CN106779857A - 一种远程控制机器人的购物方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种远程控制机器人的购物方法，机器人与使用者跟随确认后开始人体跟随；使用者将选购的商品进行扫码购买；获取导购指令，对导购指令中的商品进行商品地图标记，并规划路径后导购；完成商品选购，将选购商品清单、支付金额及付款方式发送到移动终端进行确认并支付；装袋过程中进行计件检查；结束购物。本发明提供的方法，通过蓝牙、红外传感器、摄像头对使用者进行确认，有效确认跟随人体的唯一性和准确性，通过商品地图，实现快速准确的导购任务，机器人不断的调整运行速度确保跟随人体的正常，语音交互过程有效进行人机沟通；装袋过程中通过有效的计件方式解决由于实际购买商品与实际支付费用之间有出入的矛盾。
Description
技术领域
本发明涉及机器人领域，具体涉及一种远程控制机器人的购物方法。
背景技术
信息技术的发展，信息技术被广泛的应用到人们的生活方式与工作方式中。如有更有效的利用现有的信息技术，人们一直没有停止探索。机器人领域是集计算机、机械、传感技术、信息处理技术、图像处理与识别技术、语言识别与处理技术、控制技术和通信技术等于一体的***。现有的Player、MOOS、CARMEN、YARP、Orocos、微软RoboticsStudio等操作***无法满足实际应用的需求。ROS(RobotOperatingSystem)是一种开源机器人操作***，能够提供类似于操作***的功能，为机器人应用***提供硬件抽象、底层驱动、消息传递和包管理，以及一些辅助开发工具，例如建立、编写和运行多机通信***整合的程序。
在大型超市、自选商场、专卖店等场所，大部分顾客喜欢自由选购，比较介意营销人员的营销活动，机器人的介入，不仅可以保持顾客选购的自由度，而且使得购物心情舒畅同时购物的快捷度也会有所增加；另一方面，通过机器人实现一次性结算和购物，减少排队等候结算的时间，使得顾客有更快的购物体验。
CN 201520917639.6提供一种基于物联网的老年社区购物***，包括超市外框架、购物机器人、上货机器人、控制***。超市外框架包括出口、柜台、进口、上货进口、***、布线轨道、储物柜、充电接口，其中柜台位于出口的一侧，***设置于布线轨道上并设于储物柜的前方，进口位于出口的侧面，上货进口与出口同侧，上货进口与出口位于不同的两角，充电接口位于出口的侧面。该实用新型针对目前老年社区中老年人购物不便的弊端，通过将物联网技术与自动化技术的有效结合，实现了老年人购物的形式简易化。在购物过程中，机器人选购物品存在一定弊端，可能出现有损坏的物品等。
CN201410003731.1公开一种导购机器人***及该导购机器人顾客识别通知方法，其***包括：导购机器人和后台服务终端，导购机器人机体设有控制单元、移动单元、通讯模块和用于采集图像的摄像单元，所述控制单元设有顾客识别模块，所述顾客识别模块用于识别图像中的人脸，并判断人脸为顾客后发送第一信号，控制单元接收第一信号，并通过所述通讯模块发送第二信号到后台服务终端，所述后台服务终端接收到第二信号并发出提醒信号。该导购***不能实现机器人自主运行，在应用上存在一定的局限性。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种远程控制机器人的购物方法，该方法提高了机器人在导购、跟随、结算过程中的自由度、精确度，在时间和空间上及数据上进行融合以提高***的适应性和识别能力，节省顾客的选购、结算的时间。
本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：本发明提供一种远程控制机器人的购物方法，具体过程如下：
S01：超市机器人与使用者进行跟随确认；
S02：机器人行走，开始人体跟随；行走过程中，保持与人之间的安全距离；
S03：使用者将选购的商品在机器人的条码扫描器对所购商品上的条码标签进行扫码，扫码结果存储在机器人服务云端；
S04：机器人获取导购指令，对导购指令中的商品进行商品地图标记，并规划路径，语音交互后开始导购；
S05：导购完成后，则返回S02；
S06：完成商品选购，将选购商品清单、支付金额及付款方式发送到移动终端进行确认并支付；
