本发明涉及一种智能购物车及其使用方法。
背景技术：
购物场所由于具有规模大、商品多、信誉好、服务到位等优点，因而成为人们休闲购物的首选。然而，随着购物场所的不断发展和顾客的不断增加，也出现了越来越多的问题，其中购物车分布不均匀的问题较为突出。顾客完成购物后离开，购物车被滞留在随机分布的位置，往往需要大量人力不停收集运输到购物车集中取放区域；同时还存在需要购物车的时候，购物车集中取放区域没有购物车的情况。这大大增加人力成本以及购物时间。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是实现购物完成后购物车自动回位至购物车集中取放区域。
针对现有技术中购物场所购物车的问题，提供一种智能购物车，其特征在于，包含：购物车，位置识别坐标系统、智能管理控制系统和路径规划系统，以及安装在购物车上的载重感知模块，定位模块，距离感知模块，报警模块，移动控制模块，通信模块，其中；
所述载重感知模块：检测购物车是否空载；
所述定位模块：利用位置识别坐标系统分析、确定购物车所在位置；
所述位置识别坐标系统：以购物场所划定的购物车取放区域为原点，由覆盖整个购物场所的位置识别标记建立的坐标系；
所述距离感知模块：对购物车所在位置四周的障碍物进行检测；
所述智能管理控制系统：根据接收到的购物车载重和位置信息，判定购物车是否需要回位至购物场所划定的购物车取放区域，再汇同接收到的购物车四周障碍物信息一起传递给路径规划系统；
所述路径规划系统：根据智能管理控制系统传递的信息对购物车的回位路线进行规划，并将回位路线传回智能管理控制系统；
所述移动控制模块：根据智能管理控制系统发送的回位路线控制购物车向购物场所划定的购物车取放区域移动；
所述报警模块：对购物车四周移动的障碍物发出警示，提醒其离开购物车行进路线；
所述通信模块：实现载重感知模块、定位模块和距离感知模块、以及路径规划系统与智能管理控制系统之间的信息传送；
可选的，所述载重感知模块包含压力传感器；
可选的，所述定位模块安装在购物车下方，包括：图像传感器、gps定位芯片和定位算法模块，根据图像传感器所采集的购物车周围位置识别坐标的位置识别标记以及gps定位，分析、确定购物车所在位置；
优选的，所述位置识别标记为间隔放置在购物场所地面的可识别的标记；
优选的，所述位置识别标记为二维码图形；
可选的，所述距离感知模块安装在购物车四周，包括：图像传感器、雷达传感器和识别算法模块，进行周围障碍物检测；
优选的，所述距离感知模块用于检测购物车所在位置四周的障碍物信息，包括判断障碍物的动静状态，识别障碍物类别以及计算购物车到障碍物的间距；
优选的，所述障碍物是不可移动的静止物品，或者可移动的人或人与物品的组合；
优选的，距离感知模块检测到的是不可移动障碍物且间距等于或者小于预设的购物车到障碍物的安全距离，移动控制模块停止购物车，是可移动障碍物报警模块发出警示，当间距等于或者小于预设的购物车到障碍物的安全距离，移动控制模块停止购物车，在其离开购物车行进路线后，移动控制模块控制购物车继续移动；
优选的，所述障碍物是不可移动的静止物品，或者可移动的人或物，以及人与物品的组合；
可选的，所述通信模块使用wifi、4g或者千兆网之一的通讯网络，实现载重感知模块、定位模块、距离感知模块、移动控制模块、路径规划系统与智能管理控制系统之间的信息传送；
可选的，所述移动控制模块控制购物车停止、进退、以及左右转弯；
可选的，所述报警模块还包含警示灯，购物车回位过程中，警示灯闪烁。
本发明还提供一种智能购物车的使用方法，其步骤为：
s01：当智能管理控制系统接收到购物车的信息为：载重感知模块判定其为空载，且定位模块确定其不在购物场所划定的购物车取放区域并滞留在该位置超过预设时间，则判定该购物车需要回位至购物车取放区域；
