CN107830922A - 用于智能移动行李箱的自称重方法 - Google Patents
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Abstract
公开了用于智能移动行李箱的自称重方法。行李箱的至少一个轮子内安装有电机用于驱动轮子。行李箱还包括微控制器单元用以控制电机向轮子提供驱动力,该方法包括:在电机不向轮子提供驱动力的情况下让行李箱在一平面上自由滑行并确定在此期间轮子的第一加速度;在电机向轮子提供一驱动力的情况下让行李箱在同一平面上行进并确定在此期间轮子的第二加速度;将行李箱的重量确定为对应于所述驱动力除以所述第二加速度与第一加速度之差。利用该方法,无需使用单独的称重装置或引入称重传感器即可对智能移动行李箱称重,克服了现有技术的相关缺点,如需要单独的称重装置或引入称重传感器以及由此导致的增加结构复杂性和成本、可靠性降低等问题。
Description
技术领域
本发明涉及智能移动行李箱,行李箱具有一个或多个轮子,所述轮子中的至少一个轮子内安装有电机,所述电机包括定子、转子和转轴并通过所述转轴连接至其所在的轮子以驱动轮子,所述行李箱包括微控制器单元,所述微控制器单元控制电机向轮子提供驱动力。具体而言,本发明涉及智能移动行李箱的称重。
背景技术
如今行李箱日益成为人们生活中不可缺少的物品。随着科技的不断发展,人们的生活水平逐渐提升,对于行李箱的要求也越来越高,涌现出了具有各种附加功能的行李箱,例如智能行李箱等。
有时,确定装有物品的行李箱的重量是重要的。例如,乘坐飞机时,对行李箱有重量限制;另外,对于超出重量限制的行李箱,会额外收费。目前,对于一般的行李箱,常规的称重方式是采用单独的称重装置例如秤对行李箱称重。对于这样的方式,单独的称重装置是必需。此外,对于较重的行李箱,为称重将行李箱搬到称重装置上和从称重装置取下可能是费力费时的。
传统上的智能行李箱的称重方案一般是在提手或者轮子上加装称重传感器,这样就不可避免地提高了结构复杂性和成本。另外,称重模块本身在箱子行走过程中经受震动,这会降低其使用寿命。
因此,需要一种用于行李箱的改进的称重方法。
发明内容
本发明的目的在于一种针对智能移动行李箱的自称重方法,使得无需使用单独的称重设备,也无需将行李箱搬上搬下,在不增加行李箱结构复杂性和成本的情况下实现对行李箱称重。
根据本发明,提供一种用于智能移动行李箱的自称重方法,所述行李箱具有一个或多个轮子,所述轮子中的至少一个轮子内安装有电机,所述电机包括定子、转子和转轴并通过所述转轴连接至其所在的轮子用于驱动轮子,所述行李箱包括微控制器单元,所述微控制器单元控制电机向轮子提供驱动力,所述方法包括以下步骤:
i)在所述微控制器单元控制电机不向轮子提供驱动力的情况下让所述行李箱在一平面上自由滑行,所述微控制器单元确定在所述自由滑行期间轮子的第一加速度;
ii)在所述微控制器单元控制电机向轮子提供一驱动力的情况下让所述行李箱在所述平面上行进,所述微控制器单元确定在所述行进期间轮子的第二加速度;
iii)所述微控制器单元将所述行李箱的重量确定为对应于所述驱动力除以所述第二加速度与第一加速度之差。
在一个优选实施例中,步骤i)可包括:在第一时刻至第二时刻期间让所述行李箱在一平面上行进,同时所述微控制器单元控制电机不向轮子提供驱动力,其中微控制器单元确定轮子在第一时刻的行进速度、轮子在第二时刻的行进速度以及轮子在第一时刻至第二时刻期间的行进距离,并由此确定轮子在第一时刻至第二时刻期间的第一加速度,其中第二时刻在第一时刻之后。
在该优选实施例中,步骤ii)可包括:在第三时刻至第四时刻期间让所述行李箱在所述平面上行进,同时所述微控制器单元控制电机向轮子提供一驱动力,其中微控制器单元确定轮子在第三时刻的行进速度、轮子在第四时刻的行进速度以及轮子在第三时刻至第四时刻期间的行进距离,并由此确定轮子在第三时刻至第四时刻期间的第二加速度,其中第四时刻在第三时刻之后。
优选地,所述第三时刻在所述第二时刻之后,或者所述第四时刻在所述第一时刻之前。
