一种远程购物系统及方法与流程

本发明属于自动控制技术领域，具体涉及一种远程购物系统及方法。

背景技术：

现有的网上购物的方式是通过网页或移动app来向用户展示商品，并提供支付购买商品的目的。但这种方式不能为用户提供商品真实的面貌，可能会误导消费者不必要的购物。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种远程购物系统及方法，能够节省大量购物时间，而且消费者在家就能感受到超市购物的真实体验，尤其给部分残疾人士或者老人带来了极大的购物便利。

本发明采用以下技术方案：

一种远程购物系统，包括远程沉浸式购物机器人、移动终端和服务器，远程沉浸式购物机器人和移动终端分别通过网络与服务器连接，服务器用于处理购物信息，移动终端与购物机器人的响应与请求，存储商品位置信息及超市地图信息，对购物机器人提供路径规划与自主导航；移动终端包括手机端，vr头盔以及摇杆手柄，手机端能够实现自动购物和沉浸式购物。

具体的，购物机器人包括车架、驱动模块、导航及避障模块、控制模块、wifi模块、电池和抓取模块；驱动模块设置在车架的底部，用于驱动购物机器人移动；导航及避障模块设置在车架上，用于购物机器人路径规划、自主导航、定位及自主避障；控制模块设置在车架的上方，控制模块分别与驱动模块、导航及避障模块、wifi模块、电池和抓取模块连接，抓取模块用于抓取商品，控制模块通过wifi模块与服务器连接，用于接收或发送来自服务器的信号，控制模块上还设置有用于视觉识别、商品信息扫码的识别模块。

进一步的，驱动模块包括万向轮、驱动电机、里程表和速度传感器，万向轮设置在车架的底部，与电机连接，里程表和速度传感器设置在万向轮上，电机用于驱动购物机器人在任意方向移动，里程表用于导航，速度传感器用于控制购物机器人移动速度。

进一步的，导航及避障模块包括激光雷达、gps模块和超声波传感器，激光雷达的扫描角度为360°，设置在车架的底部，超声波传感器设置在车架的边角处，gps模块设置在车架内，激光雷达和超声波传感器用于实现自主避障。

进一步的，识别模块包括带有云台的双目摄像头和激光扫码器，双目摄像头和激光扫码器分别与控制模块连接。

进一步的，抓取模块包括两条自由度的机械臂。

一种远程购物方法，利用所述的远程购物系统，包括自动购物和沉浸式购物，自动购物时，手机端直接生成购物清单，通过服务器控制购物机器人完成物品采购；沉浸式购物时，用户头戴vr头盔，通过陀螺仪模拟头部追踪控制摄像头转动，摇杆手柄控制购物机器人移动或抓取商品，在购物结束时进行支付并送配货。

具体的，自动购物包括以下步骤：

s101、用户在移动终端选择指定超市，并选择购物模式为自动购物；

s102、用户在移动终端生成购物清单，并发送至服务器；

s103、服务器将购物清单发送至购物机器人，购物机器人接收清单开始动作；

s104、购物机器人结合服务器中存储的商品位置信息及超市地图信息，根据目标商品的位置规划路线，通过激光雷达实时扫描周围的障碍分布情况；将激光雷达扫描的距离信息与里程表数据融合，结合gps模块进行定位，结合基于ros平台的控制模块11进行自主导航，导航过程中通过超声波传感器实现自主避障，速度传感器将速度信息反馈至控制器从而控制机器人以恒定速度移动；

s105、购物机器人移动至目标商品处后停止移动，利用双目摄像头对视野中物品进行检测、匹配和轮廓识别，自动抓取目标商品，并利用激光扫码器扫码确定是否为目标商品，若是，则放入购物车；若不是，则放回原位，重新识别；

s106、购物机器人导航至下一件目标商品，进行识别抓取、放入购物车；

s107、直至购物清单中所有商品均被加至购物车，购物机器人自主导航回到超市结算处，提交订单并请求支付；

s108、若用户成功支付，则将商品交由超市人员进行送配货服务；若用户未支付，则等待支付。

具体的，远程沉浸式购物具体包括以下步骤：

s201、用户在移动终端选择指定超市，并选择购物模式为沉浸式购物，获取购物机器人的控制权；

s202、用户开始沉浸式购物，机器人接受用户控制；

s203、用户头戴vr头盔，通过手机陀螺仪模拟头部追踪，控制机器人双目摄像头转动，用手持摇杆手柄控制前后左右恒速移动，购物机器人在移动过程中通过激光雷达实时扫描周围的障碍分布情况，并结合超声波传感器可以实现自主避障；