S07：支付完成进行机器人装袋，装袋过程中进行计件检查；
S08：结束购物。
所述S01中，超市机器人获取使用者发送的蓝牙信号，并发送至中央控制器，中央控制器接收到相关的信号后，对信号进行分析，判断是否为跟随指令，若为跟随指令，中央控制器通过红外传感器检测判断蓝牙发射器发射的信号位置是否有人体，红外传感器检测人体，中央控制器将收集的红外传感器信号进行分析，得出人体具体的方向后，调转深度视觉摄像头的方向拍摄跟随人体，中央控制器计算蓝牙发射器发射的信号位置与机器人本身位置的距离及方向通过红外传感器扫描蓝牙信号来源的位置的人体，判断为拍摄范围后，深度视觉摄像头拍摄人体轮廓图像，机器人中央处理器将人体轮廓图像在OpenCV函数中将图像进行处理，获得待跟随人体轮廓特征，识别待跟随人体轮廓信息的特征。
所述S02中，在跟随过程中，根据跟随人体与机器人的距离和位置，摄像头不断的进行拍摄，通过云端集群数据，判断跟随目标人体的位置变化，并将其转换为空间坐标，按照机器人的空间坐标和目标人体运动中的位置空间坐标变化进行机器人的路径规划，并按照路径规划运行；机器人跟随人体行走，保持与人之间的安全距离，通过用PID控制器控制机器人的跟随速度；判断机器人与被跟随人体的距离是否为安全距离，若超出安全距离，则PID控制器控制加速；若低于安全距离，则PID控制器控制减速。
所述S03，使用者即目标人体将选购的商品置于机器人购物篮中，在进入购物篮前，需要将商品在机器人的条码扫描器上进行扫码，将商品金额、折扣信息显示在机器人显示屏，经使用者确认后，商品信息存储在机器人服务云端。
所述S04，机器人获取移动客户端传输的导购商品的指令，中央处理器对导购的商品的类别进行区分与匹配后，在机器人云端存储的商品地图中标记商品的售货架区，例如生鲜区或零食区等，中央处理器根据机器人在商品地图中的位置与标记的售货架区之间的距离进行路径规划，并将规划的路线显示在机器人显示屏；经使用者确认，语音交互开始导购过程。
进一步地，所述导购过程中，机器人摄像头拍摄使用者与机器人的位置，保持使用者与机器人之间的安全距离，若跟随机器人的使用者跟丢，则通过蓝牙接收器检测使用者与机器人之间的距离和相对的位置，机器人自动寻找目标人体，找到路径规划并运行至目标人体的安全距离范围内后，语音提示是否继续导购，经使用者确认后，执行相应的任务。
进一步地，机器人将使用者带至标记商品的售货架区后，语音交互确认后，开始跟随人体的选购。
所述步骤S06，完成商品选购后，使用者通过移动客户端或者机器人显示屏，对已经选购的商品信息进行相应的确认。
所述S07，进行计件检查时，出现件数与已经选购商品件数不符时，语音提示件数不符，并将相关件数不符信息传输给后台服务平台，使用者和/或超市工作人员进行检查。
进一步地，所述S06中，支付采用支付***，所述支付***可以是NFC、第三方支付平台、储值卡、银行卡等支付***。
进一步地，所述机器人与后台服务平台、移动客户端以无线通信***进行通信，所述无线通信***可以是wifi、蓝牙、利用电磁波等不通过线缆进行的通信方式。
进一步地，所述语音交互是指语音通过使用者在麦克风或移动终端输入，中央处理器接收相应的语音指令，对语音进行语义识别，识别完成后，将识别的结果与中央处理器中预存储信息进行匹配，匹配成功，将识别结果和反馈显示在显示屏并语音播报；若否，则提示重新输入语音。
进一步地，所述语音识别采用科大讯飞SDK(Software Development Kit,即软件开发工具包)进行语音交互，SDK将输入的语音指令转化成文本指令后传输至服务器，服务器获取文本指令中的物品信息后与服务器后台储存的物品数据进行匹配，得到匹配结果后生成识别结果，并生成序列操作指令。
进一步地，所述商品地图的建立方法如下：机器人主机内安装ROS操作***，利用摄像头采集的数据生成二维点云数据，并利用gmapping框架和粒子滤波算法进行局部优化建立二维导航地图；或人工绘制二维导航地图，并将二维导航地图导入到微型主机内的ROS操作***中，最后将二维导航地图储存至云端。
进一步地，所述机器人在行走过程中，超声波传感器检测到障碍物，则重新开始规划路线，并语音提示“有障碍，是否重新规划路径”，使用者确认，若否，则机器人等待直至障碍物不在测试范围内。
