CN104637198A - 一种具有自主跟踪功能的智能结算购物车*** - Google Patents
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Abstract
一种具有自主跟踪功能的智能结算购物车***，属于智能控制、无线通信和射频识别技术领域，具体涉及具有自主跟踪功能的智能结算购物车***。本发明由MCU微控制器（1）控制小型可控直流电机（2），压力称重传感器（3）感应购物车体重量，RFID射频卡由消费者携带，提供购物车识别的信号源；摄像头（5）提供购物车自主移动的无障碍路径，购物车上装有RFID阅读器（4）、银联刷卡器（9）、条码扫描器（8），触摸显示屏（7）用于与消费者的人机交互，无线收发器（6）实现购物车与超市商品信息后台服务器的实时通信。购物车的自主跟踪和智能结算两大功能都由MCU微控制器（1）控制实现。本发明不仅为消费者省去了手推购物车而耗费的体力，还简化了消费结算的过程，大大提高了消费者的购物效率。
Description
技术领域
本发明属于智能控制、无线通信和射频识别技术领域，具体涉及具有自主跟踪功能的智能结算购物车***。
背景技术
当前绝大多数的大型超市内使用的购物车都是传统的手推式购物车，这种纯机械式、无自主动力的购物车，尽管给消费者带来了免提所购物品的便利，节省了部分体力，然而当消费者购买的物品较多、堆满整个购物车时，推着满载货物的购物车依然需要耗费不少的体力，同时也增加了推动购物车转弯的困难。
传统意义上的手推式购物车，仅仅为消费者提供了所购物品的载体。消费者可以推着购物车按照事先预定的购物清单自行寻找需要的物品，找到后放入购物车内，然而在逛超市的过程中，出于消费者的购物热情、某种物品带给消费者的美好感受等种种原因，消费者会不自觉地将本来并不需要的物品放入购物车内，不知不觉间增加了购物预算，而消费者对于自己选择的所有物品的总价格却一无所知，进而提高了造成最终结算麻烦的可能性，比如消费者所购物品较多，而资金却不足时，就必须选择放弃某些物品，造成不必要的尴尬局面。
此外，在周末或节假日期间，人们购物热情高涨，各种大型超市内都挤满了热心购物的人群，而超市仅在出口处设立有限的结算前台，人们必须排着长长的队伍等待结账，队伍很长的情况下，甚至需要等上半小时的时间，不仅浪费了消费者的购物时间，影响了购物心情，同时也阻碍了超市货物销售量的进一步提升。
科技的不断进步使得将智能控制、无线通信和RFID射频识别技术应用于超市购物车上，针对上述问题，实现一种具有自主跟踪和自助结算功能的智能购物车***成为了可能。其中微软公司将Kinect应用于购物车上，设计出了自主跟踪式购物车，尽管在进行商业推广之前，还有许多问题，如转弯问题、路径寻找问题等尚待解决，但已然奠定了新型智能化购物车的基础。
发明内容
针对上述传统手推式购物车的不足，本发明的目的在于提供一种具有自主跟踪和自助结算功能的高智能化购物车，通过车载跟踪***使购物车随时随地跟随消费者移动，为消费者节省了体力，减少了推车的不便；同时通过安装在购物车上的信息交互和结算***，消费者可以直接在购物车上自助结算，节省了消费者排队结算的时间，提高了购物效率。
车载自动跟踪***首先通过消费者随身携带的RFID射频卡与某辆购物车建立点到点的单线联系，同时通过车顶部的摄像头实时拍摄购物车周围，尤其是前方的环境信息，通过路径识别算法自主规避障碍物，选择跟踪路径。购物车底部的压力称重传感器感应车体重量，将重量信息传给微控制器，由微控制器控制购物车驱动电机的驱动力大小，使购物车以合适的速度移动。由驱动电机驱动的驱动轮可以左右偏转，根据路径识别算法提供的路径信息，由微控制器控制驱动轮的转向，实现自主规避障碍物和转弯功能。
