一種智能行李箱的設(shè)計

李紫怡

摘要：在日常工作和生活中，行李箱是出行必不可少的物品。而由于出行時箱內(nèi)放入的物品過多過重，在拖著行李箱上下樓梯時極為不便，并且容易忘記攜帶一些重要物品，造成出行的麻煩。為了解決以上問題，設(shè)計了一款可自動檢測物品重量、具有GPS定位和手機(jī)充電功能，并且借助智能履帶能夠省力上樓梯的可備忘智能行李箱。系統(tǒng)可以利用手機(jī)App查看箱內(nèi)物品，同時還具備自動識別避障、報警的功能。丟失后，還可通過手機(jī)定位行李箱位置，增加了行李箱的智慧性和安全性，大大減少了獨自出行的麻煩。

關(guān)鍵詞：智能行李箱;備忘錄;智能履帶;重力檢測

中圖分類號：TP311? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）21-0081-03

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

1 引言

目前，我國行李箱行業(yè)的發(fā)展和需求迅猛，所以，促進(jìn)了行李箱生產(chǎn)技術(shù)的不斷提升和改進(jìn)，行李箱在國內(nèi)和國外市場上很受群眾的歡迎。隨著行李箱的類型不斷的更新?lián)Q代，一些款式精美、功能多樣、符合社會發(fā)展的行李箱如雨后春筍出現(xiàn)在市場上，但仍然滿足不了用戶的需求。當(dāng)今社會人們的生活水平不斷地提高，這使得人們對行李箱的要求不斷提高，各種智能化的功能需求越來越多，不斷要求行李箱增加科技的含量。

就目前國內(nèi)的形式而言，智能行李箱推出的企業(yè)寥寥無幾，然而國外不斷地運用科技研發(fā)出功能齊全、方便用戶使用的智能行李箱，這就驗證了它在技術(shù)方面的可行性[1-2]。

本文提出的智能行李箱是針對大學(xué)生、經(jīng)常外出工作以及節(jié)假日旅游的用戶而設(shè)計的。傳統(tǒng)的行李箱在旅途中易丟失、損壞、超重以及無法高效的利用剩余資源，往往給用戶造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失，而絕大多數(shù)的智能行李箱的功能設(shè)計都是為了解決用戶在旅行途中經(jīng)常出現(xiàn)的問題，例如：行李的超重、行李定位、行李丟失、指紋解鎖[3]。

就國內(nèi)形勢而言，智能行李箱是個新興的市場，它盡早進(jìn)入市場就能在市場內(nèi)占主導(dǎo)地位，這就充分說明智能行李箱的技術(shù)研究和探索是非常有必要的。

2 設(shè)計思路及功能介紹

為了增強行李箱的智能化，我們設(shè)計的功能包括：

1）采用數(shù)字生物識別鎖，若用戶需要打開行李箱，則必須使用自己的指紋解鎖或用配套App進(jìn)行解鎖，前提是用戶手機(jī)藍(lán)牙與行李箱已連接，確保用戶自己就在附近。

2）行李箱背后設(shè)計履帶用以實現(xiàn)零負(fù)擔(dān)爬樓梯的目的。

3）行李箱增加自動重力檢測裝置，利用電子測量器，用戶可以自行設(shè)置行李箱的最大承重。用戶將行李打包裝入行李箱后，隨時可以提起稱重，行李箱重量會自動發(fā)送給手機(jī)App，用戶能夠提前獲悉行李是否超重，以免行李超重造成出行不便。

4）設(shè)立行李箱備忘錄功能，此處的備忘錄并非傳統(tǒng)意義上的手寫備忘錄，行李箱上的備忘錄是通過用戶向箱內(nèi)放入物品時被行李箱上安裝的高速攝像頭拍攝并將對應(yīng)的物品照片發(fā)送到連接的手機(jī)App上供用戶隨時查看，當(dāng)用戶要從箱子里拿出任意一個物品，但備忘錄上存儲的照片并不是因此消失，只會在此照片中留下一個明顯的標(biāo)記，以防止用戶忘記之前存放或取出什么東西。