在一个优选实施例中,所述行李箱包括耦接至所述微控制器单元的电机驱动单元用以驱动所述电机,并包括耦接至所述微控制器单元的电流感测电路用以感测提供至所述电机的电流;所述微控制器单元接收所述电流感测电路所感测的电流并确定所述电机向轮子提供的驱动力,并据此控制所述电机驱动单元驱动所述电机,由此控制所述电机向轮子提供驱动力,其中所述电机向轮子提供的驱动力与所述电流成正比。
在一个优选实施例中,所述定子上安装有霍尔传感器装置,所述转子上周向等间距地安装有构成至少一对磁体的多个磁体,每对磁体包括两个相邻的极性相反的磁体,所述霍尔传感器装置和所述至少一对磁体布置成使得,随着所述转子转动所述霍尔传感器装置输出脉冲,并且所述霍尔传感器装置输出的脉冲数量指示所述转子转动的圈数且因而指示轮子转过的圈数,并且所述微控制器单元包括脉冲计数器和计时器,所述脉冲计数器耦接至所述霍尔传感器装置以对所述霍尔传感器装置输出的脉冲计数。
在该实施例中,在所述步骤i)中:
所述微控制器单元确定轮子在第一时刻的行进速度包括:在第一时刻通过脉冲计数器计数第一数量的脉冲,同时通过计时器对计数第一数量的脉冲所对应的第一时间段计时;以及所述微控制器单元根据第一数量、第一时间段确定轮子的转速,由此确定轮子在第一时刻的行进速度,
所述微控制器单元确定轮子在第二时刻的行进速度包括:在第二时刻通过脉冲计数器计数第二数量的脉冲,同时通过计时器对计数第二数量的脉冲所对应的第二时间段计时;以及所述微控制器单元根据第二数量、第二时间段确定轮子的转速,由此确定轮子在第二时刻的行进速度,
所述微控制器单元确定轮子在第一时刻至第二时刻期间的行进距离包括:通过脉冲计数器对第一时刻至第二时刻期间所述霍尔传感器装置输出的脉冲计数,并据此确定第一时刻至第二时刻期间轮子转过的圈数,由此确定第一时刻至第二时刻期间轮子的行进距离。
在该实施例中,在所述步骤ii)中:
所述微控制器单元确定轮子在第三时刻的行进速度包括:在第三时刻通过脉冲计数器计数第三数量的脉冲,同时通过计时器对计数第三数量的脉冲所对应的第三时间段计时;以及所述微控制器单元根据第三数量、第三时间段确定轮子的转速,由此确定轮子在第三时刻的行进速度,
所述微控制器单元确定轮子在第四时刻的行进速度包括:在第四时刻通过脉冲计数器计数第四数量的脉冲,同时通过计时器对计数第四数量的脉冲所对应的第四时间段计时;以及所述微控制器单元根据第四数量、第四时间段确定轮子的转速,由此确定轮子在第四时刻的行进速度,
所述微控制器单元确定轮子在第三时刻至第四时刻期间的行进距离包括:通过脉冲计数器对第三时刻至第四时刻期间所述霍尔传感器装置输出的脉冲计数,并据此确定第三时刻至第四时刻期间轮子转过的圈数,由此确定第三时刻至第四时刻期间轮子的行进距离。
优选地,在步骤iii)中,所述微控制器单元将行李箱的重量确定为等于所述驱动力除以所述第二加速度与第一加速度之差。
优选地,在步骤ii)中,所述驱动力是恒定大小的。
在本发明的实施例中,上述第一数量、第二数量、第三数量和第四数量可以相等。另外,上述第一数量、第二数量、第三数量和第四数量可以各为1-3中之一。
在一个优选实施例中,所述霍尔传感器装置包括多个霍尔元件,并被配置成使得:对于每个霍尔元件,每当有磁体经过其时,其产生一个脉冲并且所述霍尔传感器装置输出该脉冲。
优选地,所述霍尔元件的数量和所述磁体的数量被选择为使得所述霍尔传感器装置输出36个脉冲或更多个脉冲指示轮子转过一圈。
在一个优选实施例中,所述霍尔传感器装置包括3个或更多个霍尔元件,所述多个磁体构成12对或更多对磁体。
根据本发明,还提供一种用于智能移动行李箱的自称重方法,所述行李箱具有一个或多个轮子,所述轮子中的至少一个轮子内安装有电机,所述电机包括定子、转子和转轴并通过所述转轴连接至其所在的轮子用于驱动轮子,所述行李箱包括微控制器单元,所述微控制器单元控制电机向轮子提供驱动力,所述方法包括以下步骤:
i)在所述微控制器单元控制电机向轮子提供第一驱动力的情况下让所述行李箱在一平面上行进,所述微控制器单元确定在所述行进期间轮子的第一加速度;
