一种用于智能连锁超市的智能购物设备及其系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于智能连锁超市的智能购物设备及其系统，属于数据识别技术领域，为解决用户在购物时，找商品找不着或找的时间较多的问题。本发明专利技术提出了一种用于智能连锁超市的智能购物设备及其系统，着重通过路径规划，对用户购买的商品进行合理的路径规划，指导用户去寻找想买的商品，由于客户想买的商品种类比较多，超市物品的摆放是按类型区域进行摆放，会导致用户找不着想要的商品或找物品花费的时间多，本发明专利技术提出一种路径规划策略，通过改进RRT

【技术实现步骤摘要】
一种用于智能连锁超市的智能购物设备及其系统


[0001]本专利技术属于数据识别
，具体的说是一种用于智能连锁超市的智能购物设备及其系统。

技术介绍

[0002]随着人工智能技术的不断发展，人们生活的智能化需求愈加强烈，购物逛超市已经成为人们生活中不可或缺的一部分。通过调查研究发现，大多数人在购物时都会遇到排队付款、人员拥堵、购物车安全卫生以及在超市里找不到自己要买的商品等诸多繁琐问题，从而使得用户购物体验下滑。此外，用户在超市同时购买易压易碎的物品时购物车内无分隔板，购物车的人机比例不舒适，小件商品易掉落丢失以及购物车的回收等问题。这些问题都会影响消费者的购物情绪和购买欲望。现有的智能购物车系统存在造价过高、市场认可度较低、难以形成市场产业化等问题。

