一种智能无人售货系统及商品识别方法与流程

本发明涉及自动售货技术领域，尤其涉及一种智能无人售货系统及商品识别方法。

背景技术：

无人售货是零售领域智能化、自动化的销售产物，其打破了时间、地点的限制，在无人值守的情况下就可以进行商品购买，能节省服务劳动力、方便客户购物。

现有的自动售货机一般需要复杂的购物步骤，通常都是封闭柜门式的柜体，需要用户先选择商品、然后支付、最后从柜体下方取货的方式进行购买。首先待售商品陈列在机器内部的货架上，用户隔着封闭的玻璃门无法像在超市购物那样直接挑选商品，而是需要通过一系列的选择按键才能选好对应商品；其次用户必须先支付完成再拿取商品，这样由于机器故障而产生的付款但未出货或出货商品与选择商品不符等问题，就会引发交易风险，很大程度上削弱了良好的用户体验。再者，从商品提供者和维护者的角度来讲，由于货架容量小，而每次补货或维修都要打开封闭的机器主体，这样耗时费力，会造成一定程度上的成本损失。

因此，需要提供一种能够智能化地高效准确的实现商品识别及无人售货的技术方案。

技术实现要素：

本发明提出了一种智能无人售货系统及商品识别方法，具体地：

第一方面提供了一种智能无人售货系统，所述系统包括售货柜和本地服务器，所述售货柜与所述本地服务器进行通信连接；

所述售货柜包括柜体和柜门，所述柜体内设置有平台托盘、重力传感器、超声波测距传感器、商品信息判断器；所述重力传感器、超声波测距传感器与所述商品信息判断器电连接，所述商品信息判断器与所述本地服务器通信连接；

所述平台托盘包括一个或多个货槽，所述货槽用于承载商品；所述重力传感器设置在所述平台托盘的底部，用于检测所述平台托盘上商品的重量变化；所述商品信息判断器用于根据重量变化数据和本地服务器内的商品类别参照表进行商品类别的匹配；

每个货槽上均设置有一个超声波测距传感器；所述超声波测距传感器设置在货槽远离所述柜门的那一端，用于检测与同一货槽中的最近商品之间的距离变化；所述商品信息判断器还用于根据所述距离变化数据和所述商品类别参照表进行商品类别的匹配。

进一步地，所述售货柜还包括匹配数量检测器；

所述匹配数量检测器用于判断根据所述重量变化数据匹配得到的商品类别数量是否大于等于二；在所述商品类别数量大于等于二时，使所述超声波测距传感器进行距离变化数据信息的采集，以及使所述商品信息判断器根据所述距离变化数据进行商品类别的匹配；

在所述商品类别数量为一时，使所述商品信息判断器根据所述重量变化数据进行商品类别的匹配。

进一步地，所述售货柜还包括重量变化检测器；

所述重量变化检测器用于判断当前重量变化数据是否小于重量阈值，在所述重量变化数据小于所述重量阈值时，使所述超声波测距传感器进行距离变化数据信息的采集，以及使所述商品信息判断器根据所述距离变化数据进行商品类别的匹配；

在所述重量变化数据大于所述重量阈值时，使所述商品信息判断器根据所述重量变化数据进行商品类别的匹配。

进一步地，所述平台托盘靠近柜门那一端的高度，低于远离柜门那一端的高度；

所述货槽内设置有重力推板，所述重力推板垂直于货槽底部；并且所述重力推板的一面面向同一货槽内的超声波测距传感器，所述重力推板的另一面与所述超声波测距传感器距离最近的商品相挨。

