一种购物机器人的制作方法

本发明涉及购物机器人技术领域，特别涉及一种灵活引领用户的购物机器人。

背景技术：

购物超市在我们生活中扮演的角色也越来越重要。但目前购物超市的物品多、面积达，难以快速的找到超市中指定商品的位置。随着智能化家居及智能机器人的发展，目前已有一些购物机器人，能够方便进行商品位置的查询、购物的跟随等。其主要功能包括用户定位、跟随用户、引领用户、查询商品位置、路径规划等多个方面。

但目前的购物机器人，其定位或者采用GPS定位，或者采用磁条方式，而室内的GPS定位精度不高，磁条方式定位灵活度又不够。

现有购物机器人的跟随功能一般采用人脸识别，但实际使用中，更加通用的功能是跟随用户移动，不会面对用户，因此不能进行人脸识别。为了确定机器人运动方向，一般需要安装罗盘传感器。

因此，亟需一种能够自主移动到用户指定商品区，跟随用户移动和运动过程中自动避障的购物机器人。

技术实现要素：

本发明旨在克服现有购物机器人无法精确简单跟随、引领用户的技术缺陷，提供一种购物机器人。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种购物机器人，包括以下模块：

激光测距模块，用于激光测量用户身体的左右边界，并根据所述左右边界的中心角定位用户位置；

距离控制模块，用于根据所述激光测距模块所获取的用户位置，控制所述购物机器人与所述用户之间的距离；

先验地图模块，用于存储各商品在地图中的位置；

引领模块，用于根据所述用户输入的目标商品信息，查询所述目标商品在所述先验地图中的位置，进行全局路径规划及局部路径规划，以将所述用户引领至所述目标商品位置。

一些实施例中，所述激光测距模块包括用于测量所述用户身体左右边界的激光传感器和用于计算所述用户位置的距离计算模块。

一些实施例中，所述购物机器人还包括电机和电机驱动模块；所述距离控制模块根据所述用户位置，计算电机速度，并将所计算的所述电机速度发送给所述电机驱动模块，从而控制所述电机的速度，使所述购物机器人与所述用户之间保持固定距离。

一些实施例中，所述引领模块进行全局路径规划，根据所述先验地图中给定已知环境中的所述目标商品的位置，规划所述用户到所述目标商品的位置的可行路径，找出最优路径，并规划对应的行驶速度。

一些实施例中，所述引领模块还进行局部路径规划，接收所述全局路径规划的最优路径，并根据所述购物机器人运动学模型及环境中的障碍信息，控制所述购物机器人的行进速度，引领所述用户安全向所述目标商品移动。

一些实施例中，所述局部路径规划还包括避障模块，用于在沿所述最优路径行进过程中，检测障碍信息，并进行避障。

本发明的有益效果在于：

本发明的购物机器人能够自主移动到用户指定商品区，跟随用户移动和运动过程中自动避障；并且采用激光定位，精度高，可生成全局地图和局部地图，全局地图用来引领用户到指定位置，局部地图用来避障。

附图说明

图1为本发明购物机器人一个具体实施例的整体框图；

图2为本发明购物机器人根据激光数据判断用户位置的示意图；

图3为本发明购物机器人的引领模块导航规划图。

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。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，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。

本发明的思路为：提供一种购物机器人，采用激光定位，提高精度；生成全局地图和局部地图，全局地图用来引领用户到指定位置，局部地图用来避障；采用激光进行目标跟随。

本发明提供一种购物机器人，包括以下模块：激光测距模块激光测量用户身体的左右边界，并根据左右边界的中心角，计算购物机器人与用户距离，从而定位用户位置。

距离控制模块根据激光测距模块所获取的用户位置，控制购物机器人与用户之间的距离。优选的，距离控制模块控制购物机器人与用户之间的距离保持1m，此距离保证用户可以将物品放入机器人中，也保证机器人在跟随过程中不会撞到用户。优选的，激光测距模块包括用于测量用户身体左右边界的激光传感器和用于计算用户位置的距离计算模块。

先验地图模块，用于存储各商品在地图中的位置。

引领模块，用于根据用户输入的目标商品信息，查询目标商品在先验地图中的位置，进行全局路径规划及局部路径规划，以将用户引领至所述目标商品位置。引领模块进行全局路径规划，根据先验地图中给定已知环境中的目标商品的位置，规划用户到所述目标商品的位置的可行路径，找出最优路径，并规划对应的行驶速度。引领模块还进行局部路径规划，局部路径规划接收全局路径规划的最优路径及速度指令，并根据购物机器人运动学模型及环境中的障碍信息，控制购物机器人的行进速度，引领用户安全向所述目标商品移动。

此外，购物机器人还包括电机和电机驱动模块。距离控制模块根据用户位置，计算电机速度，并将所计算的电机速度发送给电机驱动模块，从而控制电机的速度，使购物机器人与用户之间保持固定距离。

请参阅图1，为本发明购物机器人一个具体实施例的整体框图；以及图3，本发明购物机器人一个具体实施例的引领模块导航规划图。包括控制模块、电机驱动模块、电机、定位模块及传感测距模块。传感测距模块为用于测量用户身体左右边界的激光传感器。定位模块为用于计算用户位置的距离计算模块。控制模块包括距离控制模块、先验地图模块及引领模块，并执行本发明所述的距离控制模块、先验地图模块及引领模块的功能。优选的，本实施例中，购物机器人还包括里程计，里程计与激光数据融合，从而提高购物机器人定位的精度。

具体地，控制模块与电机驱动模块采用CAN总线通信，实现控制模块对电机驱动模块的控制；传感测距模块与控制模块采用USB连接，实现控制模块根据传感测距模块测量的用户身体的边界，然后计算两个边界的中心角，据此可以定位用户位置，具体请参阅图3的购物机器人根据激光数据判断用户位置的示意图。电机驱动模块需要根据码盘值计算里程计返回给定位模块，定位模块接收里程计信息和激光数据计算机器人当前位置。控制模块计算电机的速度并发送给电机驱动模块，采用如下比例控制公式计算速度，以保证加速和减速都是平滑的。

R(t)＝K_p*(V_des(t)-V_act(t))

R(t)为计算的电机速度，V_des(t)为目标速度，V_act(t)为当前速度，K_p为比例项增益。

本发明的购物机器人采用激光数据进行目标跟随，避免大量的图像处理，对控制板卡要求降低；运用里程计和激光数据融合的方法，提高了购物机器人定位的精度；引领功能采用全局路径和局部路径相结合，增加了购物机器人系统的灵活性；由于先验地图的存在，不需要机器人安装额外的罗盘传感器。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁盘或光盘等。

以上对本发明所提供的一种频率自适应滤波器及电磁法接收机进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。