s02：定位模块通过购物车下方的图像传感器检测位置识别标记，确定回位路线起始点的位置信息，同时，距离感知模块通过购物车四周的图像传感器进行购物车周围障碍物检测，包括测量与障碍物的距离，甄别障碍物动静状态和判断障碍物类别，经通讯模块发送上述信息到智能管理控制系统；
s03：智能管理控制系统传递上述信息至路径规划系统，由其根据购物车的起始位置信息以及周围障碍物信息，对其回位行进路线进行首次规划，并将该路线传回智能管理控制系统；
s04：智能管理控制系统将回位路线经通讯模块发送到移动控制模块，由其根据首次路径规划的路线控制购物车的移动；
s05：移动过程中，载重感知模块、定位模块持续反馈购物车载重和位置的即时信息到智能管理控制系统，距离感知模块持续将与周围障碍物距离的测量结果以及障碍物动静状态和障碍物类别的即时信息反馈到智能管理控制系统，由智能管理控制系统根据障碍物状态决定是否需要调整回位路线，需要调整则传递上述信息至路线规划系统进行重新规划，再由智能管理控制系统将调整后的路线发送至移动控制模块，并由其控制购物车按调整后的路线移动，直至购物车到达购物场所划定的购物车取放区域；可选的，所述s06中，距离感知模块检测到周围出现了静止障碍物，判断其为物品，移动控制模块控制购物车继续移动，当距离感知模块检测到购物车与障碍物间距小于所设的安全距离，则移动控制模块控制购物车停止移动，并发送该障碍物信息至智能管理控制系统，由智能管理控制系统传递至路径规划系统调整路线，然后将调整后的路线反馈至移动控制模块，控制购物车按照调整后的路线绕行；距离感知模块判断其为人，由报警模块发出警示，要求其离开购物车行进路线，移动控制模块控制购物车继续移动，当距离感知模块检测到购物车与障碍物间距小于所设的安全距离，则移动控制模块控制购物车停止移动，同时发送该障碍物信息至智能管理控制系统，待其离开后，智能管理控制系统通知移动控制模块控制购物车继续按原路线移动；
可选的，所述s06中，当距离感知模块检测到周围出现了移动障碍物，为移动的人或人和物的组合，报警模块发出警示，移动控制模块控制购物车继续移动，当距离感知模块检测到购物车与障碍物间距小于所设的安全距离，则移动控制模块控制购物车停止移动，要求其离开购物车行进路线，同时距离感知模块发送该障碍物信息至智能管理控制系统，当障碍物离开，购物车到障碍物间距大于安全距离，报警模块停止警示，智能管理控制系统通知移动控制模块控制购物车继续按原路线移动；
可选的，在购物车回位的过程中，车上的警示灯闪烁，显示该购物车不能提供装载服务，回位完成后警示灯熄灭，显示该购物车可以提供装载服务；
可选的，多辆购物车回位时，智能管理控制系统协调路径规划系统为每辆购物车规划各自的回位路线，如不同购物车的回位路线有重合点，则规划购物车在不同时间通过所述重合点。
整个回位过程由智能管理控制系统进行统筹和汇总，通过通讯模块将载重模块、定位模块、距离感知模块的收集信息并发送到路径规划模块，再将路径规划模块的路径规划反馈到移动控制模块。
为在购物场所内安全移动，避免与场所内堆放的货物以及行人发生碰撞，本发明的购物车利用距离感知模块检测购物车周围的障碍物，判断障碍物的动静状态、种类并即时测量障碍物与购物车的距离，一旦间距小于等于预设的安全距离立即停止购物车。如果障碍物是静止的物品，购物车重新规划路线，绕道后继续移动；如果障碍物是可移动的人以及人和物品的组合，本发明同时使用报警模块针对滞留在购物车回位路线上的人以及人和物品的组合，以及从四周向购物车靠近的移动的人以及人和物品的组合发出警示，提醒其离开，当间距小于等于预设的安全距离立即停止购物车，直至其离开后，购物车继续按原路线移动。