ii)在所述微控制器单元控制电机向轮子提供第二驱动力的情况下让所述行李箱在所述平面上行进,所述微控制器单元确定在所述行进期间轮子的第二加速度,其中所述第二驱动力的大小不同于所述第一驱动力的大小;以及
iii)所述微控制器单元根据所述第一驱动力、所述第二驱动力、所述第一加速度和所述第二加速度确定所述行李箱的重量。
特别地,在步骤iii)中,微控制器单元可以将行李箱的重量确定为对应于第二驱动力与第一驱动力之差除以第二加速度与第一加速度之差。
在一个优选实施例中,步骤i)可以包括:在第一时刻至第二时刻期间让所述行李箱在一平面上行进,同时所述微控制器单元控制电机向轮子提供第一驱动力,其中微控制器单元确定轮子在第一时刻的行进速度、轮子在第二时刻的行进速度以及轮子在第一时刻至第二时刻期间的行进距离,并由此确定轮子在第一时刻至第二时刻期间的第一加速度,其中第二时刻在第一时刻之后。
在该优选实施例中,步骤ii)可以包括:在第三时刻至第四时刻期间让所述行李箱在所述平面上行进,同时所述微控制器单元控制电机向轮子提供第二驱动力,其中微控制器单元确定轮子在第三时刻的行进速度、轮子在第四时刻的行进速度以及轮子在第三时刻至第四时刻期间的行进距离,并由此确定轮子在第三时刻至第四时刻期间的第二加速度,其中第四时刻在第三时刻之后。
优选地,所述第三时刻在所述第二时刻之后,或者所述第四时刻在所述第一时刻之前。
在一个优选实施例中,所述行李箱包括耦接至所述微控制器单元的电机驱动单元用以驱动所述电机,并包括耦接至所述微控制器单元的电流感测电路用以感测提供至所述电机的电流;所述微控制器单元接收所述电流感测电路所感测的电流并确定所述电机向轮子提供的驱动力,并据此控制所述电机驱动单元驱动所述电机,由此控制所述电机向轮子提供驱动力,其中所述电机向轮子提供的驱动力与所述电流成正比。
在一个优选实施例中,所述定子上安装有霍尔传感器装置,所述转子上周向等间距地安装有构成至少一对磁体的多个磁体,每对磁体包括两个相邻的极性相反的磁体,所述霍尔传感器装置和所述至少一对磁体布置成使得,随着所述转子转动所述霍尔传感器装置输出脉冲,并且所述霍尔传感器装置输出的脉冲数量指示所述转子转动的圈数且因而指示轮子转过的圈数,其中所述微控制器单元包括脉冲计数器和计时器,所述脉冲计数器耦接至所述霍尔传感器装置以对所述霍尔传感器装置输出的脉冲计数。
在该实施例中,在所述步骤i)中:
所述微控制器单元确定轮子在第一时刻的行进速度包括:在第一时刻通过脉冲计数器计数第一数量的脉冲,同时通过计时器对计数第一数量的脉冲所对应的第一时间段计时;以及所述微控制器单元根据第一数量、第一时间段确定轮子的转速,由此确定轮子在第一时刻的行进速度,
所述微控制器单元确定轮子在第二时刻的行进速度包括:在第二时刻通过脉冲计数器计数第二数量的脉冲,同时通过计时器对计数第二数量的脉冲所对应的第二时间段计时;以及所述微控制器单元根据第二数量、第二时间段确定轮子的转速,由此确定轮子在第二时刻的行进速度,
所述微控制器单元确定轮子在第一时刻至第二时刻期间的行进距离包括:通过脉冲计数器对第一时刻至第二时刻期间所述霍尔传感器装置输出的脉冲计数,并据此确定第一时刻至第二时刻期间轮子转过的圈数,由此确定第一时刻至第二时刻期间轮子的行进距离。
在该实施例中,在所述步骤ii)中,
所述微控制器单元确定轮子在第三时刻的行进速度包括:在第三时刻通过脉冲计数器计数第三数量的脉冲,同时通过计时器对计数第三数量的脉冲所对应的第三时间段计时;以及所述微控制器单元根据第三数量、第三时间段确定轮子的转速,由此确定轮子在第三时刻的行进速度,
所述微控制器单元确定轮子在第四时刻的行进速度包括:在第四时刻通过脉冲计数器计数第四数量的脉冲,同时通过计时器对计数第四数量的脉冲所对应的第四时间段计时;以及所述微控制器单元根据第四数量、第四时间段确定轮子的转速,由此确定轮子在第四时刻的行进速度,
所述微控制器单元确定轮子在第三时刻至第四时刻期间的行进距离包括:通过脉冲计数器对第三时刻至第四时刻期间所述霍尔传感器装置输出的脉冲计数,并据此确定第三时刻至第四时刻期间轮子转过的圈数,由此确定第三时刻至第四时刻期间轮子的行进距离。
