在获取用户按下报警求救按钮信息后，控制模块控制GPS通信定位模块发送小车的位置信息给预设的对象。
8.根据权利要求7所述的能够自动跟随的智能购物车的方法，其特征在于，所述红外报警模块还设置有停止按钮，所述红外报警模块30s后自动停止报警红外报警模块继续工作或是在停止按钮被按下后停止报警红外报警模块停止工作。
9.根据权利要求8所述的能够自动跟随的智能购物车的方法，其特征在于，所述红外模块连续3次在30s后自动停止后控制模块控制GPS通信定位模块发送小车的位置信息给预设的对象并同时发送红外报警信息。
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