进一步地，所述人体轮廓图像识别是指将摄像头拍摄的照片中的图像在OpenCV先处理成黑白色，然后采用边界计算，导出图像中的边界，进行计算后得到相应的点云数据，确定相应的特征点，获得待跟随人体轮廓特征，识别待跟随人体轮廓信息的特征。
进一步地，所述导购至地图标记的售货架区域后，摄像头拍摄售货架区的标识，通过进行识别后，将结果在显示屏中输出。
本发明的有益效果：
本发明提供的一种远程控制机器人的购物方法，通过蓝牙、红外传感器、摄像头对使用者进行确认，有效确认跟随人体的唯一性和准确性，通过机器人内部存储的商品地图，机器人实现快速准确的导购任务，在工作过程中机器人不断的调整运行速度，确保跟随人体的正常，语音交互过程通过语音识别有效进行人机沟通；装袋过程中通过有效的计件方式，解决由于实际购买商品与实际支付费用之间有出入的矛盾。机器人在跟随人体或被人体跟随过程中，通过ROS***有效的进行相应的路径规划，减少人们在商场选购商品的时间同时有效准确满足人们的需求，实现导航导购的准确性；通过采用蓝牙信号的唯一ID，实现机器人的摄像头内出现多个人体或部分人体的距离较近的情况下，也能识别待导购、跟随的目标人体，减少干扰的出现，实现导购唯一化、准确及时。
其中，自主构建商品地图，采用ROS***、讯飞***进行语音、图像、文字的识别，减少了计算量，识别准确度高、快捷、独立性强，噪声也保持一定的稳定性；
中央处理器通过对数据的分析，实现实时及时规划机器人的行走状态和位置；主动实现寻找待导购的目标人体，自助实现避障功能；
该方法提高了机器人在导购、跟随、结算过程中的自由度、精确度，在时间和空间上及数据上进行融合以提高***的适应性和识别能力，从而实现机器人自助购物，使用者自主选择物品的优势，减少购买商品的损坏，提供机器人购物的工作效率高，成本低，定位准确，实用性和可靠性高，运算量少，减少人们在购物商城由于寻找物品而消耗的时间和体力，提高购物效率。
具体实施方式
下面以具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明不受下述实施例的限定。
实施例1
本发明提供一种远程控制机器人的购物方法，具体过程如下：
S01：超市机器人获取使用者发送的蓝牙信号，并发送至中央控制器，中央控制器接收到相关的信号后，对信号进行分析，判断是否为跟随指令，若为跟随指令，中央控制器通过红外传感器检测判断蓝牙发射器发射的信号位置是否有人体，红外传感器检测人体，中央控制器将收集的红外传感器信号进行分析，得出人体具体的方向后，调转深度视觉摄像头的方向拍摄跟随人体，中央控制器计算蓝牙发射器发射的信号位置与机器人本身位置的距离及方向通过红外传感器扫描蓝牙信号来源的位置的人体，判断是否为拍摄范围内，若否，则机器人进行前进或后退，确认在拍摄范围后，深度视觉摄像头拍摄人体轮廓图像，机器人中央处理器将人体轮廓图像在OpenCV函数中将图像进行处理，先将摄像头拍摄的照片中的图像在OpenCV处理成黑白色，然后采用边界计算，导出图像中的边界，进行计算后得到相应的点云数据，确定相应的特征点，获得待跟随人体轮廓特征，识别待跟随人体轮廓信息的特征；超市机器人与使用者进行跟随确认；
S02：机器人行走，开始人体跟随；在跟随过程中，根据跟随人体与机器人的距离和位置，摄像头不断的进行拍摄，通过云端集群数据，判断跟随目标人体的位置变化，并将其转换为空间坐标，按照机器人的空间坐标和目标人体运动中的位置空间坐标变化进行机器人的路径规划，并按照路径规划运行；机器人跟随人体行走，保持与人之间的安全距离，通过用PID控制器控制机器人的跟随速度；判断机器人与被跟随人体的距离是否为安全距离，若超出安全距离，则PID控制器控制加速；若低于安全距离，则PID控制器控制减速；
S03：使用者即目标人体将选购的商品置于机器人购物篮中，在进入购物篮前，需要将商品在机器人的条码扫描器上进行扫码，将商品金额、折扣信息显示在机器人显示屏，经使用者确认后，商品信息存储在机器人服务云端；