在一个优选实施例中,在步骤iii)中,所述微控制器单元将行李箱的重量确定为等于所述第二驱动力与第一驱动力之差除以所述第二加速度与第一加速度之差。
优选地,所述第一驱动力和第二驱动力是恒定大小的。另外,所述第一驱动力和第二驱动力中的一个可以大小为零。
在本发明的实施例中,上述第一数量、第二数量、第三数量和第四数量可以相等。另外,上述第一数量、第二数量、第三数量和第四数量可以各为1-3中之一。
在一个优选实施例中,所述霍尔传感器装置包括多个霍尔元件,并被配置成使得:对于每个霍尔元件,每当有磁体经过其时,其产生一个脉冲并且所述霍尔传感器装置输出该脉冲。
优选地,所述霍尔元件的数量和所述磁体的数量被选择为使得所述霍尔传感器装置输出36个脉冲或更多个脉冲指示轮子转过一圈。
在一个优选实施例中,所述霍尔传感器装置包括3个或更多个霍尔元件,所述多个磁体构成12对或更多对磁体。
利用本发明的方法,无需使用单独的称重装置或引入称重传感器即可对智能移动行李箱称重,相应地克服了现有技术需要单独的称重装置或引入称重传感器以及由此导致的如增加结构复杂性和成本、可靠性降低等问题。
附图说明
图1是示意性示出根据本发明的一示例性优选实施例中一些部件的图。
具体实施方式
应当理解,前述的一般说明和以下的详细说明仅是示例性的和解释性的,而并非是对所附的权利要求的限制。
本发明的基本理念如下:采用现代控制理论,设计控制器和状态观测器,将智能行李箱的重量(质量)作为未知状态进行估计,通过行李箱的加减速估计行李箱的重量。采用本发明,避免了对称重传感器的需要,有助于提高可靠性。
下面对本发明作进一步详细描述。
本发明提出一种针对智能移动行李箱的自称重方法,所述行李箱具有一个或多个轮子,所述轮子中的至少一个轮子内安装有电机,所述电机包括定子、转子和转轴并通过所述转轴连接至其所在的轮子用以驱动轮子转动,所述行李箱包括微控制器单元MCU,所述微控制器单元控制电机向轮子提供驱动力。
例如,行李箱可以具有1-4个轮子或更多个轮子。其中一个轮子内可以安装有电机,或者两个或更多个轮子内可安装有电机。
行李箱可以包括电机驱动单元,用于向电机提供驱动电流以使电机运作。例如,电机可由电机驱动单元中的MOS管驱动。电机可以已知的原理运作,可通过已知的驱动线路驱动;这里不对此进行赘述。当然,本申请的申请日之后出现的电机也适用于本发明所涉及的行李箱。
提供给电机的电流可通过电流测量电路感测并提供给微控制器单元,微控制器单元根据所感测的电流可以确定电机向轮子提供的驱动力。该驱动力可与所感测的电流成正比,例如等于所感测的电流乘以一个系数,该系数可以是电机特定的,取决于电机本身。例如,电流测量电路可以是微控制器单元的一部分,或者可以是电机驱动单元的一部分。
例如,电机驱动单元可设置有这样的电流测量电路用以将所感测的电流作为模拟电流信号输出,微控制器单元可以设置有一个模数转换器,用于将电流测量电路输出的模拟电流信号转换成数字信号。微控制器单元根据该数字信号确定电机向轮子提供的驱动力。
另外,电机可以基于电流测量电路所感测的电流来控制电机驱动电路,以使电机驱动电路向电机提供适当的电流,由此控制电机向轮子提供所需的驱动力。例如,微控制器单元可以包括脉冲宽度调制(PWM)单元,该脉冲宽度调制单元耦接至MOS管驱动器用以控制MOS管驱动器;由此,微控制器单元控制电机驱动电路向电机提供电流。
总体而言,本发明的自称重方法可包括以下步骤。
步骤1:在电机不向轮子提供驱动力的情况下,让行李箱在一平面例如地面上自由滑行,并且微控制器单元可以确定在自由滑行期间轮子的第一加速度。
步骤2:让电机向轮子提供一驱动力F一持续时间使得行李箱在同一平面上行进,并且微控制器单元可以确定在此行进期间轮子的第二加速度。
步骤3:微控制器单元根据第一加速度、第二加速度以及驱动力的大小确定行李箱的质量。
根据本申请的教导,本领域技术人员会理解的是,在上述步骤1和步骤2中,微控制器单元可以根据情况以多种不同方式确定轮子的加速度;下面仅略举一二进行说明,以下的描述仅是解释性的而绝非限制性的。