进一步地，所述系统还包括信息显示器，所述信息显示器与所述商品信息判断器电连接；

所述信息显示器，用于在商品信息判断器成功匹配出商品类别时，输出商品类别信息；在商品信息判断器未成功匹配出商品类别时，输出商品类别错误提示信息。

进一步地，所述柜门上设置有智能锁；

所述智能锁与本地服务器通信连接，用于识别用户的身份信息；在判断出当前用户为合法认证客户时，将所述智能锁打开。

进一步地，所述用户的身份信息包括指纹、声纹、人脸、虹膜、含个人身份信息的射频芯片或二维码。

进一步地，所述本地服务器连接有远程服务器；所述平台托盘为一层或多层。

第二方面提供了一种利用上述的智能无人售货系统进行商品识别的方法，所述方法包括：

利用重力传感器获取平台托盘的重量变化，并将所述重量变化数据发送给所述商品信息判断器；

所述商品信息判断器根据所述重量变化数据和本地服务器的商品类别参照表进行商品类别的匹配；

利用超声波测距传感器获取到达货槽中最近商品的距离变化，并将所述距离变化数据发送给所述商品信息判断器；

所述商品信息判断器根据所述距离变化数据和所述商品类别参照表进行商品类别的匹配。

进一步地，所述商品信息判断器根据所述重量变化数据和本地服务器的商品类别参照表进行商品类别的匹配，之前包括：

利用匹配数量检测器判断根据所述重量变化数据匹配得到的商品类别数量是否大于等于二；在所述商品类别数量大于等于二时，使所述超声波测距传感器进行距离变化数据信息的采集，以及使所述商品信息判断器根据所述距离变化数据进行商品类别的匹配；

在所述商品类别数量为一时，使所述商品信息判断器根据所述重量变化数据进行商品类别的匹配。

进一步地，所述商品信息判断器根据所述重量变化数据和本地服务器的商品类别参照表进行商品类别的匹配，之前包括：

利用重量变化检测器判断当前重量变化数据是否小于重量阈值，在所述重量变化数据小于所述重量阈值时，使所述超声波测距传感器进行距离变化数据信息的采集，以及使所述商品信息判断器根据所述距离变化数据进行商品类别的匹配；

在所述重量变化数据大于所述重量阈值时，使所述商品信息判断器根据所述重量变化数据进行商品类别的匹配。

本发明提供的一种智能无人售货系统及商品识别方法，具有的有益效果为：

本发明通过重力传感器采集商品重量数据变化，能够利用重量数据变化信息，从本地服务器存储的商品类别参照表中进行商品类别的识别；并且，通过超声波测距传感器检测到达货槽中最近商品的距离变化(商品的厚度)，通过距离变化的检测以及商品类别参照表能够识别出被取商品的类型，经过商品的再次确认，提升了商品类别识别的准确性，进而提升了无人售货过程的高效性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本说明书实施例提供的一种智能无人售货系统的组成示意图；

图2是本说明书实施例提供的一种智能无人售货系统的的售货柜结构示意图；

图3是本说明书实施例提供的另一种智能无人售货系统的组成示意图；

图4是本说明书实施例提供的另一种智能无人售货系统的组成示意图。

图中：10-柜体，110-平台托盘，111-货槽，120-重力传感器，130-超声波测距传感器，140-商品信息判断器，150-匹配数量检测器，160-重量变化检测器，112-重力推板，113-商品。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

目前市场上在无人售货领域主流采用的商品识别方法，有重力识别技术、视觉识别技术、rfid无线射频识别技术；其中：

rfid无线射频识别通信技术：rfid是附着在每一件商品上的电子标签，当用户购买商品时，传感器会识别商品上的电子标签，进行结算。但是当标签损坏或被用户撕掉时，存在用户可以免费获取商品的隐患；同时为每一件商品贴上电子标签，将耗费巨大的人工成本。

视觉识别技术：基于视觉传感器的视觉识别技术，可以识别拿走或者放回商品的动作。然而，用户在购物时，识别系统的的计算速度明显较慢，甚至有出错的可能；同时此技术对商品的大小、摆放、高度以及光照等环境条件均有较严格的限制，支持商品的品类也受限。

重力识别技术：重力传感器技术通过传感器感应货架上的重量变化，以此来检测货物被取走或放回的行为。但是该技术对于传感器灵敏度的要求较高，同时在面对重量相近的商品时，无法做到精准识别。因此，本说明书提供了一种智能化地无人售货技术方案，其成本低、识别率准确性高；具体地：

本说明书实施例提供了一种智能无人售货系统，如图1-2所示，所述系统包括售货柜和本地服务器，所述售货柜与所述本地服务器进行通信连接；

所述售货柜包括柜体10和柜门，所述柜体10内设置有平台托盘110、重力传感器120、超声波测距传感器130、商品信息判断器140；所述重力传感器120、超声波测距传感器130与所述商品信息判断器140电连接，所述商品信息判断器140与所述本地服务器通信连接，具体是通过tcp/ip协议进行通信连接。

其中，如图2所示，所述平台托盘110为一层或多层，不同的平台托盘110可以根据需求摆放不同类型的商品113。每个平台托盘110均可以包括一个或多个货槽111，所述货槽111用于承载商品，不同的货槽111可以根据需求摆放不同类型的商品113。