5）設(shè)置智能發(fā)電功能，當(dāng)用戶拉著行李箱行走時，箱子底部滾動的輪子會發(fā)出電能，同時我們在箱體外側(cè)安裝有太陽能板，利用太陽能設(shè)備和電池給履帶提供動力支持，并自帶聚合物鋰電池用于在沒有光照條件下為行李箱提供動力以及給手機(jī)等移動設(shè)備充電，二者將各自發(fā)的電存儲于箱體內(nèi)部電池中。箱體上預(yù)留有手機(jī)充電接口，方便手機(jī)充電。

6）利用藍(lán)牙信號與移動設(shè)備連接，行李箱同時具備紅外線感應(yīng)功能，可自動測試距離并避開障礙物。用戶可以通過手機(jī)實時查看行李箱的位置，當(dāng)用戶與行李箱的距離較近時，例如在過安檢通道時手機(jī)會通過藍(lán)牙與行李箱連接，并且用戶可以通過手機(jī)命令行李箱發(fā)出聲音，幫助用戶快速定位行李箱的位置[6]。距離移動設(shè)備超過三米，行李箱就會自動發(fā)出警報。若行李箱丟失，也可以通過 GPS 技術(shù)，在手機(jī)等一些移動設(shè)備來定位行李箱移動軌跡。

智能行李箱利用紅外傳感器的測距原理來判斷路線前方是否存在障礙物，集成樹莓派控制履帶運轉(zhuǎn)，再配合GPS定位模塊，從而實現(xiàn)行李箱的測距避障、自動上下樓梯、自動報警等功能。

3 硬件設(shè)計

智能行李箱系統(tǒng)，包括電源模塊、智能履帶功能模塊、備忘錄功能模塊、重量檢測功能模塊、GPS定位功能模塊、距離檢測功能模塊、報警功能模塊等。

3.1 備忘錄功能模塊

行李箱上有安裝高速攝像頭和熱釋電傳感器，當(dāng)用戶向箱子里放置物品時，熱釋電傳感器將會檢測到并且同時向控制器發(fā)送數(shù)據(jù)，控制器收到數(shù)據(jù)后解析數(shù)據(jù)，成功后向高速攝像頭發(fā)送拍照指令，此時攝像頭拍到用戶向箱內(nèi)放入的物品，高速攝像頭將拍好的照片經(jīng)過控制器傳到用戶手機(jī)上的App，之后用戶可以通過手機(jī)查看已經(jīng)放入的物品。如果這個物品被取出來的話，可會有效地幫助你記憶，拿出物品時手機(jī)上的照片并不會自動消失，而是會在照片上打上一個明顯的標(biāo)識，從而不會忘記自己取出來了什么東西。

3.2 智能履帶功能模塊

履帶由于重心低、附著系數(shù)大，具有良好的抵抗翻傾和下滑的坡地穩(wěn)定性，同時還具有轉(zhuǎn)彎半徑小的機(jī)動性、爬坡能力強的越野性等特點，對于惡劣地形的適應(yīng)性，我們決定在箱體上安裝有兩條平行履帶，考慮到不同的用戶個體體力上的差異，不同的人在使用本設(shè)備時所需要的爬下樓模式觸發(fā)條件也是不同的，用戶可以通過在App設(shè)置自己的最大承受重量，箱體上安裝有距離傳感器和傾角傳感器，當(dāng)行李箱檢測到運動方向有樓梯時，其內(nèi)部的重力傳感器就會開始檢測此時整個箱體重力的數(shù)據(jù)，當(dāng)此時整個箱體重力的數(shù)據(jù)大于等于用戶所設(shè)置的數(shù)據(jù)時，兩條履帶會同步下放，自動開啟履帶爬下樓模式。