S04：机器人获取移动客户端传输的导购商品的指令，中央处理器对导购的商品的类别进行区分与匹配后，在机器人云端存储的商品地图中标记商品的售货架区，例如生鲜区或零食区等，中央处理器根据机器人在商品地图中的位置与标记的售货架区之间的距离进行路径规划，并将规划的路线显示在机器人显示屏；经使用者确认，语音交互开始导购过程；导购过程中，机器人摄像头拍摄使用者与机器人的位置，保持使用者与机器人之间的安全距离和相对的位置，若跟随机器人的使用者跟丢，则通过蓝牙接收器检测使用者与机器人之间的距离，机器人实现自动寻找目标人体，找到后进行路径规划并运行至目标人体的安全距离范围内后，语音提示是否继续导购，经使用者确认后，执行相应的任务；
S05：机器人将使用者带至标记商品的售货架区后，摄像头拍摄售货架区的标识，通过进行识别后，将结果在显示屏中输出，语音交互确认后，开始跟随人体的选购；
S06：完成商品选购，使用者通过移动客户端或者机器人显示屏，对已经选购的商品信息进行相应的确认，将选购商品清单、支付金额及付款方式发送到移动终端进行确认并支付，支付采用支付***，所述支付***可以是NFC、第三方支付平台、储值卡、银行卡等支付***；
S07：支付完成进行机器人装袋，装袋过程中进行计件检查，进行计件检查时，出现件数与已经选购商品件数不符时，语音提示件数不符，并将相关件数不符信息传输给后台服务平台，使用者和/或超市工作人员进行检查；
S08：结束购物。
本实施例中，所述机器人与后台服务平台、移动客户端以无线通信***进行通信，所述无线通信***可以是wifi、蓝牙、利用电磁波等不通过线缆进行的通信方式。
本实施例中，所述语音交互是指语音通过使用者在麦克风或移动终端输入，中央处理器接收相应的语音指令，对语音进行语义识别，识别完成后，将识别的结果与中央处理器中预存储信息进行匹配，匹配成功，将识别结果和反馈显示在显示屏并语音播报；若否，则提示重新输入语音。
本实施例中，所述语音识别采用科大讯飞SDK(Software Development Kit,即软件开发工具包)进行语音交互，SDK将输入的语音指令转化成文本指令后传输至服务器，服务器获取文本指令中的物品信息后与服务器后台储存的物品数据进行匹配，得到匹配结果后生成识别结果，并生成序列操作指令。
本实施例中，所述商品地图的建立方法如下：机器人主机内安装ROS操作***，利用摄像头采集的数据生成二维点云数据，并利用gmapping框架和粒子滤波算法进行局部优化建立二维导航地图；或人工绘制二维导航地图，并将二维导航地图导入到微型主机内的ROS操作***中，最后将二维导航地图储存至云端。
本实施例中，所述机器人在行走过程中，超声波传感器检测到障碍物，则重新开始规划路线，并语音提示“有障碍，是否重新规划路径”，使用者确认，若否，则机器人等待直至障碍物不在测试范围内。
本发明提供的购物方法，通过蓝牙、红外传感器、摄像头对使用者进行确认，有效确认跟随人体的唯一性和准确性，通过机器人内部存储的商品地图，机器人实现快速准确的导购任务，在工作过程中机器人不断的调整运行速度，确保跟随人体的正常，语音交互过程通过语音识别有效进行人机沟通；装袋过程中通过有效的计件方式，解决由于实际购买商品与实际支付费用之间有出入的矛盾。机器人在跟随人体或被人体跟随过程中，通过ROS***有效的进行相应的路径规划，减少人们在商场选购商品的时间同时有效准确满足人们的需求，实现导航导购的准确性；通过采用蓝牙信号的唯一ID，实现机器人的摄像头内出现多个人体或部分人体的距离较近的情况下，也能识别待导购、跟随的目标人体，减少干扰的出现，实现导购唯一化、准确及时。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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)
1.一种远程控制机器人的购物方法，其特征在于，具体过程如下：
S01：超市机器人与使用者进行跟随确认；
S02：机器人行走，开始人体跟随；行走过程中，保持与人之间的安全距离；
S03：使用者将选购的商品在机器人的条码扫描器对所购商品上的条码标签进行扫码，扫码结果存储在机器人服务云端；
S04：机器人获取导购指令，对导购指令中的商品进行商品地图标记，并规划路径，语音交互后开始导购；
S05：导购完成后，则返回S02；
S06：完成商品选购，将选购商品清单、支付金额及付款方式发送到移动终端进行确认并支付；
S07：支付完成进行机器人装袋，装袋过程中进行计件检查；
S08：结束购物。
