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大学生创意设计可实时结账的“智能购物车”

  随着生活水平的提高,去商品齐全、物美价廉的超级市场购物成为不少市民的选择。在超市购物,排队等待结账的时间过长、超市面积太大推车购物累是许多人头疼的问题。来自北京工业大学的学生设计出一款“智能购物车”,可以载着主人行驶在货架间,用随车携带的扫▷•●码枪读出价格,可以实时结账,从而解决上述两大难题。该款“智能购物车”在国际电子设计大赛、日内瓦国际发明展等赛事和展出中获奖,目前准备在部分超市投入试用。

  北京工业大学软件学院的实验室里的这辆“智能▼▼▽●▽●购物车”,从尺寸上看,它与普•□▼◁▼通超市购物车无异。只不过车上安装的各种线缆和信号发射器显示出独特○▲-•■□的高科技色彩。购物车的扶手上装着一个游戏机里常见的操纵摇杆,车筐的后端装着一个黑色的摄◆▼像头,摄像头后面是一个无线信号发射器,车筐里放的是超市里常见的价格扫码枪。车的前轮是普通超市购物车上的小轮,可以转向;安装在一个蓝色底盘上的后轮则加大到直径约15厘米,并加载了马达驱动器。

  软件学院的研究生◆■谢跃演示运行了这台购物车。启动马达后,人站在底盘上,轻轻向前拨动摇杆,购物车立刻向前行驶。“车速不快,大约每小时5公里,但用于超市购物已经足够了。”谢跃说,这台购物车用•☆■▲24伏特的电压驱动,充电一小时就可以载人行驶约3公里。用车上的扫码枪一刷商品包装上的二维码,商品的价格就显示在随车装载的显示屏上,接入超市的商品价格数据后还能实现现场结算,“在超市里试验过,很有用。”

  张川是“智能购物车★◇▽▼•”的创意★△◁◁▽▼提出者之一。2013年刚从北京工业大学研究生毕业的他说,2011年他和陈连升、曲黎明等同学参加在清华大学举行的“德致伦”杯国际电子设计大赛。确定参赛项目时,他们最早想到的是设计一辆上课“运书车”,“我们觉得工科专业的学生上课要带很多书,太辛苦,就想设计一个超市手推车能装着书,自动跟着我们去教室。”

  在与导师沟通后,张川他们发现“运书车”的应用范围太小,无法体现比赛的实用性要求。“后来我们想到在超市购物时推着满载商品的购物车同样非常辛苦,不如就做成能装着商品自动跟着顾客走的智能购物车。”张川说,这一创意得到了导师的支持。

  提出创意以后,张川和同学们立即投入了实物研发的阶段。他们花200多元钱在网上购买了一辆黑色的超市购物车,着手进行设计改装。

  改装的第一步便是让车具备动力。购物车是在人群拥挤的超市里运行的,因此车速不能太快。他们决定采用动力输出相对温和的电力驱动,保留车前轮作为转向轮,马达驱动器安装在后轮附近。让车具备了动力后,张川◇•■★▼和同学开始尝试让车具备“跟踪”能力,“我们最早想用红外线感应设备,通过感知人体温度来跟随车主的行走路线。“但问题很快出现,红外感应器不能锁定用户,“跑着跑着就跟着别人走了。”经过反复思考和测试,他们发现通过加载视频跟踪算法的摄像头能够解决这一难题,“摄像头能够采集信息,我们只需要加载一个电子△▪▲□△标签,购物车通过电子标签锁定跟踪对象,就不会走丢了。”

  这台能自动跟着主人的购物车在2011年的“德致伦”杯电子设计大赛中获得第一名。张川他们也获得了去国外参加总决赛的机会。他们决定对智能购物车进行升级。首先是让购物◁☆●•○△车能载人,张川和▲=○▼同学在后轮装马达的位置加装了一个用高强度钢板做的底盘,人站在上面操控摇杆让车前行,从而让购物更轻松,“底盘足以承受一名成年男子的体重。”张川说,他们还加大了后轮的尺寸,以适应站人后更高强度的磨损。

  完成到这一步,一台超市“自行”购物车已经成◇…=▲型。但它还是不够智能,因为购物者还需要排队结算。张川和同学给购物车装上了超市的结算扫码枪、价格计算器和无线信号发射器,扫码商品后获得的价格信息可以实时发送到超市的价格数据系统,“只需要超市提供价格数据,总消费金额就能立即算出来。”

  到2011年10月,历经半年设计完善的“智能购物车”终于问世。200元的购物车上加载的各种电子设备和材料,成本价值超过了5000元。2012年,购物车参加第40届日内瓦国际发明展,获得国家特别奖和组委会银奖。2013年11月,它又在北京文博会上亮相,受到观众的好评。

  张川、曲黎明等“智能购物车”的始创者已经毕业。他们的师弟师妹——软件学院的学生在维护购物车的同时,正不断想办法完善它的功能。

  谢跃说,目前这款“智能购物车”还存在两大弊端:一是从跟踪摄像头采集信息到购物车马达响应有2至3秒钟的延时,这直接导致购物车在即将撞上其他人或者货架时,无法及时作出刹车响应;二是摄像头在采集◆●△▼●电子标签跟踪主人时,信号很容易受到干扰。“我们希望能利用所学知识,完善摄▲★-●像头算法的精度和速度,让购物车走得更稳,刹得住;跟得更准,不跑丢。”谢跃说,此外,他们还打算给购物车增加自主导航寻找商品的功能。

  谢跃说,作为一款集合了超市自助结账,智能跟随及可驾驶的多功能新型超市购物车,它可以很好地解决超市结账时排队及老人、残疾人购物不便的需求,具有很大的实际推广价值。在张川看来,目前这款购物车要真正走向实用还有一些障碍需要跨越,比如车上的电子设备、线缆需要包裹,避免裸露;智能系统的可靠性运行需要进一步验证。“最重要的是我们需要超市开放共享价格数据,以发挥购物车无线结算的功能,加快顾客结算速度。大超市都是连锁的,开放几家就能连成一大片。”张川说,目前已经有大型超市同意试用这种“智能购物车”。

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