CN212890522U - 一种基于uwb的自主跟随购物车 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于UWB的自主跟随购物车，包括：车体，车体上部安装有圆形购物筐，购物筐外表面安装有三组UWB定位基站，UWB定位基站用于购物车跟随功能，车体后部连接有扶手杆，扶手杆上固定控制开关，控制开关用于开启和关闭跟随功能，车体内部安装有控制模块和电源管理模块，所述控制模块用于控制购物车整体运行，电源控制模块用于给购物车供电和无线充电；底盘，所述底盘上部安装有三组朝向前方、左侧和右侧的超声波模块，超声波用于在购物车遇到障碍物时避障，底盘下部安装有四组麦克纳姆轮，麦克纳姆轮能够带动购物车向任意方向运行；电子标签，所述电子标签拿在顾客手中。本实用新型能够使购物活动变得更加轻松和方便，为顾客减轻负担，尤其是对儿童和老年人更加友好。
Description
技术领域
本实用新型属于智能购物车技术领域，具体涉及一种基于UWB的自主跟随购物车。
背景技术
超级市场作为零售行业的主要组成部分之一，使得购物车也早已成为了人们日常生活中不可或缺的得力助手。但是，广泛的使用也使得普通购物车的一些缺陷暴露了出来：大型的购物手推车容量大装载多，但也造成了其重量大，扶手位置高的问题，对于老年人和儿童来说使用较为不方便；小型的手拉式购物小车尽管携带方便，却又无法装载太多的商品。
如今具有自主跟随功能的小车类产品，主要是在已铺设的轨道上进行机械跟随，用于各类工厂的生产机器的一部分，或者是田径场上以及摄影基地中常用的有轨跟随摄影车，随后出现的基于机器视觉、射频、红外、GPS等定位方式的跟随车也存在跟随目标易丢失、跟随精度低、信号传输不稳定等状况。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种基于UWB的自主跟随购物车，能够解决现有技术中自主跟随功能的小车跟随目标容易丢失、跟随精度低以及信号传输不稳定的缺点。
为了解决上述存在问题，本实用新型提出的方案如下：
一种基于UWB的自主跟随购物车，包括车体，车体上部安装有圆形的购物筐，购物筐外表面安装有三组UWB定位基站；所述车体后部连接有扶手杆，扶手杆上固定控制开关，在所述车体内部安装有控制模块和电源管理模块；所述车体下部连接底盘，底盘的边沿安装有三组朝向前方、左侧和右侧的超声波模块，所述底盘的下端安装有四组麦克纳姆轮；在顾客手中拿有与特定购物车配对的电子标签。
进一步的，所述UWB定位基站由定位芯片、数据处理模块和天线组合而成，所述控制开关用于开启和关闭购物车的跟随功能，所述控制模块包括主控板和电机驱动，所述电源管理模块由稳压模块、无线充电模块和锂电池组成，所述超声波模块用于在购物车遇到障碍物时避障，所述麦克纳姆轮能够带动购物车向任意方向运行。
进一步的，所述定位芯片选用DWM1000超宽带定位芯片，所述数据处理模块选用STM32F103系列芯片作为微处理器。
进一步的，所述控制开关采用多路按键开关。
进一步的，所述主控板包括STM32F103C8T6最小系统及其外围电路，所述电机驱动使用L298N电机驱动板。
进一步的，所述稳压模块使用LM2596大功率稳压模块，所述无线充电模块使用XKT801-60无线收发供电单元，所述锂电池为额定电压14.8V容量5200m 的航模电池.