例如,在步骤1中,微控制器单元可以确定在自由滑行期间两个不同时刻行李箱的行进速度以及这两个时刻之间的时段内行李箱的行进距离,据此确定在自由滑行期间轮子的第一加速度。
在步骤2中,微控制器单元可以确定在提供驱动力期间两个不同时刻行李箱的行进速度以及这两个时刻之间的时段内行李箱的行进距离,据此确定在此期间轮子的第二加速度。
步骤2可以在步骤1之前或之后执行。
步骤2中的驱动力可以是恒定大小的。
在步骤1和步骤2中,微控制器单元均可以多种方式确定两个时刻行李箱的行进速度以及这两个时刻之间的时段内行李箱的行进距离。
例如,电机的定子上可安装有霍尔传感器装置。电机的转子上可周向等间距地安装有构成至少一对磁体的多个磁体,每对磁体包括两个相邻的极性相反的磁体。所述霍尔传感器装置和所述至少一对磁体布置成使得,随着所述转子转动所述霍尔传感器装置输出脉冲,并且所述霍尔传感器装置输出的脉冲数量指示所述转子转过的圈数且因而指示轮子转过的圈数。例如,霍尔传感器装置可以包括一个或多个霍尔元件,并布置成使得:对于每个霍尔元件,每当有磁体经过其时,其产生一个脉冲且霍尔传感器装置输出该脉冲。例如,霍尔传感器装置可以包括三个霍尔元件,定子上共安装有12对磁体;这样,霍尔传感器装置输出36个脉冲(包括72次跳变)代表轮子转过一圈。
利用霍尔元件与永磁体之间的交互(相对运动)产生脉冲信号的原理和相关电路可以是本领域已知的,这里不作赘述。
微控制器单元可以包括脉冲计数器和定时器,脉冲计数器耦接至霍尔传感器装置用以对其输出的脉冲计数,定时器用于计时。
例如,假设步骤1中的两个时刻分别为T1和T2,这两个时刻行李箱的滑行速度分别为V1和V2。微控制器单元可以在时刻T1通过脉冲计数器计数第一数量N1的脉冲(例如1-3个脉冲),通过计时器对计数第一数量的脉冲所对应的第一时间段计时;于是,微控制器单元根据第一数量、第一时间段确定轮子的转速,由此确定轮子在第一时刻的滑行速度V1。微控制器单元可以在时刻T2通过脉冲计数器计数第二数量N2的脉冲(例如1-3个脉冲),通过计时器对计数第二数量的脉冲所对应的第二时间段计时;于是,微控制器单元根据第二数量、第二时间段确定轮子的转速,由此确定轮子在第二时刻的滑行速度V2。轮子的转速乘以轮子的周长即可得到轮子的滑行速度。
另外,在步骤1中,微控制器单元可以通过脉冲计数器对两个时刻之间产生的脉冲计数,由此确定这两个时刻之间轮子转过的圈数并由此确定这两个时刻之间轮子的滑行距离X1。
此外,在步骤1中,微控制器单元根据这两个时刻轮子的滑行速度以及轮子在这两个时刻之间的滑行距离,可以确定第一加速度a1。
具体地,V1、V2和X1满足以下关系:V2 2-V1 2=2a1X1;在已知V1、V2和X1的情况下,可以计算得到a1的值。
类似地,假设步骤2中的两个时刻分别为T3和T4,这两个时刻行李箱的行进速度分别为V3和V4。微控制器单元可以在时刻T3通过脉冲计数器计数第三数量N3的脉冲(例如1-3个脉冲),通过计时器对计数第三数量的脉冲所对应的第三时间段计时;于是,微控制器单元根据第三数量、第三时间段确定轮子的转速,由此确定轮子在时刻T3的行进速度V3。微控制器单元可以在时刻T4通过脉冲计数器计数第四数量N4的脉冲(例如1-3个脉冲),通过计时器对计数第四数量的脉冲所对应的第四时间段计时;于是,微控制器单元根据第四数量、第四时间段确定轮子的转速,由此确定轮子在第四时刻的行进速度V4。轮子的转速乘以轮子的周长即可得到轮子的行进速度。
另外,在步骤2中,微控制器单元可以通过脉冲计数器对两个时刻之间产生的脉冲计数,由此确定这两个时刻之间轮子转过的圈数并由此确定这两个时刻之间轮子的行进距离X2。
此外,在步骤2中,微控制器单元根据这两个时刻轮子的行进速度以及轮子在这两个时刻之间的行进距离,可以确定第二加速度a2。
具体地,V3、V4和X2满足以下关系:V4 2-V3 2=2a2X2;在已知V3、V4和X2的情况下,可以计算得到a2的值。
相应地,在步骤3中,微控制器单元根据第一加速度a1、第二加速度a2以及驱动力F的大小确定行李箱的质量。
