一種智能避障跟隨行李箱的製作方法

2023-07-01 12:23:21

本發明屬於行李箱領域，尤其涉及到一種智能避障跟隨行李箱。

背景技術：

現在的行李箱一般都是通過人手拉行李箱拉杆進行拖拉，如果行李箱裡裝的物品太多太重，那麼會使得拉行李箱的人比較累。還有一種情況就是，如果拉行李箱的人將行李箱放在某個地方，然後辦完事離開的時候忘記把行李箱拉走，就有可能造成行李箱的遺失。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種使用方便、成本低廉的智能避障跟隨行李箱，該行李箱具有自動跟隨行李箱攜帶者且自動避開障礙物的功能。

本發明一種智能避障跟隨行李箱，包括行李箱本體，還包括控制器模塊、傳感器模塊、藍牙模塊、驅動模塊、電源模塊。所述控制器模塊包括一個微處理控制器，並裝設於箱本體上蓋內部。

其中，所述藍牙模塊包括一個藍牙發射模塊和兩個藍牙接收模塊，所述兩個藍牙接收模塊間隔L米裝設於箱本體上蓋上部，所述藍牙發射模塊佩戴在行李箱攜帶者身上；所述行李箱通過接收藍牙發射模塊發射的藍牙信號跟隨行李箱攜帶者；再根據所述行李箱上間隔L米裝設的藍牙接收模塊接收到的藍牙信號強度分別計算兩個藍牙接收模塊與藍牙發射模塊之間的距離L1和L2；獲取最新的一組L1和L2，根據前後兩次測得的藍牙發射模塊與兩個藍牙接收模塊的距離L1和L2計算行李箱攜帶者的速度，並根據獲得的行李箱攜帶者的速度調整行李箱的速度與行李箱攜帶者的速度一致；再根據前後兩次測得的藍牙發射模塊與兩個藍牙接收模塊的距離L1和L2計算行李箱攜帶者的轉向角度，並根據獲得的行李箱攜帶者的轉向角度調整行李箱的方向與行李箱攜帶者的方向一致。

其中，所述傳感器模塊包括超聲波傳感器和紅外傳感器。

其中，所述驅動模塊包括四個滾輪和兩個驅動器。所述電源模塊包括一塊可充電鋰電池，所述鋰電池裝設在箱本體上蓋內。

其中，所述一個超聲波傳感器和其相鄰的一個紅外傳感器組成一個傳感器組，且取該傳感器組中兩個傳感器探測結果中距離最小的作為該傳感器組的探測結果；所述傳感器模塊包括所述三個傳感器組，分別裝設在箱本體左側、前方和右側，且比較所述三個傳感器組的探測結果，探測結果距離最小的傳感器組所代表的方向和距離即為障礙物的方向和距離，根據探測結果調整行李箱避開障礙物繼續跟隨行李箱攜帶者。

其中，所述驅動模塊的驅動器為伺服電機；所述四個滾輪分為前後兩對，每個後輪作為驅動輪，且每個後輪連接一個驅動器，前輪作為從動輪，其可以在任意方向上轉動；通過所述兩個驅動器對兩個後輪的速度進行調整，使兩個後輪的速度產生差別，進而達到轉向的目的。

本發明的實施例提供的技術方案可以包括以下有益效果：

針對以上特點，本發明一種智能避障跟隨行李箱，可以自動避障跟隨行李箱攜帶者移動，減輕行李箱攜帶者的體力勞動強度，並且還可以防止行李箱的遺失。

附圖說明

圖1是智能避障跟隨行李箱的結構示意圖。

圖2是行李箱上蓋集成各個模塊示意圖。

圖3是藍牙模塊示意圖。

圖4是傳感器模塊示意圖。

圖5是驅動模塊示意圖。

具體實施方式

以下參考附圖，對本發明予以進一步地詳盡闡述。

請參閱附圖1和附圖2，在本實施例中，該一種智能避障跟隨行李箱，包括行李箱本體1，還包括控制器模塊28、傳感器模塊4、藍牙模塊2、驅動模塊8、電源模塊29。所述控制器模塊28包括一個微處理控制器，並裝設於箱本體上蓋12內部。

其中，參閱附圖3，所述藍牙模塊2包括一個藍牙發射模塊30和兩個個藍牙接收模塊，其中所述一個藍牙接收模塊13和所述另一個藍牙接收模塊3間隔L米裝設於箱本體上蓋12上部，所述藍牙發射模塊30佩戴在行李箱攜帶者身上；

其中，所述控制器模28塊所在的控制電路中，有監測接收到藍牙信號功率的裝置，通過監測兩個藍牙接收模塊13和3接收到的藍牙信號功率大小來測量出行李箱與行李箱攜帶者之間的距離。

其中，測量距離的方式採用基於RSSI無線定位的方式，使用跳水濾波和高斯濾波的結合濾波方法，在接收到的RSSI值中，去掉最大值和最小值，然後再通過加權平均求出RSSI的值，以減小由於幹擾帶來的RSSI值的誤差。採用離線BP神經網絡算法通過上述所求出的RSSI值來計算出藍牙發射端與接收端的距離。信號在自由空間中的傳播公式為

其中，d為兩點之間的距離，p為衰減的功率，k為隨機變量因子，α為信號衰減因子。由於使用環境複雜，k和α具有很大的不確定性。採用BP神經網絡算法的非線性連續映射功能來進行離線測量仿真，BP神經網絡由輸入層、中間隱層和輸出層構成，在實際實驗獲取的RSSI和距離值下，分別對隱層神經元個數為a、b、c、d······時進行仿真，然後通過仿真後的模型距離與實際的誤差曲線圖，選出誤差最小的神經元個數作為輸入參數來計算發射點和接收點之間的距離。