s204、在任意商品区域用户均能够控制购物机器人停止移动，当购物机器人停止移动时，用户控制双目摄像头停止转动，进行观察商品，双目摄像头自动检测出视在野中的所有商品；

s205、用户对双目摄像头的实时界面中的商品进行选择，当确认选定某一件商品时，购物机器人通过机械臂自动抓取选定商品，并利用激光扫码器扫码，将商品的详细信息发送给用户移动终端；

s206、用户选择是否将所抓取的商品加入购物车，若确定加入，机械臂将商品放入购物车；若放弃，则机械臂将商品放回原位；

s207、用户选择停止购物，则购物机器人自动将订单发送至用户，并请求支付，同时购物机器人自主导航回到起始位置。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明一种远程购物系统，购物机器人可以根据用户的购物清单通过自主导航、避障、识别进行自动购物，用户可以在手机端端通过vr头盔和摇杆手柄控制购物机器人移动，购物机器人能根据用户指令识别并抓取目标商品进行沉浸式购物，在购物过程中给客户带来真实感，方便老年人或残疾人购物。

进一步的，通过里程表与速度传感器配合，实现购物机器人的精确导航控制。

进一步的，实现了购物机器人的自动购物，购物机器人通过360度激光雷达实时扫描周围环境进行建模并自主导航、自主避障，精度更加准确。

进一步的，带有云台的双目摄像头和激光扫码器能够使客户远程了解超市及商品的情况，增加体验感。

进一步的，实现了用户远程控制的沉浸式购物，用户可以在手机端端通过vr头盔和摇杆手柄控制购物机器人移动，购物机器人能根据用户指令识别并抓取目标商品进行随动购物。这不仅可以节省大量购物时间，而且消费者在家就能感受到超市购物的真实体验。

本发明还公开了一种自动购物的远程购物方法，客户利用移动终端通过服务器远程控制购物机器人实现购物体验，整个过程方便快捷，将现有的网上购物与人工智能机器人相结合，通过远程操控机器人或机器人引导购物的方式移动于商场之中，并且用户能够通过手机远程查看到相应的商品，实现将商品真实的展示在用户眼前进行自由选购。

综上所述，本发明结构新颖，操作简单，用户在家就能感受到超市购物的真实体验，能够给用户带来沉浸式的远程购物感受，且方便老年人和残疾人的购物需要。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明购物机器人结构框图；

图2为本发明购物系统管理流程图；

图3为本发明自动购物流程图；

图4为本发明沉浸式购物流程图。

其中：1.车架；2.万向轮；3.电机；4.里程表；5.速度传感器；6.激光雷达；7.超声波传感器；8.wifi模块；9.gps模块；10.电池；11.控制模块；12.激光扫码器；13.双目摄像头；14.机械臂。

具体实施方式

本发明提供了一种远程购物系统，包括远程沉浸式购物机器人、移动终端(手机端与vr头盔盒子，摇杆手柄)和服务器，移动终端、购物机器人分别与服务器通过网络连接；移动终端可以选择购物模式，包括自动购物和沉浸式购物，在自动购物时用手机端生成购物清单，在沉浸式购物时将vr头盔、摇杆手柄和手机端结合，用户头戴vr头盔，通过陀螺仪模拟头部追踪从而控制摄像头转动，摇杆手柄控制购物机器人移动、或者抓取商品。在购物结束时进行支付，设置送配货信息。

请参阅图2，购物机器人在自动购物时用于根据用户购物清单自主路径规划、自主导航、识别商品、抓取商品、请求支付；在沉浸式购物时用于接收移动终端的控制指令并执行，包括机器人前后左右移动，双目摄像头转动，机械手抓取商品等，购物结束时生成订单并请求支付。

服务器用于处理购物信息，处理移动终端与购物机器人的响应与请求。存储商品位置信息及超市地图信息，方便购物机器人规划路径与自主导航。

请参阅图1，购物机器人包括购物车架1和安装在车架1底部的万向轮2，万向轮2由电机3驱动，万向轮2上装有里程表4和速度传感器5，车架1底部装有360度激光雷达6，车架1边角处装有超声波传感器7，车架1内装有wifi模块8、gps模块9、电池10，车架1上方有控制模块11，控制模块11上装有激光扫码器12和带云台的双目摄像头13，车架1上装有机械臂14。