具体地,假设行李箱的质量(重量)为m,行李箱在平面上行进时所经受的摩擦力的大小(绝对值)为f。在步骤1中没有驱动力被提供至行李箱轮子的情况下,有a1=-f/m;在步骤2中驱动力F(不为零)被提供至行李箱轮子的情况下,有a2=(F-f)/m。由此可以得到,m=F/(a2-a1);F、a1和a2是已知的,即可确定行李箱的质量m。
图1示意性示出了上文涉及的相关部件,这些部件的交互如上文所述。
可替代地,本发明的自称重方法可包括以下步骤:
步骤1’:在微控制器单元控制电机向轮子提供第一驱动力F1的情况下让行李箱在一平面上行进,微控制器单元确定在所述行进期间轮子的第一加速度;
步骤2’:在微控制器单元控制电机向轮子提供第二驱动力F2的情况下让行李箱在同一平面上行进,微控制器单元确定在所述行进期间轮子的第二加速度,其中所述第二驱动力的大小不同于所述第一驱动力的大小;以及
步骤3’:所述微控制器单元根据所述第一驱动力、所述第二驱动力、所述第一加速度和所述第二加速度确定所述行李箱的重量。
根据本申请的教导,本领域技术人员会理解的是,在上述步骤1’和步骤2’中,微控制器单元可以根据情况以多种不同方式确定轮子的加速度;下面仅略举一二进行说明,以下的描述仅是解释性的而绝非限制性的。
例如,在步骤1’中,微控制器单元可以确定在提供第一驱动力期间两个不同时刻行李箱的行进速度以及这两个时刻之间的时段内行李箱的行进距离,据此确定在此期间轮子的第一加速度。
在步骤2’中,微控制器单元可以确定在提供第二驱动力期间两个不同时刻行李箱的行进速度以及这两个时刻之间的时段内行李箱的行进距离,据此确定在此期间轮子的第二加速度。
步骤2’可以在步骤1’之前或之后执行。
步骤1’和步骤2’中的驱动力均可以是恒定大小的。
在步骤1’和步骤2’中,微控制器单元均可以多种方式确定两个时刻行李箱的行进速度以及这两个时刻之间的时段内行李箱的行进距离。
例如,电机的定子上可安装有霍尔传感器装置。电机的转子上可周向等间距地安装有构成至少一对磁体的多个磁体,每对磁体包括两个相邻的极性相反的磁体。所述霍尔传感器装置和所述至少一对磁体布置成使得,随着所述转子转动所述霍尔传感器装置输出脉冲,并且所述霍尔传感器装置输出的脉冲数量指示所述转子转过的圈数且因而指示轮子转过的圈数。例如,霍尔传感器装置可以包括一个或多个霍尔元件,并布置成使得:对于每个霍尔元件,每当有磁体经过其时,其产生一个脉冲且霍尔传感器装置输出该脉冲。例如,霍尔传感器装置可以包括三个霍尔元件,定子上共安装有12对磁体;这样,霍尔传感器装置输出36个脉冲(包括72次跳变)代表轮子转过一圈。
微控制器单元可以包括脉冲计数器和定时器,脉冲计数器耦接至霍尔传感器装置用以对其输出的脉冲计数,定时器用于计时。
例如,假设步骤1’中的两个时刻分别为T1’和T2’,这两个时刻行李箱的滑行速度分别为V1’和V2’。微控制器单元可以在时刻T1’通过脉冲计数器计数第一数量N1’的脉冲(例如1-3个脉冲),通过计时器对计数第一数量的脉冲所对应的第一时间段计时;于是,微控制器单元根据第一数量、第一时间段确定轮子的转速,由此确定轮子在第一时刻的行进速度V1’。微控制器单元可以在时刻T2’通过脉冲计数器计数第二数量N2’的脉冲(例如1-3个脉冲),通过计时器对计数第二数量的脉冲所对应的第二时间段计时;于是,微控制器单元根据第二数量、第二时间段确定轮子的转速,由此确定轮子在第二时刻的行进速度V2’。轮子的转速乘以轮子的周长即可得到轮子的滑行速度。
另外,在步骤1’中,微控制器单元可以通过脉冲计数器对两个时刻之间产生的脉冲计数,由此确定这两个时刻之间轮子转过的圈数并由此确定这两个时刻之间轮子的行进距离X1’。
此外,在步骤1’中,微控制器单元根据这两个时刻轮子的行进速度以及轮子在这两个时刻之间的行进距离,可以确定第一加速度a1’。
具体地,V1’、V2’和X1’满足以下关系:V2’2-V1’2=2a1’X1’;在已知V1’、V2’和X1’的情况下,可以计算得到a1’的值。