技术实现思路

[0003]针对现有技术的不足，本专利技术提出了一种用于智能连锁超市的智能购物设备及其系统，该系统功能全面，应用了多种传感器来完成各种复杂的功能。传感器将收集到的数据传输至后台服务器内进行处理与挖掘，为用户提供有效的信息。本系统中采用改进的RRT
‑
Connect算法，将用户所需购买的商品进行合理化路径规划，增加了购物的时效性。购物清单在智能显示终端采用人脸识别或者第三方微信、支付宝进行结算。实现多种支付模式共同实现的效果，使得本系统的实用性有所提高。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0005]一种用于智能连锁超市的智能购物系统，其包括购物路径查找方法、控制单元、存储单元、抓取单元、识别单元和路径规划单元；所述控制单元、存储单元、抓取单元、识别单元和路径规划单元均是通信连接，
[0006]控制单元包括控制器、显示器和传感器，控制单元接收到识别单元的位置信号后将商品信息发送给显示器，显示器接收到传输的商品信息后，并在显示器中展现出来，用户可以在显示器上对控制器发出指令，控制器与其他模块实现串口通信，控制器接收到显示器发出的指令后将选择命令传输到抓取单元，然后抓取单元对商品实现精准捕捉，并将捕捉的商品存放在购物车内；
[0007]识别单元基于购物车和超市的监控设备提取监控数据，然后通过商品识别算法传输给控制单元，控制器将最终商品识别结果以及其他商品信息发送至显示器；
[0008]抓取单元基于视觉抓取系统对商品定位、障碍物检测、抓取检测和抓取规划等过程，通过抓取模块发出的指令传输给控制器，控制器接收到指令后对商品进行捕捉，完成指令后将商品信息反馈给控制器；
[0009]存储单元基于单片机的其他串口和压力传感器技术获取商品称重信息，最终通过控制器接收到的商品数据显示在显示屏上来提醒用户，并将购买商品的订单号存储至数据
库中；
[0010]路径规划单元用于当用户将所需商品添加到购物车时，系统根据欲购物清单，通过购物路径查找策略，智能规划购物车最优运动路径，并通过智能显示终端将路径以图形化方式显示。
[0011]所述路径规划单元包括购物路径查找策略，所述购物路径查找策略包括如下步骤：
[0012]步骤1：打开手机端，通过小程序的可视化界面实时的显示商品数据和与人进行信息交互功能，将所需商品加入到购物车，系统自动生成欲购物清单，最后将欲购物清单传输至服务器；
[0013]步骤2：通过手机端登录智能购物系统，核查服务器获取的欲购物清单是否一致，核实信息后点击确定；
[0014]步骤3：购物清单将在智能显示终端自动规划最优路径，用户根据规划好的路线进行购买商品，完成本次购物；
[0015]步骤4：结算时用户只需用人脸识别或者第三方微信、支付宝进行身份认证并登录，结账结束可自动归还原账户；
[0016]步骤5：自主检测购物车蓄电池的储电状况，当电量低于20％时，购物车将在特定区域自动进入无线充电模式，确保其他用户使用。
[0017]具体的，所述步骤3的具体方法为：
[0018]步骤3.1：购物智能终端获取用户添加的商品，并通过改进的RRT
‑
Connect算法进行路径规划，引入自适应角度和步长策略，常规的RRT
‑
Connect算法中的搜索树一般采用随机角度和固定的步长进行扩展，生成的路径转折比较多，路径较长，本次提出一种自适应角度和步长方法，当用户选择商品完成后，生成目标树Tree1，起始点为用户所在位置X
start
，判断得到最近的目标点X
nearrest1
，并以购物车前进方向延长线到障碍物的交点线与到障碍物的切线的角度设定为θ和步长d向目标点X
nearrest
进行扩展，扩展过程中，公式：
[0019][0020]其中，
[0021]生成新节点X
newrand1
后，以X
newrand1
为起点的树Tree2，判断得到X
newrand1
距离Tree2最近的节点X
nearrest2
，然后以以购物车前进方向延长线到障碍物的交点线与到障碍物的切线的角度设定为θ和步长d向目标点X
nearrest
进行扩展，公式：
[0022][0023]其中，
[0024]同理，后续节点以相同的方式进行扩展，这里的角度θ购物车车轮实时转动的角度和步长d不是固定值，对俩参数进行设定，角度参数：对Tree来说，当0≤arccosα≤θ时，角度
约束不存在，节点X
newrand
可以作为新节点继续拓展后续节点，当θ≤arccosα≤180时，舍弃该节点，重新进行拓展；步长参数：设置大步长d
long
为2倍购物车长度和小步长d
min
为0.5倍购物车长度，设置阈值m1，当转角度数在约定范围内并且D
tree
小于阈值m1时，采用小步长进行扩展，这样可以增加俩棵树连接成功的概率，当D
tree
大于阈值m1时，采用大步长进行扩展，此时认为用户在空旷环境，采用大步长有利于节省时间。计算公式为：
[0025][0026]其中，(x1,y1)为tree1树节点，(x2,y2)为tree2树节点；
[0027]步骤3.2：路径优化模块将购物查找模块传输过来的信息，以图形化方式给用户提供导航服务；
[0028]步骤3.3：用户根据规划好的路径在超市中找到相应的商品。
[0029]一种用于智能连锁超市的智能购物设备，包括购物车本体、显示器，所述购物车本体包括壳体、显示屏以及车轮，所述壳体内部设有车篮为网格镂空结构，所述车篮与壳体之间固定一个弹性挡块，所述弹性挡块采用ABS+PC材料制成，所述壳体正上方设有开口，开口处铰接有滑块，所述滑块为弧形结构，所述滑块与壳体之间固定有四个弹性挡块，所述弹性挡块采用无机抗菌塑料制成，四个所述弹性挡块表面连接有四个圆滑块，四个所述圆滑块为圆形结构，所述壳体上方设有抓取模块，抓取模块设有一对支撑板本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于智能连锁超市的智能购物系统，其特征在于，其包括控制单元、存储单元、抓取单元、识别单元和路径规划单元；所述控制单元、存储单元、抓取单元、识别单元和路径规划单元均是通信连接，其中，控制单元包括控制器、显示器和传感器，控制单元接收到识别单元的位置信号后将商品信息发送给显示器，显示器接收到传输的商品信息后，并在显示器中展现出来，用户可以在显示器上对控制器发出指令，控制器与其他模块实现串口通信，控制器接收到显示器发出的指令后将选择命令传输到抓取单元，然后抓取单元对商品实现精准捕捉，并将捕捉的商品存放在购物车内；识别单元基于购物车和超市的监控设备提取监控数据，然后通过商品识别算法传输给控制单元，控制器将最终商品识别结果以及其他商品信息发送至显示器；抓取单元基于视觉抓取系统对商品定位、障碍物检测、抓取检测和抓取规划，通过抓取模块发出的指令传输给控制器，控制器接收到指令后对商品进行捕捉，完成指令后将商品信息反馈给控制器；存储单元基于单片机的其他串口和压力传感器获取商品称重信息，最终通过控制器接收到的商品数据显示在显示屏上来提醒用户，并将购买商品的订单号存储至数据库中；路径规划单元用于当用户将所需商品添加到购物车时，系统根据欲购物清单，通过购物路径查找策略，智能规划购物车最优运动路径，并通过智能显示终端将路径以图形化方式显示。2.根据权利要求1所述的一种用于智能连锁超市的智能购物系统，其特征在于，所述路径规划单元包括购物路径查找策略，所述购物路径查找策略包括如下步骤：步骤1：打开手机端，通过小程序的可视化界面实时的显示商品数据和与人进行信息交互功能，将所需商品加入到购物车，系统自动生成欲购物清单，最后将欲购物清单传输至服务器；步骤2：通过手机端登录智能购物系统，核查服务器获取的欲购物清单是否一致，核实信息后点击确定；步骤3：购物清单将在智能显示终端自动规划最优路径，用户根据规划好的路线进行购买商品，完成本次购物；步骤4：结算时用户只需用人脸识别或者第三方微信、支付宝进行身份认证并登录，结账结束可自动归还原账户；步骤5：自主检测购物车蓄电池的储电状况，当电量低于20％时，购物车将在特定区域自动进入无线充电模式，确保其他用户使用。3.根据权利要求2所述的一种用于智能连锁超市的智能购物系统，其特征于，所述步骤3的具体方法为：步骤3.1：购物智能终端获取用户添加的商品，并通过改进的RRT
‑
Connect算法进行路径规划，引入自适应角度和步长策略，当用户选择商品完成后，生成目标树Tree1，起始点为用户所在位置X
start
，判断得到最近的目标点X
nearrest1
，并以购物车前进方向延长线到障碍物的交点线与到障碍物的切线的角度设定为θ和步长d向目标点X
nearrest
进行扩展，扩展过程中，公式：
其中，生成新节点X
newrand1
后，以X
newrand1
为起点的树Tree2，判断得到X
newrand1
距离Tree2最近的节点X
nearrest2
，然后以θ和步长d为两个参数向目标点X
nearrest
进行扩展，公式：其中，同理，后续节点以相同的方式进行扩展，这里的角度θ购物车车轮实时转动的角度和步长d不是固定值，对俩参数进行设定，角度参数：对Tree来说，当0≤arccosα≤θ时，角度约束不存在，节点X
newrand
可以作为新节点继续拓展后续节点，当θ≤arccosα≤180时，舍弃该节点，重新进行拓展；步长参数：设置大步长d
long
为2倍购物车长度和小步长d
min
为0.5倍购物车长度，设置阈值m1，当转角度数在约定范围内...

【专利技术属性】
技术研发人员：亢永，马书业，宋冰雪，吴壮，夏晓雪，张昕琰，姜强，李玫良，
申请(专利权)人：北京石油化工学院，
类型：发明
国别省市：