一种基于太阳能的智能跟随多功能行李箱的设计

张 波 张克辉 冯庆龙 张雨通

(河北建筑工程学院，河北 张家口 075000)

0 前 言

每当节假日的时候很多同学需要长途旅行，行李较多，携带麻烦.如今出远门行李箱成了必不可少的拖载物品.其中大部分的型号亦附有内置小轮，可用拉杆方便拉动，2010年后亦出现有4个小轮的行李箱，除了可作360度的旋转外，在平地更可以不费力轻易推动.不过随着人们生活质量逐步上升，传统行李箱已不能满足人们舒适出行需求.据调查，长时间拉动行李箱，会造成旅人高度疲惫，不符合现代人的高科技、舒适生活.而实现行李箱的智能移动，为人们出行将带来极大方便.

1 系统总体设计

1.1 总体结构图

系统总体设计结构框图如图1所示.利用化整为零的实验思路，将智能行李箱拆分为：自动跟随、蓝牙遥控、空气检测、太阳能驱动、语音开锁等模块，采取逐个研究的方法对所有模块先进性独立的研发调试.

图1 系统结构框图

1.2 功能模块介绍

1.2.1 自动跟随模块

采用视觉识别跟踪为主，超声波为辅.基于视觉识别，利用OPMV自行识别“主人”，这样大大降低了跟错人的状况发生，同时利用超声波辅助行李箱的转向和与“主人”之间的跟随距离.

1.2.2 转向模块

采用前驱动后转向方式，即前为驱动轮后为从动轮.转向时，通过大扭矩舵机驱动从动轮转向来实现行李箱整体流畅的转向功能，解决了传统的摩擦转向方式在行李箱满载时转向效果差问题.

1.2.3 空气检测模块

针对当前多地户外空气质量不佳制作空气检测模块，当空气质量不达标获或pm2.5浓度超标时，将自动提示报警，保护身体健康.

1.2.4 太阳能驱动与语音控制功能模块

太阳能驱动模块可以为行李箱续航，让智能行李箱的腿变得长起来，不再受电池容量的限制.语音开锁模块为一个语音安全保护系统，即与行李箱设定好两者之间的秘密暗号之后，没有别的人可以使用这个智能行李箱，另外语音模块还可以使行李箱操控起来更加方便，外出时让安全更加有了保障.

1.2.5 蓝牙模块

蓝牙遥控系统使行李箱通过hc-06蓝牙模块与手机互联，通过手机的指令即可完成其遥控.

2 系统硬件设计

行李箱两侧安装太阳能电池板，将太阳能转化为电能来提供其工作所需的电能.设计采用分块模式制作，分主控和辅控双控系统.主控系统：超声波测距与MSP430单片机利用PID算法控制组成自动跟随系统，利用L298N驱动板驱动大扭矩电机，通过LD3320语音芯片实现语音控制开关锁等功能.辅控系统：切换为遥控模式，由HC-06蓝牙模块来实现辅助控制，通过手机蓝牙遥控行李箱行走于其他功能.增加空气质量检测与预警装置，当空气质量不达标时将自动报警.主控芯片采用MSP430F149单片机，辅控芯片采用MSP430F5529单片机.系统硬件设计电路如图2所示.

图2 系统硬件设计电路图

图3 产品实物图

主体架构主要采用高强度铝合金打造，具有强度大、结构轻便等优点，可以减小驱动的负担，其他零部件采取自行3D打印技术，产品实物如图3所示.

3 系统软件设计

软件设计整体流程如图4所示：对智能行李箱上电后，传感器进入初始化，传感器接收数据并在屏上显示.如数据异常则报警，蓝牙功能进入初始化状态，准备与手机相连接，如手机与行李箱连接，则进入手机遥控模式，否则进入自动跟随模式，此时系统会执行程序自动跟随主人.

4 结束语

该太阳能式智能行李箱，其上安装太阳能电池板，可将太阳能转化为电能来提供工作所需要的的能量，以此可以让行李箱拥有更持久的续航能力；增加自动跟随系统，可实现智能行李箱对人的自动跟随；增加语音控制系统，通过语音控制开关锁；增加PM2.5等空气状况的实时显示并实现超标预警功能.该行李箱拥有双控系统，操作简单，性能优越，可供大学生、旅客等出行人士使用.智能化设计，解放了旅客的双手，省时省力，符合现代人的高科技、舒适生活.

图4 软件控制流程图