类似地,假设步骤2’中的两个时刻分别为T3’和T4’,这两个时刻行李箱的行进速度分别为V3’和V4’。微控制器单元可以在时刻T3’通过脉冲计数器计数第三数量N3’的脉冲(例如1-3个脉冲),通过计时器对计数第三数量的脉冲所对应的第三时间段计时;于是,微控制器单元根据第三数量、第三时间段确定轮子的转速,由此确定轮子在时刻T3’的行进速度V3’。微控制器单元可以在时刻T4’通过脉冲计数器计数第四数量N4’的脉冲(例如1-3个脉冲),通过计时器对计数第四数量的脉冲所对应的第四时间段计时;于是,微控制器单元根据第四数量、第四时间段确定轮子的转速,由此确定轮子在第四时刻的行进速度V4’。轮子的转速乘以轮子的周长即可得到轮子的行进速度。
另外,在步骤2’中,微控制器单元可以通过脉冲计数器对两个时刻之间产生的脉冲计数,由此确定这两个时刻之间轮子转过的圈数并由此确定这两个时刻之间轮子的行进距离X2’。
此外,在步骤2’中,微控制器单元根据这两个时刻轮子的行进速度以及轮子在这两个时刻之间的行进距离,可以确定第二加速度a2’。
具体地,V3’、V4’和X2’满足以下关系:V4’2-V3’2=2a2’X2’;在已知V3’、V4’和X2’的情况下,可以计算得到a2’的值。
相应地,在步骤3’中,微控制器单元根据第一加速度a1’、第二加速度a2’以及第一驱动力F1和第二驱动力F2的大小确定行李箱的质量。
具体地,假设行李箱的质量(重量)为m’,行李箱在平面上行进时所经受的摩擦力的大小(绝对值)为f’。在步骤1’中驱动力F1被提供至行李箱轮子的情况下,有a1’=(F1-f’)/m’;在步骤2中驱动力F2被提供至行李箱轮子的情况下,有a2’=(F2-f’)/m’。由此可以得到,m’=(F2-F1)/(a2’-a1’);F1、F2、a1’和a2’是已知的,即可确定行李箱的质量m’。
尽管已经详细地说明了示例实施例,前述说明在所有方面都是说明性的而不是限制性的。应当理解,可以设计出多个其它改型和变体而不偏离示例实施例的范围,这些都落入本发明的保护范围。因此,本发明的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.用于智能移动行李箱的自称重方法,所述行李箱具有一个或多个轮子,所述轮子中的至少一个轮子内安装有电机,所述电机包括定子、转子和转轴并通过所述转轴连接至其所在的轮子用于驱动轮子,所述行李箱包括微控制器单元,所述微控制器单元控制电机向轮子提供驱动力,所述方法包括以下步骤:
i)在所述微控制器单元控制电机不向轮子提供驱动力的情况下让所述行李箱在一平面上自由滑行,所述微控制器单元确定在所述自由滑行期间轮子的第一加速度;
ii)在所述微控制器单元控制电机向轮子提供一驱动力的情况下让所述行李箱在所述平面上行进,所述微控制器单元确定在所述行进期间轮子的第二加速度;以及
iii)所述微控制器单元将所述行李箱的重量确定为对应于所述驱动力除以所述第二加速度与第一加速度之差。
2.根据权利要求1所述的用于智能移动行李箱的自称重方法,其中:
步骤i)包括:在第一时刻至第二时刻期间让所述行李箱在一平面上行进,同时所述微控制器单元控制电机不向轮子提供驱动力,其中微控制器单元确定轮子在第一时刻的行进速度、轮子在第二时刻的行进速度以及轮子在第一时刻至第二时刻期间的行进距离,并由此确定轮子在第一时刻至第二时刻期间的第一加速度,其中第二时刻在第一时刻之后;
ii)在第三时刻至第四时刻期间让所述行李箱在所述平面上行进,同时所述微控制器单元控制电机向轮子提供一驱动力,其中微控制器单元确定轮子在第三时刻的行进速度、轮子在第四时刻的行进速度以及轮子在第三时刻至第四时刻期间的行进距离,并由此确定轮子在第三时刻至第四时刻期间的第二加速度,其中第四时刻在第三时刻之后。
3.根据权利要求1所述的用于智能移动行李箱的自称重方法,其中所述第三时刻在所述第二时刻之后,或者所述第四时刻在所述第一时刻之前。
4.根据权利要求1所述的用于智能移动行李箱的自称重方法,其中所述行李箱包括耦接至所述微控制器单元的电机驱动单元用以驱动所述电机,并包括耦接至所述微控制器单元的电流感测电路用以感测提供至所述电机的电流,