如图2所示，所述重力传感器120设置在所述平台托盘110的底部，用于检测所述平台托盘110上商品的重量变化；所述商品信息判断器140用于根据所述重量变化数据和本地服务器内的商品类别参照表进行商品类别的匹配；

如图2所示，每个货槽111上均设置有一个超声波测距传感器130；所述超声波测距传感器130设置在货槽111远离所述柜门的那一端，，并面向所述货槽内的商品，用于检测与同一货槽111中的最近商品之间的距离变化；所述商品信息判断器140还用于根据所述距离变化数据和所述商品类别参照表进行商品类别的匹配。其中，最近商品也就是在同一个货槽中，距离所述超声波测距传感器距离最近的商品。

本实施例中用于信息采集的器件包括重力传感器120和超声波测距传感器130，可以通过重力传感器120和超声波测距传感器130的协同工作，在商品信息判断器140根据所述重量变化数据和本地服务器内的商品类别参照表进行商品类别的匹配之后，预存得到的商品信息为第一商品信息，之后，所述商品信息判断器140可以根据所述距离变化数据和所述商品类别参照表再次进行商品类别的匹配，得到第二商品信息；判断所述第一商品信息和第二商品信息是否保持一致，在保持一致时，则说明商品类别匹配正确，输出商品类别信息。

其中，本地服务器预存的商品类比参照表包括“商品重量--商品厚度--商品类别”的一一对照信息。其中，商品的厚度可以理解为商品的粗细程度。

作为一种可行的实施方式，所述柜体内还设置有平台支撑板，所述平台支撑板的中间区域开设有轨道，且所述轨道的延伸方向指向所述柜门；每个平台托盘的下方设置有滚轮；在同一平台支撑板上，所述滚轮与所述轨道相对应。其中，通过轨道和滚轮的配合，能够使得用户可以将平台托盘拉出，进行近距离更清晰的选择商品，提升用户体现。具体地，轨道开设在支撑板的中间区域，这使得轨道的两端的高度必然高于轨道自身的高度，使得很好的控制平台托盘的移动，放置平台托盘移出柜体而导致商品的掉落。

进一步地，所述柜门上设置有视频采集器，所述视频采集器包括一个或多个摄像头。

进一步地，所述系统还包括语音提示器和声光报警器；所述语音提示器设置在所述柜门上且距离地面高度大于1米，便于用户更加清晰的听清楚提示信息；所述声光报警器设置在所述柜体的顶部。

一种可行的实施方式中，所述系统还可以包括商品信息采集装置，用于进行新的商品的采集和信息添加，从而使新商品物品添加在售货柜内后能够正常进行无人售货。

所述商品信息采集装置可以作为一个附属结构设置在所述售货柜的一侧；所述商品信息采集装置包括商品标识采集器、商品厚度采集器、商品重量采集器。具体地，所述商品信息采集装置可以为一种立着的u形装置结构，且所述u形装置的开口方向是水平方向。其中，所述商品标识采集器和商品厚度采集器可以设置在u形装置开口方向的周边(优选地是开口方向的上方或是下方)，所述商品重量采集器设置在所述u形装置的开口方向的下方；所述商品可以被放置在开口的位置上进行信息采集。

在开启所述采集启动器的情况下，所述商品标识采集器用于采集商品标识信息，所述商品厚度采集器用于检测商品厚度信息，所述商品重量采集器用于获取商品重量信息；进一步将采集的商品类别信息、商品厚度信息、商品重量信息发送给本地服务器，使采集的商品信息与本地服务器预存的商品信息进行对比，在判断出采集的商品类别为新的商品类别(新采集的商品信息没有存在于预存的商品信息中)的情况下，所述本地服务器进行预存信息的更新，将新采集的商品信息按照商品重量--商品厚度--商品类别”的对照形式存储在本地服务器中。

其中，所述商品标识采集器、商品厚度采集器、商品重量采集器可以根据现有的实现相应功能的器件进行选择和使用。

在一种实施方式中，如图3所示，所述售货柜还包括匹配数量检测器150；

所述匹配数量检测器150用于判断根据所述重量变化数据匹配得到的商品类别数量是否大于等于二；在所述商品类别数量大于等于二时，使所述超声波测距传感器进行距离变化数据信息的采集，以及使所述商品信息判断器根据所述距离变化数据进行商品类别的匹配；在所述商品类别数量为一时，使所述商品信息判断器根据所述重量变化数据进行商品类别的匹配。