进一步的，所述超声波模块选用HC-SR04模块。
进一步的，所述麦克纳姆轮使用25GA-370直流减速电机驱动。
本实用新型的有益效果如下：
本实用新型通过UWB定位模块基站和标签之间测距定位实现购物车的自主跟随功能，解放人们双手，降低顾客的负担，进一步提高顾客的购物体验；本实用新型通过扶手杆上的控制开关可以随时启动和关闭跟随功能；本实用新型还通过固定位置的三组超声波模块，对购物车行驶路线上的障碍物进行探测，以及时避开超市中的顾客以及货架，提高使用安全性。
附图说明
图1所示为本实用新型结构示意图；
图2所示为本实用新型超声波模块安装示意图；
图3所示为本实用新型三角定位结构图；
图中，1-车体，2-购物筐，3-底盘，4-控制模块，5-电源管理模块，6-UWB 定位基站，7-扶手杆，8-控制开关，9-超声波模块，10-麦克纳姆轮，11-电子标签。
具体实施方式
以下将结合实流程和附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本实用新型的目的、特征和效果。
另外，文中所提到的所有连接关系，并非单指元件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少连接元件，来组成更优的结构。本实用新型创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。另外本实用新型中的方向限定，如前、后、左、右等为结合附图进行的相关描述，并不是对方向的严格限定。
参照图1、和图2本实用新型的一种基于UWB的自主跟随购物车，包括:
车体1，所述车体上部安装有圆形的购物筐2，所述购物筐2外表面安装有三组UWB定位基站6，所述UWB定位基站6分为定位基站和电子标签，所述车体 1后部连接有扶手杆7，所述扶手杆上固定控制开关8，所述车体1内部安装有控制模块4和电源管理模块5；底盘3，所述底盘3上部安装有三组朝向前方、左侧和右侧的超声波模块9，所述底盘下部安装有四组麦克纳姆轮10；电子标签11，所述电子标签11拿在顾客手中。
UWB定位基站，所述UWB定位基站6安装于圆形购物筐2的外表面，分别朝向前方、左侧和右侧，用于对购物车的实时定位，并通过串口与控制模块4相连接，与顾客手中的电子标签11组成三个基站一标签定位组合；
控制开关，所述控制开关4用于对跟随功能进行控制，可控制跟随功能的开启和关闭；
控制模块，所述控制模块4用于对整个购物车运行的控制，进行定位数据计算、电机运动控制和避障预判；
电源管理模块，所述电源管理模块5用于对本实用新型的所有电子设备供电，并能够在电压过低时发出提示；
超声波模块，所述超声波模块9共有三个，分别安装在底盘3上部朝向前方、左侧和右侧的位置，用于探测行驶路线上障碍物的位置，以更好地躲避障碍物；
麦克纳姆轮，所述麦克纳姆轮10结构紧凑，运动灵活，是很成功的一种全方位轮，共需要四组，构成一个四轮小车底盘，可以更灵活方便的实现全方位移动功能。
电子标签，所述电子标签11拿在顾客手中，作为跟随目标。
作为本方案的优选实施方式，所述UWB模块工作流程为：其中，三个UWB 定位基站安装在购物车上，电子标签则被跟顾客时携带在身上。UWB定位各模块之间采用无线传输的方式进行数据通信，每个基站与电子标签之间的距离数据最终都会被汇总到主基站上，再由主基站通过串口传给送主控模块。当主控模块接收到来自UWB基站发送来的标签距离数据后，会通过程序中的定位算法将其处理为角度和跟随距离信息，从而供系统跟随功能使用。
A1A2A0分别为三个定位基站，其中基站A1和A2安装在车头的位置，基站A0安装在车尾的位置，T0为对应的电子标签。令各个基站之间的距离 A1A0＝A1A2＝A2A0＝L，则三基站A1A2A0组成了一个等边三角形的形状。另假设A0B为 A1A2的中线，则N为A1A2中点，同时N也是小车车头的中点。由图3(a)可以计算出电子标签相对于购物车中心线的夹角∠T0A0B的大小，即：
而由图3(b)，首先可以通过余弦定理计算出∠T0A1A2的值，即：
继而由∠T0A1A2的值可以计算出电子标签与购物车车头中点的相对距离T0N：
计算出这两组数据后，主控模块会根据角度信息来判断购物车车头的朝向，并保持跟随距离为40cm。当计算出的角度为负值时，说明电子标签位于购物车中线偏右侧的位置；而当计算出的角度为正值时，则说明电子标签位于购物车中线偏左侧的位置。