其中，所述智能避障跟隨行李箱通過接收藍牙發射模塊30發射的藍牙信號跟隨行李箱攜帶者；再根據所述行李箱上間隔L米裝設的藍牙接收模塊13和3接收到的藍牙信號強度分別計算兩個藍牙接收模塊13和3與藍牙發射模塊之間的距離L1和L2；獲取最新的一組L1和L2，根據前後兩次測得的藍牙發射模塊30與兩個藍牙接收模塊13和3的距離L1和L2計算行李箱攜帶者的速度，並根據獲得的行李箱攜帶者的速度調整智能避障跟隨行李箱的速度與行李箱攜帶者的速度一致；再根據前後兩次測得的藍牙發射模塊30與兩個藍牙接收模塊13和3的距離L1和L2計算智能避障跟隨行李箱攜帶者的轉向角度，並根據獲得的行李箱攜帶者的轉向角度調整智能避障跟隨行李箱的方向與行李箱攜帶者的方向一致。

其中，參閱附圖4，本發明中的智能避障跟隨行李箱中的所述傳感器模塊4包括所述三個傳感器組，分別裝設在箱本體左側、前方和右側，即左側傳感器組19、前方傳感器組18和右側傳感器組17；所述左側傳感器組19包括一個超聲波傳感器11和一個紅外傳感器10；所述前方傳感器組18包括一個超聲波傳感器9和一個紅外傳感器7；所述右側傳感器組17包括一個超聲波傳感器6和一個紅外傳感器5；其中，取該左側傳感器組19中兩個傳感器探測結果中距離最小的作為該傳感器組的探測結果；再取該前方傳感器組18中兩個傳感器探測結果中距離最小的作為該傳感器組的探測結果；再取該右側傳感器組17中兩個傳感器探測結果中距離最小的作為該傳感器組的探測結果；且比較所述左側傳感器組19、前方傳感器組18和右側傳感器組17三個傳感器組的探測結果，探測結果距離最小的傳感器組所代表的方向和距離即為障礙物的方向和距離，根據探測結果調整行李箱避開障礙物繼續跟隨行李箱攜帶者。

其中，參閱附圖5，所述驅動模塊8的驅動器為伺服電機；所述四個滾輪分為前後兩對，分別為左前輪20、右前輪25、左後輪21和右後輪24，每個後輪作為驅動輪，且每個後輪連接一個驅動器，其中左後輪連接一個驅動器22、右後輪連接一個驅動器23，前輪作為從動輪，其可以在任意方向上轉動。

其中，所述伺服電機通過PID控制其轉速，從而控制器速度。電機內部有一個霍爾傳感器，當電機轉動時，電機每轉動一圈，霍爾傳感器就會發出若干組信號，選取這些信號中的一個作為測試依據，並記錄其兩個相鄰脈衝之間的時間，再用智能避障跟隨行李箱輪子的直徑出於脈衝時間，即可計算出車輪當前的速度。再通過PID控制算法對伺服電機進行調速控制。

其中，所述智能避障跟隨行李箱的後輪為固定輪，前輪可以在任意方向上轉動，採用電子差速轉向方式進行轉向，通過兩個伺服電機對兩個後輪之間的速度進行調整，然後根據上述內容測量出的速度和所需轉向的角度來控制兩個電機各自的速度，使兩個驅動輪的速度產生差別，進而達到轉向的目的。

其中，所述的藍牙模塊2、驅動模塊8、傳感器模塊4、電源模塊29均與控制器模塊28電連接。當智能避障跟隨行李箱工作時，智能避障跟隨行李箱先通過藍牙接收模塊找到行李箱攜帶者並判斷行李箱攜帶者的距離和方向。藍牙接收模塊和傳感器模塊4每隔100ms向控制器模塊發送一次所監測到的數據，設定在正常跟隨的情況下，智能避障跟隨行李箱與行李箱攜帶者之間的距離範圍為0.5～1米，智能避障跟隨行李箱根據檢測到的自己的速度和通過相鄰的兩次探測到行李箱攜帶者的距離的比較，計算出行李箱攜帶者的速度，並且調整自己的速度與行李箱攜帶者的一致。當智能避障跟隨行李箱探測到行李箱攜帶者的方向出現轉變時，會自動通過調整兩個伺服電機的轉速使左後輪21和右後輪24出現差速來實現轉向跟隨。在跟隨的過程中，智能避障跟隨行李箱上的傳感器模塊4實時探測周圍的障礙物並把探測結果發送到控制器模塊28上，控制器模塊通過數據分析判斷出障礙物的位置和大小、靜止或者移動以及移動速度的大小，然後根據自己本身結構的和大小來調整自身的運動狀態，來繞開障礙物進行跟隨。

上述內容，僅為本發明的較佳實施例，並非用於限制本發明的實施方案，本領域普通技術人員根據本發明的主要構思和精神，可以十分方便地進行相應的變通或修改，故本發明的保護範圍應以權利要求書所要求的保護範圍為準。

應當理解的是，本發明並不局限於上面已經描述並在附圖中示出的精確結構，並且可以在不脫離其範圍執行各種修改和改變。本發明的範圍僅由所附的權利要求來限制。