其中，因不同的商品之间存在重量相近重量差别较小的情况，在该情况下，如果先利用重力传感器采集的重量变化数据信息进行商品类别的匹配判断时，会匹配出多种商品，而不能高效的匹配出目标商品；因此，如果商品间重量差别较小，则仅靠重力感应则很难有效识别，此时可以通过激活重量发明变化的那个托盘上的超声波测距传感器，根据超声波测距传感器进一步采集距离变化数据信息，通过距离变化数据信息进一步匹配和确认目标商品；从而能够准确地识别出目标商品类别。

在一种实施方式中，如图4所示，所述售货柜包括重量变化检测器160；所述重量变化检测器160用于判断当前重量变化数据是否小于重量阈值，在所述重量变化数据小于所述重量阈值时，使所述超声波测距传感器进行距离变化数据信息的采集，以及使所述商品信息判断器根据所述距离变化数据进行商品类别的匹配；在所述重量变化数据大于所述重量阈值时，使所述商品信息判断器根据所述重量变化数据进行商品类别的匹配。

在本实施例中，可以利用重力传感器进行重量变化的检测，若重量变化太小，比如重力传感器检测出错或商品实际重量很小的情况下，重力传感器不能准确地检测出重量变化的数据信息，这会影响商品类别参数的对照结果，因此，在该情况下可以考虑进一步依据超声波测距传感器采集的距离变化数据信息，参考通过距离变化数据信息匹配和确认出来的商品，将该商品作为目标商品，得到商品类别信息。

优选地，为了便于用户查看和选取商品，可以设置所述平台托盘靠近柜门那一端的高度低于远离柜门那一端的高度。其中，在该情况下饮品可以选择躺着摆放或是立着摆放，在躺着或是立着摆放的情况下，所述商品的厚度均可以理解为商品的粗细程度。其中，因超声波测距传感器设置在货槽原理柜门的那一端，也就是在售货柜的内部，这能够避免靠近柜门会被人为误损的情况，还能够避免常年的日晒影响寿命的问题；此外，超声波测距传感器的应用环境要求较低，不会像视觉传感器需要检测环境下的光线要求以及防雾要求，使用起来更简单便捷。

需要说明的是，为了配合商品匹配的高效准确度，可以要求理货员根据商品的重量和厚度采取不同的摆放策略，具体地如表1所示：

表1

一种实施方式中，如图2所示，所述货槽111内设置有重力推板112，所述重力推板垂直于货槽底部；并且所述重力推板112的一面面向同一货槽内的超声波测距传感器130，所述重力推板112的另一面与所述超声波测距传感器130距离最近的商品相挨；所述重力推板112随着货槽内商品位置的变化而移动。在货槽内有商品时，所述重力推板112垂直于货槽底面并紧挨距离所述超声波测距传感器最近的商品。

在该实施例中，通过超声波测距传感器检测自身与同一货槽中最近的商品之间的距离也就是检测其与重力推板之间的距离。在同一货槽中，“货槽--超声波测距传感器--重力推板”为相互对应的关系。

一种可行的实施方式中，所述系统还包括信息显示器，所述信息显示器与所述商品信息判断器电连接；所述信息显示器，用于在商品信息判断器成功匹配出商品类别时，输出商品类别信息；在商品信息判断器未成功匹配出商品类别时，输出商品类别错误提示信息。详细地，所述信息显示器可以包括点阵式彩色液晶触摸屏。

其中，所述信息显示器可以与所述语音提示器进行配合使用；在用户购买商品的场景下，未成功匹配出商品类别时，比如用户拿出要购买的一个商品，之后再放回售货柜却放错了货槽，也就是商品与货槽不对应；这时可以通过商品类别错误文字显示提示方式和语音提示方式告知当前用户，请当前用户根据商品的类别放置到正确的货槽。

在理货员摆放商品的场景下，可以同样进行商品与货槽的对应判断，在不对应时，通过商品类别错误提示信息对工作人员进行提醒，从而保证商品摆放的正确性。所以，可以利用超声波测距传感器实现盘点功能，将盘点结果与“理论”结果进行对比，及时发现问题。