作为本方案的优选实施方式，所述超声波模块的工作流程为：购物车上搭载的超声波模块同时对三个方向进行测距。障碍物主要以三种形式出现：前方和左侧、前方和右侧、前左右三个方向都有障碍物。在运行的过程中，购物车探测到前方障碍物距离小于25cm之后就会停车测距，判断左右两侧障碍物的位置。如果左侧障碍物距离小于20cm，购物车会向右侧转向避开障碍物；如果右侧障碍物距离小于20cm，购物车会向左侧转向避开障碍物；如果左右两侧障碍物距离都小于20cm，购物车会原地转向180度，向其他方向绕开障碍物。
以上应用了具体个例对本实用新型进行了具体说明，但本实用新型创造并不限于所述个例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做出种种的等同推演、变形或替换，这些等同的推演、变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (8)
1.一种基于UWB的自主跟随购物车，其特征在于：包括车体(1)，车体(1)上部安装有圆形的购物筐(2)，购物筐(2)外表面安装有三组UWB定位基站(6)；所述车体(1)后部连接有扶手杆(7)，扶手杆(7)上固定控制开关(8)，在所述车体(1)内部安装有控制模块(4)和电源管理模块(5)；所述车体(1)下部连接底盘(3)，底盘(3)的边沿安装有三组朝向前方、左侧和右侧的超声波模块(9)，所述底盘(3)的下端安装有四组麦克纳姆轮(10)；在顾客手中拿有与特定购物车配对的电子标签(11)。
2.根据权利要求1所述基于UWB的自主跟随购物车，其特征在于：所述UWB定位基站(6)由定位芯片、数据处理模块和天线组合而成，所述控制开关(8)用于开启和关闭购物车的跟随功能，所述控制模块(4)包括主控板和电机驱动，所述电源管理模块(5)由稳压模块、无线充电模块和锂电池组成，所述超声波模块(9)用于在购物车遇到障碍物时避障，所述麦克纳姆轮(10)能够带动购物车向任意方向运行。
3.根据权利要求2所述基于UWB的自主跟随购物车，其特征在于：所述定位芯片选用DWM1000超宽带定位芯片，所述数据处理模块选用STM32F103系列芯片作为微处理器。
4.根据权利要求3所述基于UWB的自主跟随购物车，其特征在于：所述控制开关采用多路按键开关。
5.根据权利要求4所述基于UWB的自主跟随购物车，其特征在于：所述主控板包括STM32F103C8T6最小系统及其外围电路，所述电机驱动使用L298N电机驱动板。
6.根据权利要求5所述基于UWB的自主跟随购物车，其特征在于：所述稳压模块使用LM2596大功率稳压模块，所述无线充电模块使用XKT801-60无线收发供电单元，所述锂电池为额定电压14.8V容量5200m的航模电池。
7.根据权利要求6所述基于UWB的自主跟随购物车，其特征在于：所述超声波模块选用HC-SR04模块。
8.根据权利要求7所述基于UWB的自主跟随购物车，其特征在于：所述麦克纳姆轮(10)使用25GA-370直流减速电机驱动。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202021478109.3U CN212890522U (zh) | 2020-07-24 | 2020-07-24 | 一种基于uwb的自主跟随购物车 |
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Publications (1)
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| CN (1) | CN212890522U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113370170A (zh) * | 2021-06-08 | 2021-09-10 | 西安热工研究院有限公司 | 一种基于车载uwb定位的自动跟随工具车 |
| CN115156228A (zh) * | 2022-05-07 | 2022-10-11 | 中交二公局铁路建设有限公司 | 一种基于无线定位导航技术的焊烟捕集系统 |
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2020
- 2020-07-24 CN CN202021478109.3U patent/CN212890522U/zh not_active Expired - Fee Related
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Granted publication date: 20210406 Termination date: 20210724 |
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