CN108236180A - 智能行李箱及其运行控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能行李箱，包括箱体、电源、设置于箱体底部的自平衡体及主动轮，所述自平衡体包括通电后相对所述主动轮保持自平衡的自平衡控制系统。本发明的智能行李箱安装有保持自平衡的自平衡控制系统。自平衡控制系统可以实现智能行李箱通电后的自平衡状态。

Description

智能行李箱及其运行控制方法

技术领域

本发明涉及一种行李箱，尤其涉及一种具有自平衡功能的智能行李箱。

背景技术

现有技术中有一种通电后不倒的电动平衡车，这种车通过安装于车体内部的自平衡控制系统检测平衡车的运行姿态来维持车体在运行方向上的平衡。市面上的电动行李箱，通过电机驱动滚轮移动，电动行李箱在移动过程中可能会因地势的影响或者因重心偏高的原因，容易导致电动行李箱倾倒。因此，有必要提供一种具有自平衡功能的智能行李箱。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种具有自平衡功能的智能行李箱。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种智能行李箱，包括箱体、电源、与箱体相固定设置的自平衡控制系统及设置于箱体底部的主动轮。

相较于现有技术本发明具有如下有益效果：本发明的智能行李箱安装有保持自平衡的自平衡控制系统。自平衡控制系统开启后实现智能行李箱运行的自平衡状态。

优选地，所述智能行李箱包括一设置于箱体底部的自平衡体，所述自平衡控制系统设置于该自平衡体内。

优选的，所述主动轮的数量为两个，且分别通过轮轴连接于所述自平衡体上。

优选的，所述两主动轮采用为轮毂电机车轮。

优选的，所述箱体底部的前侧和/或后侧安装有脚轮，所述脚轮的尺寸小于主动轮的尺寸。

优选的，所述自平衡体上直接或间接固定连接有拉杆承接体。

进一步的，所述箱体上设置有的摄像模块，所述摄像模块包括能够透过箱体摄像的摄像头及连接所述摄像头的图像处理模块。

本发明提供一种智能行李箱的运行控制方法，包括：开启自平衡控制系统；所述摄像头采集跟踪目标的图像；基于所述跟踪目标的图像，获取对目标跟踪的视觉跟踪信息；智能行李箱追踪视觉跟踪信息运行。

优选的，所述跟踪目标附有用于发射无线信号的信号发射模块，智能行李箱的运行控制方法进一步包括：检测所述跟踪目标的信号发射模块发射的无线信号；获取跟踪目标的信号跟踪信息；结合所述视觉跟踪信息及所述信号跟踪信息，确定所述跟踪目标的最终跟踪信息；智能行李箱追踪最终跟踪信息运行。

本发明另提供一种智能行李箱的运行控制方法，跟踪目标附有用于发射无线信号的信号发射模块，智能行李箱的运行控制方法包括：开启自平衡控制系统；检测所述跟踪目标的信号发射模块发射的无线信号；获取跟踪目标的信号跟踪信息；智能行李箱追踪信号跟踪信息运行。

附图说明

图1为本发明智能行李箱的立体示意图；

图2为智能行李箱的内部示意图；

图3为本发明智能行李箱的视觉跟踪运行控制方法的流程图；

图4为本发明智能行李箱的无线信号跟踪运行控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作详细的说明，而非对本发明的保护范围限制。

参阅图1及图2，本发明的智能行李箱包括：箱体1、电源、设置于箱体1底部的自平衡体2、以及设置于箱体1上的摄像模块3。摄像模块3包括能够透过箱体摄像的摄像头及连接所述摄像头的图像处理模块。箱体底部设置有两主动轮4和两脚轮5。两主动轮4分别通过轮轴连接于自平衡体2上，两主动轮4采用为轮毂电机车轮。自平衡体2内设置有通电后相对两主动轮4保持自平衡的自平衡控制系统。自平衡体2上直接固定连接有拉杆承接体6，当然自平衡体2亦可以通过其他连接体间接固定连接于拉杆承接体6。当然在其他的实施方式中，也可以不设置自平衡体，自平衡控制系统直接设置于箱体上。

两脚轮5分别安装于箱体底部的前侧和后侧，脚轮5可从动于两主动轮4。脚轮5优选为万向轮。脚轮的尺寸设置为小于轮毂电机车轮的尺寸，使得智能行李箱在平衡模式下运行时，两脚轮5离开地面，以避免干涉自平衡控制。两脚轮5还有利于智能行李箱在静态状态下配合两主动轮4共同支撑智能行李箱。当然在其他实施例中，脚轮5可仅安装于箱体底部的前侧或后侧。

自平衡控制系统包括用以检测智能行李箱运行姿态的陀螺仪。智能行李箱在移动过程中，自平衡控制系统可根据陀螺仪检测的偏转和倾斜的转动角速度，经分析处理后运算出适当的指令传递给两轮毂电机车轮，控制两轮毂电机转动实现智能行李箱运行的平衡状态。