可见，在利用超声波测距传感器进行判断时，具体是：根据测出的距离变化(也就是减少商品的“厚度”变化)来判明减少的商品特征，如果距离的变化符合所在货槽的商品特性，则可确认商品；如果距离的变化不符合该货槽的商品的特性，则说明该商品是被摆错了位置，则要发出提醒，“该商品是xx货槽的商品”等类似的便于用户理解的提示信息。

所以，本实施例能够充分发挥两种传感器的优势，既可以准确判断出取走的商品，也可以识别出“错摆”的商品，如果商品被放错了位置，还可向用户、理货员发出提醒；这比单独运用的视觉识别、重力识别、rfid识别更有优势。

其中，所述柜门上设置有智能锁；所述智能锁与本地服务器通信连接，用于识别用户的身份信息；在判断出当前用户为合法认证客户时，将所述智能锁打开。具体地，所述用户的身份信息包括指纹、声纹、人脸、虹膜、含个人身份信息的射频芯片或二维码。

进一步地，所述本地服务器连接有远程服务器，所述远程服务器能够时时更新本地服务器端商品的结算和扣款情况。

本说明书中的超声波测距传感器可以采用微波测距传感器、激光测距传感器、红外测距传感器等能够实现相同功能的不同测距方案进行代替。

本说明书实施例还提供了一种利用上述的智能无人售货系统进行商品识别的方法，其中，用户首先通过扫码打开智能锁、打开柜门，然后通过重力传感器和超声波测距传感器对商品进行识别；在关门时，本地服务器自动对取出的商品进行结算和扣款，并上传远端服务器。具体地，所述方法包括：

s101.利用重力传感器获取平台托盘的重量变化，并将所述重量变化数据发送给所述商品信息判断器；

s102.所述商品信息判断器根据所述重量变化数据和本地服务器的商品类别参照表进行商品类别的匹配；

s103.利用超声波测距传感器获取到达货槽中最近商品的距离变化，并将所述距离变化数据发送给所述商品信息判断器；

s104.所述商品信息判断器根据所述距离变化数据和所述商品类别参照表进行商品类别的匹配。

本实施例中可以通过重力传感器和超声波测距传感器的协同工作，在商品信息判断器根据所述重量变化数据和本地服务器内的商品类别参照表进行商品类别的匹配之后，预存得到的商品信息为第一商品信息，之后，所述商品信息判断器可以根据所述距离变化数据和所述商品类别参照表再次进行商品类别的匹配，得到第二商品信息；判断所述第一商品信息和第二商品信息是否保持一致，在保持一致时，则说明商品类别匹配正确，输出商品类别信息。

一种可行的实施方式中，所述商品信息判断器根据所述重量变化数据和本地服务器的商品类别参照表进行商品类别的匹配，之前包括：

利用匹配数量检测器判断根据所述重量变化数据匹配得到的商品类别数量是否大于等于二；在所述商品类别数量大于等于二时，使所述超声波测距传感器进行距离变化数据信息的采集，以及使所述商品信息判断器根据所述距离变化数据进行商品类别的匹配；

在所述商品类别数量为一时，使所述商品信息判断器根据所述重量变化数据进行商品类别的匹配。

一种实施例中，所述商品信息判断器根据所述重量变化数据和本地服务器的商品类别参照表进行商品类别的匹配，之前包括：

利用重量变化检测器判断当前重量变化数据是否小于重量阈值，在所述重量变化数据小于所述重量阈值时，使所述超声波测距传感器进行距离变化数据信息的采集，以及使所述商品信息判断器根据所述距离变化数据进行商品类别的匹配；

在所述重量变化数据大于所述重量阈值时，使所述商品信息判断器根据所述重量变化数据进行商品类别的匹配。

本发明通过重力传感器采集商品重量数据变化，能够利用重量数据变化信息，从本地服务器存储的商品类别参照表中进行商品类别的识别；并且，通过超声波测距传感器检测到达货槽中最近商品的距离变化(商品的厚度)，通过距离变化的检测以及商品类别参照表能够识别出被取商品的类型，再次对商品进行确认，使得商品识别信息更加准确和高效。

因此，本说明书提供的无人售货技术方案在识别能力上要高于单纯的重力识别，也高于重力和视觉结合的识别方案；能够解决不同商品重力相近的问题；并且，成本低于rfid方案，能够避免因用户撕标签而致使识别漏洞的问题；还有，能够避免单纯的视觉识别对商品的大小、摆放、高度以及光照等环境条件均有较严格限制的问题。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“电连接”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以使固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以使直接电连接，也可以通过中间媒介间接电连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。