基于單片機(jī)的自動(dòng)跟隨購(gòu)物車

馬慧

摘 要： 在如今時(shí)代，大商場(chǎng)和超市成了人們經(jīng)常光顧的地方。當(dāng)顧客購(gòu)買的東西太多時(shí)，提包不方便，于是出現(xiàn)了帶輪子的購(gòu)物車。購(gòu)物車的出現(xiàn)大大節(jié)省了人力，無(wú)論買多少東西，只需要放在購(gòu)物車上，推著它走就可以，在今天的大時(shí)代背景之下，人們更加迫切地希望解放自己的雙手，買東西時(shí)不需要推購(gòu)物車，這樣更加節(jié)省了人力，就像是給每一位顧客配備一個(gè)侍者。為了實(shí)現(xiàn)人們的這個(gè)愿望，我們有必要發(fā)明一種自動(dòng)跟隨購(gòu)物小車，徹底解放人們的雙手。

關(guān)鍵詞：激光測(cè)距儀 藍(lán)牙 自動(dòng)化 單片機(jī)

一般情況下，顧客在超市購(gòu)物時(shí)往往要用手推著購(gòu)物車，雖然帶來(lái)了一定的便利，但是沒(méi)有徹底解放人類的雙手，如果購(gòu)買物品較多還是會(huì)感到比較吃力，基于激光測(cè)距儀的智能跟隨購(gòu)物車克服了這一缺點(diǎn)，它是基于超聲波的智能跟隨，是以單片機(jī)為載體實(shí)現(xiàn)所有的控制功能；它采用激光測(cè)距的方法，準(zhǔn)確測(cè)定“主人”距它的距離；用藍(lán)牙實(shí)現(xiàn)一對(duì)一，更大程度上提高了顧客的用戶體驗(yàn)。

1.智能跟隨購(gòu)物車概述

激光測(cè)距儀用于準(zhǔn)確快速測(cè)量距離，如此精密的測(cè)量方法不曾被用在購(gòu)物方面，而基于激光測(cè)距儀的購(gòu)物車打破了傳統(tǒng)的購(gòu)物車移動(dòng)的方式，基本實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)的目的，無(wú)論人在哪里，都可以準(zhǔn)確的測(cè)量距離，從而決定要行進(jìn)的方向和距離。研究基于激光測(cè)距儀的智能跟隨購(gòu)物車，其意義主要有以下幾個(gè)方面：

一是解決顧客購(gòu)買物品較多時(shí)推車不方便的弊端；二是實(shí)現(xiàn)更大程度的自動(dòng)化，提高顧客的用戶體驗(yàn)滿意度；三是順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的潮流。該購(gòu)物車的研制和使用大大減輕了顧客的負(fù)擔(dān)，客服了原有購(gòu)物車必須依靠人力的缺點(diǎn)，降低了顧客的推車煩惱，又符合新形勢(shì)下的人工智能的要求，同時(shí)提高了超市的購(gòu)買效率，有助于服務(wù)業(yè)的發(fā)展。盡管目前有很多可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟隨的物體，但是實(shí)用性不高，用戶接觸較少，不能使廣大民眾感受到智能帶給我們生活上的方便。

基于以上情況，本作品是一種基于激光測(cè)距儀的智能跟隨購(gòu)物車，具有使用靈活方便、更好地服務(wù)大眾、減輕人類負(fù)擔(dān)地優(yōu)點(diǎn)，帶給顧客真正的便捷，很好的服務(wù)顧客，因此向智能生活又邁進(jìn)一大步。

2.智能跟隨購(gòu)物車的設(shè)計(jì)

目前市場(chǎng)上普遍是用兩種方法量測(cè)距離，一種是利用超聲波測(cè)距，另外一種是利用紅外線測(cè)距。由于超聲波測(cè)距相對(duì)于紅外測(cè)距具有明顯的優(yōu)勢(shì)，因此我們采用超聲波測(cè)距的技術(shù)，測(cè)量出小車與物主之間的距離，然后根據(jù)這個(gè)距離來(lái)確定小車是否前行。當(dāng)小車距離與物主之間的距離超過(guò)一定數(shù)值，電機(jī)驅(qū)動(dòng)小車開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，若小于一定數(shù)值，小車停止前行。當(dāng)物主物品被別人拿走時(shí)，小車會(huì)根據(jù)重力感應(yīng)裝置感受所受到的壓力，并進(jìn)行報(bào)警提示。