当多辆购物车同时回位时，智能管理控制系统协调路径规划系统为每辆购物车规划各自的回位路线。不同购物车的回位路线不会重叠，仅在路线交叉处有重合点，且规划购物车在不同时间通过该重合点。
与现有的技术相比，本发明的智能购物场所购物车实现了购物车回位的无人化管理，节约人力成本，提高购物效率，为打造无人化购物场所提供技术基础。
附图说明
图1是本发明提出的智能购物场所购物车的理想方案流程图。
具体实施方式
为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。
现结合附图1对本发明提出的智能购物场所购物车的理想方案流程进行解析。
本发明提出的一种智能购物场所购物车，其特征在于，包含：购物车，位置识别坐标系统、智能管理控制系统和路径规划系统，以及安装在购物车上的载重感知模块，定位模块，距离感知模块，报警模块，移动控制模块，通信模块。位置识别标记坐标系统：以购物场所划定的购物车取放区域为原点，由覆盖整个购物场所的位置识别标记建立的坐标系；定位模块：包括含图像传感器、gps定位芯片和定位算法模块，安装在购出车的下方，利用图像传感器收集的购物车周围的位置识别坐标的位置识别标记以及gps定位信息分析、确定购物车所在位置；距离感知模块：包括图像传感器、雷达传感器和识别算法模块，进行周围障碍物动静状态和类别的检测，能识别障碍物是人或物品，计算购物车到障碍物的距离，当障碍物与购物车的间距小于等于安全距离，则由报警模块发出警示；路径规划模块：根据位置信息以及周围障碍物信息，对购物车行进路径进行规划；智能管理控制系统负责上述信息的统筹，包括根据载重感知模块判定购物车为空载，且定位模块确定其不在购物场所划定的购物车取放区域并滞留在该位置超过预设时间，判定该购物车需要回位至购物车取放区域，由路径规划系统规划回位路线，再传递由移动控制模块移动购物车；回位过程中，接收载重感知模块、定位模块和距离感知模块的即时信息，调整回位路线，同时还协调多辆购物车的同时回位。当周围出现的静止的障碍物，如果是人，报警模块发出警示提示行人避让，同时移动控制模块操控购物车继续行进，当距离感知模块检测到购物车与人的间距小于所设的安全距离，则移动控制模块控制购物车停止移动，同时发送该障碍物信息至智能管理控制系统，待人离开后，智能管理控制系统通知移动控制模块控制购物车继续按原路线移动；如果是物品，移动控制模块控制购物车继续移动，当距离感知模块检测到购物车与物品间距小于所设的安全距离，移动控制模块控制购物车停止移动，路径规划模块将重新规划路线，再通过移动控制模块操控购物车变换方向，按照调整的路线移动；当周围出现的移动的障碍物，包括人或者人和物品的组合，移动控制模块控制购物车继续移动，当距离感知模块检测到购物车与障碍物间距小于所设的安全距离，则移动控制模块控制购物车停止移动，报警模块发出警示，等待移动障碍物离开其行进路线后，购物车继续按原路线移动。
回位过程中，移动控制模块的警示灯闪烁，提醒购物者该购物车不能提供装载服务。购物车到达购物车取放区域后，警示灯熄灭。
所有建立在载重模块、定位模块、距离感知模块、移动控制模块与智能管理控制系统以及路径规划系统之间的即时信息传送都是由通信模块完成。
实施例一，单辆购物车回位：
本实施例中，购物场所以地面放置间隔的可识别的二维码图像作为位置识别标记。购物车的载重模块包含压力传感器，可以感知购物车上是否放置有物品。在购物车正下方安装图像传感器，用于识别购物场所地面的位置识别标记。定位模块通过对标记的识别以及gps定位可以得到购物车的确定位置信息。距离感知模块安装在购物车的四周，模块中有图像传感器和雷达传感器，用于周围障碍物的检测，再通过模块中的识别算法识别出障碍物信息：障碍物的动静状态、类别：是人还是物品。移动控制模块包含安装在购物车上显眼位置的警示灯。