所述微控制器单元接收所述电流感测电路所感测的电流并确定所述电机向轮子提供的驱动力,并据此控制所述电机驱动单元驱动所述电机,由此控制所述电机向轮子提供驱动力,其中所述电机向轮子提供的驱动力与所述电流成正比。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的用于智能移动行李箱的自称重方法,其中所述定子上安装有霍尔传感器装置,所述转子上周向等间距地安装有构成至少一对磁体的多个磁体,每对磁体包括两个相邻的极性相反的磁体,所述霍尔传感器装置和所述至少一对磁体布置成使得,随着所述转子转动所述霍尔传感器装置输出脉冲,并且所述霍尔传感器装置输出的脉冲数量指示所述转子转动的圈数且因而指示轮子转过的圈数,其中所述微控制器单元包括脉冲计数器和计时器,所述脉冲计数器耦接至所述霍尔传感器装置以对所述霍尔传感器装置输出的脉冲计数,
其中在所述步骤i)中,
所述微控制器单元确定轮子在第一时刻的行进速度包括:在第一时刻通过脉冲计数器计数第一数量的脉冲,同时通过计时器对计数第一数量的脉冲所对应的第一时间段计时;以及所述微控制器单元根据第一数量、第一时间段确定轮子的转速,由此确定轮子在第一时刻的行进速度,
所述微控制器单元确定轮子在第二时刻的行进速度包括:在第二时刻通过脉冲计数器计数第二数量的脉冲,同时通过计时器对计数第二数量的脉冲所对应的第二时间段计时;以及所述微控制器单元根据第二数量、第二时间段确定轮子的转速,由此确定轮子在第二时刻的行进速度,
所述微控制器单元确定轮子在第一时刻至第二时刻期间的行进距离包括:通过脉冲计数器对第一时刻至第二时刻期间所述霍尔传感器装置输出的脉冲计数,并据此确定第一时刻至第二时刻期间轮子转过的圈数,由此确定第一时刻至第二时刻期间轮子的行进距离,
其中在所述步骤ii)中,
所述微控制器单元确定轮子在第三时刻的行进速度包括:在第三时刻通过脉冲计数器计数第三数量的脉冲,同时通过计时器对计数第三数量的脉冲所对应的第三时间段计时;以及所述微控制器单元根据第三数量、第三时间段确定轮子的转速,由此确定轮子在第三时刻的行进速度,
所述微控制器单元确定轮子在第四时刻的行进速度包括:在第四时刻通过脉冲计数器计数第四数量的脉冲,同时通过计时器对计数第四数量的脉冲所对应的第四时间段计时;以及所述微控制器单元根据第四数量、第四时间段确定轮子的转速,由此确定轮子在第四时刻的行进速度,
所述微控制器单元确定轮子在第三时刻至第四时刻期间的行进距离包括:通过脉冲计数器对第三时刻至第四时刻期间所述霍尔传感器装置输出的脉冲计数,并据此确定第三时刻至第四时刻期间轮子转过的圈数,由此确定第三时刻至第四时刻期间轮子的行进距离。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的用于智能移动行李箱的自称重方法,其中在步骤iii)中,所述微控制器单元将行李箱的重量确定为等于所述驱动力除以所述第二加速度与第一加速度之差。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的用于智能移动行李箱的自称重方法,其中所述驱动力是恒定大小的。
8.根据权利要求1-4中任一项所述的用于智能移动行李箱的自称重方法,其中所述第一数量、第二数量、第三数量和第四数量相等,和/或所述第一数量、第二数量、第三数量和第四数量各为1-3中之一。
9.根据权利要求1-4中任一项所述的用于智能移动行李箱的自称重方法,其中所述霍尔传感器装置包括多个霍尔元件,并被配置成使得:对于每个霍尔元件,每当有磁体经过其时,其产生一个脉冲并且所述霍尔传感器装置输出该脉冲。
10.根据权利要求9所述的用于智能移动行李箱的自称重方法,其中所述霍尔元件的数量和所述磁体的数量被选择为使得所述霍尔传感器装置输出36个脉冲或更多个脉冲指示轮子转过一圈,
优选地,所述霍尔传感器装置包括3个或更多个霍尔元件,所述多个磁体构成12对或更多对磁体。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20180323 |
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