消费者在购物过程中，选择需要的物品，经车载条码扫描器自行扫描后放入购物车篮，微控制器通过无线收发器经由超市内的无线接入点实时与超市后台服务器通信，将消费者所选物品信息及当前物品总价显示在触摸显示屏上。如果消费者需要更换已选物品，只需将物品从购物车中拿出放回货架，同时将对应的物品选项在触摸显示屏上手动删除即可。待消费者选购物品结束时，可以选择使用在超市办理的RFID会员卡结算，***将自动从会员卡中扣除需要支付的资金，并显示余额，还可以选择在车载刷卡设备上刷卡结算，完成后自动打印交易凭条，显示屏上显示交易成功的提示信息及其他相关的祝贺、问候信息。某些情况下，消费者想现金支付，即可到超市设定的现金支付点和消费者的购物车相对应的物品总价会直接显示在收费人员的POS机上，消费者只需直接支付现金即可。
本发明的优点：（1）消费者方：购物车自动跟随消费者移动，为消费者节省了体力，方便了购物。（2）消费者方：消费者无需再排很长的队伍等待结账付款，直接在购物车上刷卡结算，或到现金支付点直接支付现金，节省了排队结算的时间，大大提高了购物效率。（3）超市方：超市不再需要众多的前台收银人员，只需要部分现金收费人员即可，为超市所有者节省了大量收银员工的工资。（4）超市方：收银工作人员少了，大大提高了超市的管理效率。
附图说明
图1超市无线网络环境示意图。
图2本发明购物车***结构示意图。
图2中，1为MCU微控制器，2为小型可控直流电机，3为压力称重传感器，4为RFID阅读器，5为摄像头，6为无线收发器，7为触摸显示屏，8为条码扫描器，9为银联刷卡器。
具体实施方式
超市无线网络环境如图1所示，在大型超市的房顶，根据超市面积和无线接入点的覆盖范围，布置一定密度的无线接入点，保证购物车上的无线收发器在超市的任何地方都能无缝接入网络，实现与后台服务器的信息交换。
本发明的购物车***总体结构如图2所示，下面结合图2介绍购物车***各个模块的具体功能以及购物车自主跟踪和自助结算功能的具体实现流程。
（1）自主跟踪功能的具体实现。
消费者进入超市后，自行选择装有本发明***的购物车，打开购物车电源开关，启动购物车***的MCU微控制器1，运行嵌入式Linux操作***，并对小型可控直流电机2，压力称重传感器3，RFID阅读器4，摄像头5，无线收发器6，触摸显示屏7，条码扫描器8，银联刷卡器9进行初始化，点亮触摸显示屏，显示欢迎界面，检测无线网络是否连接正常，如果无法连接超市无线网络，则重新尝试连接，待尝试n次后仍无法连接，则显示“无线网络连接失败，请更换购物车”提示信息。
作为购物车***“大脑”的MCU微控制器1，控制小型可控直流电机2，压力称重传感器3，RFID阅读器4，摄像头5，无线收发器6，触摸显示屏7，条码扫描器8，银联刷卡器9的工作，协调它们之间的信息交流，实现购物车***与超市后台服务器的实时通信，保证购物车***的所有功能能够有条不紊地实现。
消费者自身携带一种超高频无源RFID射频卡，其识别距离在10m以内，并超过1m，使得消费者可以离开购物车一定的距离，方便消费者选购物品，该卡可以是消费者在超市办理的RFID会员卡，也可以是消费者在超市供卡点领取的RFID临时卡。待购物车显示一切正常后，购物车上的RFID阅读器4，由运行嵌入式Linux操作***的微控制器控制通过电磁反向散射耦合方式识别消费者携带的RFID卡，并记录射频卡ID，建立同消费者点到点的单线联系，在此后购物车移动过程中，始终实时检测已认证的RFID卡的方位，跟随消费者移动。
与此同时，安装在购物车篮底部的压力称重传感器（如：YZC-161B）3，由MCU微控制器1控制实时感应车体重量，将车体重量转换为模拟电压信号输出，经过模数转换器（如：海芯HX711）转换为数字信号送给MCU微控制器1处理，MCU微控制器1执行可控直流电机控制算法，根据传来的重量数据大小调整可控直流电机2驱动力大小，保证购物车以适当的速度移动。
可控直流电机2，作为购物车移动的驱动设备，驱动购物车的驱动轮，由MCU微控制器1根据上述重量数字信号幅度大小调整电机的驱动力大小，使得不论购物车重量如何，始终以适当的速度移动购物车，避免购物车因车体重量太大而几乎无法移动，或因车体重量太小而移动速度太快。
