一種基于太陽能的智能跟隨多功能行李箱的設(shè)計

張 波 張克輝 馮慶龍 張雨通

(河北建筑工程學(xué)院，河北 張家口 075000)

0 前 言

每當(dāng)節(jié)假日的時候很多同學(xué)需要長途旅行，行李較多，攜帶麻煩.如今出遠(yuǎn)門行李箱成了必不可少的拖載物品.其中大部分的型號亦附有內(nèi)置小輪，可用拉桿方便拉動，2010年后亦出現(xiàn)有4個小輪的行李箱，除了可作360度的旋轉(zhuǎn)外，在平地更可以不費力輕易推動.不過隨著人們生活質(zhì)量逐步上升，傳統(tǒng)行李箱已不能滿足人們舒適出行需求.據(jù)調(diào)查，長時間拉動行李箱，會造成旅人高度疲憊，不符合現(xiàn)代人的高科技、舒適生活.而實現(xiàn)行李箱的智能移動，為人們出行將帶來極大方便.

1 系統(tǒng)總體設(shè)計

1.1 總體結(jié)構(gòu)圖

系統(tǒng)總體設(shè)計結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示.利用化整為零的實驗思路，將智能行李箱拆分為：自動跟隨、藍(lán)牙遙控、空氣檢測、太陽能驅(qū)動、語音開鎖等模塊，采取逐個研究的方法對所有模塊先進(jìn)性獨立的研發(fā)調(diào)試.

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

1.2 功能模塊介紹

1.2.1 自動跟隨模塊

采用視覺識別跟蹤為主，超聲波為輔.基于視覺識別，利用OPMV自行識別“主人”，這樣大大降低了跟錯人的狀況發(fā)生，同時利用超聲波輔助行李箱的轉(zhuǎn)向和與“主人”之間的跟隨距離.

1.2.2 轉(zhuǎn)向模塊

采用前驅(qū)動后轉(zhuǎn)向方式，即前為驅(qū)動輪后為從動輪.轉(zhuǎn)向時，通過大扭矩舵機驅(qū)動從動輪轉(zhuǎn)向來實現(xiàn)行李箱整體流暢的轉(zhuǎn)向功能，解決了傳統(tǒng)的摩擦轉(zhuǎn)向方式在行李箱滿載時轉(zhuǎn)向效果差問題.

1.2.3 空氣檢測模塊

針對當(dāng)前多地戶外空氣質(zhì)量不佳制作空氣檢測模塊，當(dāng)空氣質(zhì)量不達(dá)標(biāo)獲或pm2.5濃度超標(biāo)時，將自動提示報警，保護(hù)身體健康.

1.2.4 太陽能驅(qū)動與語音控制功能模塊

太陽能驅(qū)動模塊可以為行李箱續(xù)航，讓智能行李箱的腿變得長起來，不再受電池容量的限制.語音開鎖模塊為一個語音安全保護(hù)系統(tǒng)，即與行李箱設(shè)定好兩者之間的秘密暗號之后，沒有別的人可以使用這個智能行李箱，另外語音模塊還可以使行李箱操控起來更加方便，外出時讓安全更加有了保障.

1.2.5 藍(lán)牙模塊

藍(lán)牙遙控系統(tǒng)使行李箱通過hc-06藍(lán)牙模塊與手機互聯(lián)，通過手機的指令即可完成其遙控.

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

行李箱兩側(cè)安裝太陽能電池板，將太陽能轉(zhuǎn)化為電能來提供其工作所需的電能.設(shè)計采用分塊模式制作，分主控和輔控雙控系統(tǒng).主控系統(tǒng)：超聲波測距與MSP430單片機利用PID算法控制組成自動跟隨系統(tǒng)，利用L298N驅(qū)動板驅(qū)動大扭矩電機，通過LD3320語音芯片實現(xiàn)語音控制開關(guān)鎖等功能.輔控系統(tǒng)：切換為遙控模式，由HC-06藍(lán)牙模塊來實現(xiàn)輔助控制，通過手機藍(lán)牙遙控行李箱行走于其他功能.增加空氣質(zhì)量檢測與預(yù)警裝置，當(dāng)空氣質(zhì)量不達(dá)標(biāo)時將自動報警.主控芯片采用MSP430F149單片機，輔控芯片采用MSP430F5529單片機.系統(tǒng)硬件設(shè)計電路如圖2所示.

圖2 系統(tǒng)硬件設(shè)計電路圖

圖3 產(chǎn)品實物圖

主體架構(gòu)主要采用高強度鋁合金打造，具有強度大、結(jié)構(gòu)輕便等優(yōu)點，可以減小驅(qū)動的負(fù)擔(dān)，其他零部件采取自行3D打印技術(shù)，產(chǎn)品實物如圖3所示.

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

軟件設(shè)計整體流程如圖4所示：對智能行李箱上電后，傳感器進(jìn)入初始化，傳感器接收數(shù)據(jù)并在屏上顯示.如數(shù)據(jù)異常則報警，藍(lán)牙功能進(jìn)入初始化狀態(tài)，準(zhǔn)備與手機相連接，如手機與行李箱連接，則進(jìn)入手機遙控模式，否則進(jìn)入自動跟隨模式，此時系統(tǒng)會執(zhí)行程序自動跟隨主人.

4 結(jié)束語

該太陽能式智能行李箱，其上安裝太陽能電池板，可將太陽能轉(zhuǎn)化為電能來提供工作所需要的的能量，以此可以讓行李箱擁有更持久的續(xù)航能力；增加自動跟隨系統(tǒng)，可實現(xiàn)智能行李箱對人的自動跟隨；增加語音控制系統(tǒng)，通過語音控制開關(guān)鎖；增加PM2.5等空氣狀況的實時顯示并實現(xiàn)超標(biāo)預(yù)警功能.該行李箱擁有雙控系統(tǒng)，操作簡單，性能優(yōu)越，可供大學(xué)生、旅客等出行人士使用.智能化設(shè)計，解放了旅客的雙手，省時省力，符合現(xiàn)代人的高科技、舒適生活.

圖4 軟件控制流程圖