控制模块11由ros平台机器人构成，基于ubuntu开发系统，用于综合控制购物机器人动作。

驱动模块由万向轮2、驱动电机3、里程表4和速度传感器5组成，电机3与万向轮2用于驱动购物机器人在任意方向移动，里程表4可以为精准导航提供数据，速度传感器5便于控制购物机器人移动速度。

导航及避障模块由360度激光雷达6、gps模块9、超声波传感器7组成，用于购物机器人路径规划、自主导航、定位、自主避障等。

360度激光雷达6通过实时扫描周围的障碍分布情况，借助hectorslam算法创建环境地图，将扫描的距离信息与里程表4数据进行融合，结合使用gps模块9进行定位，结合ros的move_base进行自主导航。

导航过程中可以结合360度激光雷达6和超声波传感器7实现自主避障。

速度传感器5将速度信息反馈至控制模块11从而控制机器人以恒定速度移动。

识别模块由带有云台的双目摄像头13和激光扫码器12组成，用于视觉识别、商品信息扫码。

电源10由锂电池电池构成，为购物机器人供电。

抓取模块由2条4自由度机械臂构成，用于抓取商品。

通信模块由wifi模块8构成，用于接收或发送来自服务器的信号。

本发明一种远程购物方法，包括自动购物和远程沉浸式购物；

请参阅图3，自动购物包括以下步骤：

s101、用户在移动终端(手机端)选择指定超市，并选择购物模式为：自动购物

s102、用户在移动终端(手机端)生成购物清单，并发送至服务器

s103、服务器将购物清单发送至购物机器人，购物机器人接收清单开始动作

s104、购物机器人结合服务器中存储的商品位置信息及超市地图信息，根据目标商品的位置规划路线，通过激光雷达实时扫描周围的障碍分布情况，借助hectorslam算法创建环境地图；将激光雷达扫描的距离信息与里程表数据进行融合，结合使用gps进行定位，结合ros的move_base进行自主导航。导航过程中可以用超声波传感器实现自主避障。速度传感器将速度信息反馈至控制器从而控制机器人以恒定速度移动。

s105、购物机器人移动至目标商品处后停止移动，利用双目摄像头对视野中物品进行检测、匹配和轮廓识别，自动抓取目标商品，并利用激光扫码器扫码确定是否为目标商品，若是，则放入购物车；若不是，则放回原位，重新识别。

s106、购物机器人导航至下一件目标商品，进行识别抓取、放入购物车等操作。

s107、直至购物清单中所有商品均被加至购物车，购物机器人自主导航回到超市结算处，并提交订单，请求支付。

s108、若用户成功支付，则将商品交由超市人员进行送配货服务；若用户未支付，则等待支付。

请参阅图4，远程沉浸式购物具体包括以下步骤：

s201、用户在移动终端(手机端)选择指定超市，并选择购物模式为沉浸式购物，获取购物机器人的控制权

s202、用户将手机放置到vr头盔，开始沉浸式购物；机器人接受用户控制

s203、用户头戴vr头盔，通过手机陀螺仪模拟头部追踪，控制机器人双目摄像头转动，用手持摇杆手柄控制前后左右恒速移动。机器人在移动过程中通过激光雷达实时扫描周围的障碍分布情况，并结合超声波传感器可以实现自主避障。

s204、在任意商品区域用户均可以控制机器人停止移动，当机器人停止移动时，用户控制双目摄像头停止转动，进行观察商品，摄像头自动检测到出视在野中的所有商品。

s205、用户可对双目摄像头的实时界面中的商品进行选择，当确认选定某一件商品时，购物机器人的机械臂自动抓取该商品，并利用激光扫码器扫码，将商品的详细信息发送给用户移动终端。

s206、用户选择是否将所抓取的商品加入购物车。若确定加入，机械臂将商品放入购物车；若放弃，则机械臂将商品放回原位。

s207、用户可以随时选择停止购物。若停止购物，则购物机器人自动将订单发送至用户，并请求支付。同时购物机器人自主导航回到起始位置。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。