车载摄像头5由MCU微控制器1控制拍摄购物车周围尤其是正前方的环境，将获得的视频图像数据送给MCU微控制器1，MCU微控制器1根据传来的图像数据，执行路径识别算法，判断前方是否有障碍物，如果前方有障碍物无法通行，则由MCU微控制器1向由直流电机驱动的驱动轮的伺服***发出转向指令，不断地调整驱动轮转向，改变购物车前进的方向，直至购物车前方可以无障碍地通行。当消费者的方位与购物车正前方的夹角较大，即需要大角度转弯时，同样由MCU微控制器1发出转向指令，控制驱动轮一次性大角度转向，也可以多次小角度转向，具体由购物车使用的驱动轮的转向能力决定，进而实现灵活转弯。
（2）自助结算功能的具体实现。
消费者在购物过程中，选择自己需要的物品，经车载条码扫描器8，自行扫描后放入购物车篮，MCU微控制器1获得物品条码信息，通过无线收发器6，接入超市无线网络，将条码号发送给超市后台服务器，服务器将获得的条码号与商品信息数据库中的条码号相匹配，获得对应的物品信息，如：物品名称、单价等，发送给MCU微控制器1，MCU微控制器1接收到对应的物品信息后，立刻将物品信息显示在触摸显示屏7上，并实时统计当前所选物品的数量和总价，也一并显示在触摸显示屏7上。如果消费者需要更换已选物品，只需将物品从购物车中拿出放回货架，同时将对应的物品选项在触摸显示屏7上手动删除即可，MCU微控制器1会实时更新当前所购物品总价。
车载触摸显示屏7作为消费者与控制***进行人机交互的媒介，接收MCU微控制器1发来的物品信息数据，如：物品名称、单价、物品总价等，并实时显示出来，同时触摸显示屏7实时感应消费者的触摸动作，并将触摸动作转换为交互信息，反馈给MCU微控制器1，MCU微控制器1根据获得的动作信息，如消费者点击控件等，做出相应的处理。
待选购物品结束时，消费者点击触摸显示屏7上的“结算”选项，进入结算界面。消费者可以选择使用超市办理的RFID会员卡结算，MCU微控制器1会将记录的会员卡信息，如会员卡ID、持有者姓名、身份证号等，显示在会员卡结算界面，消费者核对会员卡信息及物品信息、总价后，点击“确认”按键，***将自动从会员卡中扣除需要支付的资金，并显示会员卡余额；消费者还可以选择在车载刷卡设备上刷卡结算，消费者进入刷卡结算界面后，自行在银联刷卡器9上刷银联卡或***，MCU微控制器1从刷卡设备上获得消费者的银联卡信息，显示在触摸显示屏上，同样由消费者核对确认，完成后自动打印交易凭条，显示屏上显示交易成功的提示信息及其他相关的祝贺、问候信息。
在消费者想现金支付的情况下，可到超市设定的现金支付点，与消费者使用的购物车相对应的物品总价会直接显示在收费人员的POS机上，消费者只需直接支付现金即可。
待所有的购物活动结束后，消费者将购物车带到指定停放点，关闭车载电源，归还RFID临时卡，经过特定安检扫描窗口离开超市。
Claims (4)
1.一种具有自主跟踪功能的智能结算购物车***，由MCU微控制器（1），可控直流电机（2），压力称重传感器（3），RFID阅读器（4），摄像头（5），无线收发器（6），触摸显示屏（7），条码扫描器（8），银联刷卡器（9）构成自主跟踪和自助结算两大子***，其特征在于：MCU微控制器1通过压力称重传感器（3）感应的车体重量控制可控直流电机（2）的驱动力大小，以适当速度移动购物车；通过条码扫描器（8）自行扫描物品，触摸显示屏（7）实时显示物品信息和当前所购物品总价，无线收发器（6）实现MCU微控制器（1）与超市后台服务器关于物品信息的实时交互，消费者通过银联刷卡器（9）自行刷卡结算。
2.根据权利要求1所述智能结算购物车***，其特征在于：RFID射频卡作为购物车跟踪的信号源，与购物车建立点到点的单线联系。
3.根据权利要求1所述智能结算购物车***，其特征在于：摄像头（5）随时拍摄购物车周围环境，通过路径识别算法自主规避障碍物，选择跟踪路径。
4.根据权利要求1所述智能结算购物车***，其特征在于：由驱动电机驱动的驱动轮可以左右偏转，根据路径识别算法提供的路径信息，由MCU微控制器（1）控制驱动轮的转向。
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