顾客完成购物，取走购得的商品将购物车随手放置。
一段时间后，载重感知模块确认该购物车空载，定位模块根据地面识别标记以及gps定位信息确定其不在购物场所购物车取放区域并保持相同位置不变达到预设时间，优选方案为5分钟，确定该购物车需要回位至购物场所购物车取放区域，上述信息反馈至智能管理控制系统，系统启动该购物车自动回位。购物车定位模块反馈的位置信息为购物车初始位置定位，距离感知模块通过购物车四周的图像传感器进行周围障碍物检测，并反馈信息到智能管理控制系统，由其传送至路径规划系统。路径规划模块据此信息首次规划回位路线，再由智能管理控制系统反馈这个移动路线给购物车，移动控制模块的警示灯开始闪烁，移动控制模块控制购物车开始移动。此时该购物车不能提供装载服务。
移动过程中定位模块和距离感知模块实时地反馈识别标记信息以及周围障碍物检测信息。当距离感知模块检测到购物车行进路线的上有静止的障碍物，如果障碍物是人，报警模块发出警示提示行人避让，同时移动控制模块操控购物车继续行进，当距离感知模块检测到购物车与人的间距小于所设的安全距离，则移动控制模块控制购物车停止移动，同时发送该障碍物信息至智能管理控制系统，待人离开后，智能管理控制系统通知移动控制模块控制购物车继续按原路线移动；如果是物品，移动控制模块控制购物车继续移动，当距离感知模块检测到购物车与物品间距小于所设的安全距离，移动控制模块控制购物车停止移动，路径规划模块将重新规划路线，再通过移动控制模块操控购物车变换方向，按照调整的路线移动。当检测到购物车行进路线的上有移动中的障碍物，移动控制模块控制购物车继续移动，当距离感知模块检测到购物车与障碍物间距小于所设的安全距离，则移动控制模块控制购物车停止移动，报警模块发出警示，要求其离开购物车行进路线，同时距离感知模块发送该障碍物信息至智能管理控制系统，当障碍物远离，购物车到障碍物间距大于安全距离，报警模块停止警示，智能管理控制系统通知移动控制模块控制购物车继续按原路线移动。
距离感知模块也对购物车左右方向上向购物车趋近的移动障碍物进行检测：当障碍物趋近速度超过限定值，购物车停止并且发出警示；当障碍物趋近速度低于限定值，购物车继续按回位路线移动，当障碍物靠近到购物车左右限定的安全距离还没有停止，购物车就停止前进，发出警示。
作为优选方案，距离感知模块中预设的购物车与障碍物之间的安全距离为：0.5～1米。本实施例中障碍物移动速度的限定值为2-5米/秒。
作为优选方案，报警模块的警示音可以是语音或者明显区别于购物场所环境背景的蜂鸣声，且警示音的频率、音量可以由障碍物与购物车的间距的由远及近明显变高。
整个回位的移动过程中，根据位置识别标记以及周围检测到的障碍物情况，需要不断地控制购物车的移动状态，调整购物车的移动路线，直到最后移动到购物场所规定取放区域，完成购物车自动回位。指示灯熄灭，购物车恢复提供装载服务。
实施例二，多辆购物车回位：
本实例中，有2辆购物车a和b同时处于回位状态。为避免购物车发生碰撞，智能管理控制系统协调路径规划系统为每辆购物车规划各自的回位路线。a、b购物车的回位路线不重叠，但有一个重合点p。
于是，路径规划系统规划a车在t1时间经过重合点p，b车在t2的时候经过重合点p，两车的运动速度均为v，两车通过p点的时间差为：
|t1-t2|>m*n；
m为安全倍数，n为安全时间，为安全距离/v。
作为优选方案，安全倍数为2～5倍。上述描述仅是对本发明实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。