我們的開(kāi)發(fā)過(guò)程是給單片機(jī)進(jìn)行編程，將單片機(jī)鑲嵌在小車上。裝入超聲波測(cè)距儀，利用C語(yǔ)言對(duì)超聲波測(cè)距儀進(jìn)行編程，同時(shí)讓小車根據(jù)距離長(zhǎng)短來(lái)決定是否進(jìn)行前進(jìn)。兩個(gè)輪胎分別裝上馬達(dá)，當(dāng)小車運(yùn)行時(shí)，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)小車進(jìn)行前進(jìn)。該設(shè)計(jì)利用單片機(jī)Arduino作為主控芯片，該芯片是一種高速、低功耗、抗干擾能力強(qiáng)的芯片。利用L298驅(qū)動(dòng)芯片來(lái)控制兩組減速直流馬達(dá)，實(shí)現(xiàn)小車的啟動(dòng)、轉(zhuǎn)向、停止等動(dòng)作。

通過(guò)學(xué)習(xí)相關(guān)的技術(shù)資料可以了解到，超聲波測(cè)距是系統(tǒng)的關(guān)鍵模塊之一。超聲波測(cè)距價(jià)格較為低廉，夜間不受影響，并且易于多目標(biāo)測(cè)量和分類，分辨率好。另外，Arduino作為主控模塊，是一款方便上手的開(kāi)源硬件產(chǎn)品，具有豐富的接口，有數(shù)字I/O接口，模擬I/O接口，同時(shí)支持SPI，IIC，UART串口通信。并且具有極大的自由度，可拓展性能非常高。

系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方框如下圖所示：

Arduino主控模塊作為整個(gè)智能小車的核心，將根據(jù)所測(cè)得的數(shù)據(jù)控制算法做出決策，驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)等完成對(duì)智能小車的控制。

電源模塊，為整個(gè)小車的各項(xiàng)工作提供穩(wěn)定的電源。

超聲波測(cè)距模塊，檢測(cè)小車與物主的距離，并將數(shù)據(jù)傳輸至主控模塊。

電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)完成智能車的加減速和轉(zhuǎn)向控制。

3.總結(jié)

本設(shè)計(jì)是基于Arduino單片機(jī)的，通過(guò)藍(lán)牙使兩個(gè)智能電動(dòng)車相互通信來(lái)組成智能小車跟隨系統(tǒng)。設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是對(duì)電動(dòng)車進(jìn)行硬件電路與軟件的設(shè)計(jì)。其中硬件電路包括控制電路，藍(lán)牙通信電路，路徑尋跡電路，電源驅(qū)動(dòng)電路，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。其中，Arduino單片機(jī)作為小車的控制中心，控制著電動(dòng)小車的各個(gè)模塊正常工作，并通過(guò)編程使得小自動(dòng)跟隨人移動(dòng)，左拐，右拐，停車等功能。

本設(shè)計(jì)是以小車為基礎(chǔ)，增加超聲波測(cè)距儀，舵機(jī)等。利用超聲波測(cè)距儀來(lái)有效地確定小車前進(jìn)路徑、人所在的位置信息等功能。單片機(jī)接收并處理傳感器所產(chǎn)生的信號(hào)并加以一定的算法來(lái)判斷各個(gè)小車的狀態(tài)及其與人的間距。

綜上所述，本設(shè)計(jì)中整個(gè)系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能相對(duì)較高。主要采用以下技術(shù)：首先選擇適當(dāng)?shù)膫鞲衅鳎脗鞲衅鱽?lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)小車的位置并傳送給單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)傳感器所傳回的位置信息來(lái)控制小車的電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)行走功能；其次采用超聲波測(cè)距儀控制舵機(jī)，以此來(lái)控制小車的前進(jìn)方向。

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