可自動跟隨的智能箱包的概念與設(shè)計

摘 要本文設(shè)計一款可自動跟隨的智能箱包，采用stm32單片機(jī)作為控制中心，運用“互聯(lián)網(wǎng)+”GPS技術(shù)，設(shè)計一款集自動跟隨、助力行走、遙控行走于一體，并配有手機(jī)解鎖、定位導(dǎo)航、軌跡追蹤、圍城報警四重防丟失功能的新型智能箱包。該裝置具有穩(wěn)定性高、方便省力、防丟失、成本較低等特點，能有效為旅行保駕護(hù)航，具有廣闊的市場前景。

【關(guān)鍵詞】智能箱包 自動跟隨 防丟失

2016年5月，首屆中國箱包“互聯(lián)網(wǎng)+”產(chǎn)業(yè)投資論壇上第一次提出“智能箱包是智能入口的真正未來”，通過互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)箱包產(chǎn)業(yè)結(jié)合推動箱包產(chǎn)業(yè)功能性變革與轉(zhuǎn)型升級。隨后，“箱包硬件智能化”“箱包邁進(jìn)智能化時代”等觀點相繼被提出。傳統(tǒng)旅行箱往往僅能夠在平地上拖拽，旅行者因攜帶旅行箱而勞累，因行程匆忙丟失行李，旅行沒有基本安全保障。本文設(shè)計的這款智能箱包運用“互聯(lián)網(wǎng)+”GPS技術(shù)，集自動跟隨、助力行走、遙控行走于一體，并配有手機(jī)解鎖、定位導(dǎo)航、軌跡追蹤、圍城報警四重防丟失功能，有效為旅行保駕護(hù)航。

1 系統(tǒng)設(shè)計

以高適應(yīng)性和良好使用體驗兩大特點為核心，在保證箱包生活旅行功能前提下，實現(xiàn)箱包的智能化。針對不同人群數(shù)量、不同路面環(huán)境等，本系統(tǒng)有自動跟隨行走、助力行走、遠(yuǎn)程遙控行走三大自行提供動力方式，擺脫傳統(tǒng)費力手拉旅行箱行走煩惱，減輕旅行者負(fù)擔(dān)。

2 系統(tǒng)實現(xiàn)

2.1 硬件實現(xiàn)

本文設(shè)計的智能箱包的整體框架如圖1所示。電機(jī)、單片機(jī)、藍(lán)牙模塊和定位模塊順序相連，定位模塊包括連接至藍(lán)牙模塊的GPS模塊以及進(jìn)行通訊的智能手機(jī)，電源模塊包括順序連接的充電模塊、蓄電池、降壓模塊、USB串口模塊，蓄電池分別連接電機(jī)、單片機(jī)、藍(lán)牙模塊和GPS模塊。該裝置通過GPS模塊實現(xiàn)旅行箱的定位導(dǎo)航及軌跡追蹤，并通過藍(lán)牙模塊將定位信號傳給智能手機(jī)，實時監(jiān)測旅行箱運動軌跡，同時藍(lán)牙模塊將控制信號傳遞給單片機(jī)，驅(qū)動電機(jī)控制旅行箱運行動向，實現(xiàn)自動跟隨功能；電源模塊為各模塊供電的同時，能夠輸出降壓電壓供隨身電子設(shè)備充電，使旅行更加便捷。

2.2 軟件實現(xiàn)

本系統(tǒng)充分發(fā)揮“互聯(lián)網(wǎng)+”的優(yōu)勢，通過人-機(jī)-箱交互系統(tǒng)實現(xiàn)對智能箱包的控制，開發(fā)與智能箱包相配套的手機(jī)APP。該手機(jī)APP使智能箱包與使用者通過藍(lán)牙模塊連接，集自動跟隨、助力行走、遙控行走三大動力切換方式于一體，同時實現(xiàn)手機(jī)解鎖、定位導(dǎo)航、軌跡追蹤、圍城報警四重定位功能的實時反饋，畫面生動、簡單大方。