2.根据权利要求1所述的一种远程控制机器人的购物方法，其特征在于，所述S01中，超市机器人与使用者进行跟随确认的具体过程如下：
超市机器人获取使用者发送的蓝牙信号，并发送至中央控制器，中央控制器接收到相关的信号后，对信号进行分析，判断是否为跟随指令；若为跟随指令，中央控制器通过红外传感器检测判断蓝牙发射器发射的信号位置是否有人体，红外传感器检测人体，中央控制器将收集的红外传感器信号进行分析；得出人体具体的方向后，调转深度视觉摄像头的方向拍摄跟随人体；中央控制器计算蓝牙发射器发射的信号位置与机器人本身位置的距离及方向通过红外传感器扫描蓝牙信号来源的位置的人体；判断为拍摄范围后，深度视觉摄像头拍摄人体轮廓图像，机器人中央处理器将人体轮廓图像在OpenCV函数中将图像进行处理，获得待跟随人体轮廓特征，识别待跟随人体轮廓信息的特征。
3.根据权利要求2所述的一种远程控制机器人的购物方法，其特征在于，
所述人体轮廓图像识别是指将摄像头拍摄的照片中的图像在OpenCV先处理成黑白色，然后采用边界计算，导出图像中的边界，进行计算后得到相应的点云数据，确定相应的特征点，获得待跟随人体轮廓特征，识别待跟随人体轮廓信息的特征。
4.根据权利要求1所述的一种远程控制机器人的购物方法，其特征在于，
所述S02中，在跟随过程中，根据跟随人体与机器人的距离和位置，摄像头不断的进行拍摄，通过云端集群数据，判断跟随目标人体的位置变化，并将其转换为空间坐标，按照机器人的空间坐标和目标人体运动中的位置空间坐标变化进行机器人的路径规划，并按照路径规划运行；
所述机器人跟随人体行走，保持与人之间的安全距离，通过用PID控制器控制机器人的跟随速度；判断机器人与被跟随人体的距离是否为安全距离，若超出安全距离，则PID控制器控制加速；若低于安全距离，则PID控制器控制减速。
5.根据权利要求1所述的一种远程控制机器人的购物方法，其特征在于，
所述S04，机器人获取移动客户端传输的导购商品的指令，中央处理器对导购的商品的类别进行区分与匹配后，在机器人云端存储的商品地图中标记商品的售货架区，中央处理器根据机器人在商品地图中的位置与标记的售货架区之间的距离进行路径规划，并将规划的路线显示在机器人显示屏；经使用者确认，语音交互开始导购过程；
所述导购过程中，机器人摄像头拍摄使用者与机器人的位置，保持使用者与机器人之间的安全距离，若跟随机器人的使用者跟丢，则通过蓝牙接收器检测使用者与机器人之间的距离和相对的位置，机器人自动寻找目标人体，找到路径规划并运行至目标人体的安全距离范围内后，语音提示是否继续导购，经使用者确认后，执行相应的任务；
所述机器人将使用者带至标记商品的售货架区后，语音交互确认后，开始跟随人体的选购。
6.根据权利要求5所述的一种远程控制机器人的购物方法，其特征在于，
所述导购至地图标记的售货架区域后，摄像头拍摄售货架区的标识，通过进行识别后，将结果在显示屏中输出。
7.根据权利要求1所述的一种远程控制机器人的购物方法，其特征在于，
所述S07，进行计件检查时，出现件数与已经选购商品件数不符时，语音提示件数不符，并将相关件数不符信息传输给后台服务平台，使用者和/或超市工作人员进行检查。
8.根据权利要求1所述的一种远程控制机器人的购物方法，其特征在于，
所述语音交互是指语音通过使用者在麦克风或移动终端输入，中央处理器接收相应的语音指令，对语音进行语义识别，识别完成后，将识别的结果与中央处理器中预存储信息进行匹配，匹配成功，将识别结果和反馈显示在显示屏并语音播报；若否，则提示重新输入语音。
9.根据权利要求1所述的一种远程控制机器人的购物方法，其特征在于，
所述商品地图的建立方法如下：机器人主机内安装ROS操作***，利用摄像头采集的数据生成二维点云数据，并利用gmapping框架和粒子滤波算法进行局部优化建立二维导航地图；或人工绘制二维导航地图，并将二维导航地图导入到微型主机内的ROS操作***中，最后将二维导航地图储存至云端。
10.根据权利要求1所述的一种远程控制机器人的购物方法，其特征在于，
所述机器人在行走过程中，超声波传感器检测到障碍物，则重新开始规划路线，并语音提示“有障碍，是否重新规划路径”，使用者确认，若否，则机器人等待直至障碍物不在测试范围内。
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