2.3 通訊實現(xiàn)

2.3.1 藍(lán)牙與紅外線技術(shù)

目前，基于藍(lán)牙的自動跟隨技術(shù)在國內(nèi)尚不成熟，大多在實驗小車上測試。為在體積大、速度要求精確的旅行箱上，實現(xiàn)智能箱包在不同路面環(huán)境下穩(wěn)定識別跟隨，該自動跟隨功能融合藍(lán)牙、紅外線雙重定位技術(shù)，使智能箱包跟隨更精確，更切合人的運動模式。

其遠(yuǎn)程遙控功能，采用藍(lán)牙技術(shù)實現(xiàn)無線通信，在無線兼容性、數(shù)據(jù)包傳輸、傳輸安全性等方面具備一定優(yōu)勢。采用單片機(jī)與嵌入式技術(shù)相結(jié)合，模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，編程代碼移植性好。利用智能手機(jī)所帶藍(lán)牙裝備，配備車載藍(lán)牙裝備，建立無線通信，配合驅(qū)動電機(jī)電路，實現(xiàn)按鍵操作旅行箱的行動、轉(zhuǎn)向等運動。

2.3.2 GPS定位

該智能箱包采用GPS全球衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)實現(xiàn)定位功能。箱中內(nèi)置LT02微型定位器，通過SIM卡及手機(jī)APP，實現(xiàn)了定位導(dǎo)航、軌跡追蹤、實時監(jiān)聽、圍城報警四重防丟失功能。通過APP地圖界面，可實時查找旅行箱所在位置及運動軌跡，并可監(jiān)聽到箱包周圍發(fā)生的聲音，當(dāng)其離開主人500米以外會自動圍欄報警，并發(fā)送當(dāng)前位置至手機(jī)，保障萬無一失。

3 系統(tǒng)工作模式

本系統(tǒng)基于“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)為使用者提供三種動力方式：

3.1 自動跟隨行走

該功能適用于人群數(shù)量少、路面平整，人行走速度（1.1～1.4m/s）時使用。通過箱包與手機(jī)藍(lán)牙配對，特定識別主人，接收信號并判斷距離進(jìn)行跟隨。當(dāng)距離超過8m或突然加速等導(dǎo)致信號中斷時，箱包會發(fā)出報警。

3.2 助力行走

該功能適用于火車站、地鐵站、商場等人群數(shù)量多的情況下。在箱包拉桿上安裝三檔開關(guān)，對應(yīng)“行走、小跑、停止”三種指令。使用者只需通過拉桿控制方向，自主選擇不同檔位，箱包自行提供動力，為使用者減輕90%的推力。

3.3 遠(yuǎn)程遙控行走

該功能適用于旅行途中、馬路兩旁等人群數(shù)量不多情況下使用。遙控方式有兩種：觸摸按鈕遙控，通過APP界面上的控制按鈕遙控智能箱包行走；重力感應(yīng)遙控，通過手機(jī)不同傾斜角度控制拉桿箱行走。該功能既能減輕使用者的勞累，也為旅途增添了樂趣。

4 結(jié)語

本文設(shè)計的智能箱包核心點為應(yīng)用“互聯(lián)網(wǎng)+”，通過人-機(jī)-箱交互系統(tǒng)實現(xiàn)自動跟隨、助力行走、遙控行走一體，并配有手機(jī)解鎖、定位導(dǎo)航、軌跡追蹤、圍城報警四重防丟失功能。其智能化和人性化的功能，在國內(nèi)較為空白的市場和國外功能不全價格昂貴的市場，都有足夠優(yōu)勢躋身行業(yè)前列，具有廣闊市場前景。

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作者簡介

焦蔚然（1997-），女，江蘇省泰興市人。大學(xué)本科學(xué)歷。研究方向為電力系統(tǒng)。

作者單位

河海大學(xué)能源與電氣學(xué)院 江蘇省南京市 211100