使用者亦可以通过安装于智能行李箱上的语音交互系统开启智能行李箱。在其他实施方式中，语音交互系统亦可以连接于两轮毂电机，若自平衡控制系统在关闭的情况下，使用者可以通过语音控制智能行李箱移动。智能行李箱前侧或后侧的脚轮5从动于主动轮4一起转动。

当然，使用者亦可以通过安装于手机上的APP程序开启智能行李箱；在自平衡控制系统在关闭的情况下，使用者还可以通过APP程序控制智能行李箱的移动与转向。

本实施例中，智能行李箱可通过视觉跟踪和/或无线信号跟踪的方式跟随跟踪目标移动。跟踪目标为使用智能行李箱的使用者。

智能行李箱通过无线信号跟踪时，跟踪目标附有用于发射无线信号的信号发射模块。箱体的不同位置处分别安装有第一信号接收器和第二信号接收器。具体的，智能行李箱的左右侧分别安装有第一信号接收器和第二信号接收器，与第一信号接收器和第二信号接收器连接的信号处理模块。当然在其他实施例中亦可以增加信号接收器的数量，可提高信号处理模块计算准确率。

参阅图3，本实施例智能行李箱的运行控制方法，包括如下步骤：

步骤S1，开启自平衡控制系统；

步骤S2，所述摄像头采集跟踪目标的图像；

步骤S3，基于所述跟踪目标的图像，获取对目标跟踪的视觉跟踪信息；

步骤S4，智能行李箱追踪视觉跟踪信息运行。

具体的，步骤S1中使用者手动开启智能行李箱，使得电源能够给自平衡控制系统和两轮毂电机提供电能。自平衡控制系统控制两轮毂电机转动，并使得智能行李箱保持平衡状态。智能行李箱前后侧的两脚轮相应的分离于地面。

在其他实施例中，使用者可以通过安装于智能行李箱上的语音交互系统开启智能行李箱；当然，使用者亦可以通过安装于手机上的APP程序开启智能行李箱。

步骤S2中，安装于箱体上的摄像头连续性的摄取使用者的移动图像，移动图像被传送至与摄像头连接的图像处理模块。移动图像可以连续性的一帧一帧的传送至图像处理模块，亦可以按照周期性的相隔时间传送至图像处理模块。周期性的相隔时间是指任意两个相邻时间范围的间隔时间相等。有利于图像处理模块解析出周期性的图像特征。

图像特征包括使用者的轮廓特征、色彩特征、图案特征以及智能行李箱相对于使用者的距离特征、角度特征等。

使用者作为摄像头的跟踪目标，智能行李箱跟随使用者移动，摄像头对使用者进行目标跟踪，并将摄取的当前帧图像传送至图像处理模块。

使用者主要指人类。当然在其他实施例中，智能行李箱亦可以跟随其他具有生命的动物移动，例如：狗、猫等；当然智能行李箱亦可以跟随其他移动设备移动，其他移动设备可以为另一智能行李箱，使得多个智能行李箱一起跟随使用者移动。

步骤S3中，图像处理模块对接受的移动图像进行分析处理，可以获得视觉跟踪信息。视觉跟踪信息包括智能行李箱相对于使用者的距离和/或角度，和/或轮廓面积占比等相对位置信息。

图像处理模块根据当前帧摄取图像解析出使用者在当前摄取图像中的成像位置、成像角度、成像面积等当前帧图像数据，结合图像处理模块之前解析的成像位置、成像角度、成像面积等参考图像数据，将当前帧图像数据与参考图像数据进行相似度比较，可以根据轮廓特征、角度特征、图案特征等进行相似度比较，从当前帧图像中选择相似度最大的那个特征为使用者在当前帧图像中的位置，那个特征为轮廓特征或角度特征或图案特征以及其结合，那个特征亦为智能行李箱在后续跟踪时的跟踪目标。有利于智能行李箱跟随使用者移动。上述参考图像数据为图像处理模块解析上一帧摄取图像的图像数据，亦可以为上一周期摄取图像的图像数据，或者为图像处理模块解析的相对于当前帧图像之前的所有的图像数据。

图像处理模块将当前帧图像数据进行保存，并作为下一帧摄取图像或下一周期摄取图像的参考图像数据；同时，图像处理模块对每一图像数据进行在线学习，并根据移动的当前环境更新参考图像数据。图像处理模块在进行相似度比较时，优选的采用更新参考图像数据与下一帧摄取图像或下一周期摄取图像的图像数据进行相似度比较；当移动环境瞬间变化，例如使用者进入一个光线较强的区域，可能会出现根据更新参考图像数据无法进行比较相似度最大的特征，容易导致图像处理模块无法获取使用者位置的情况，此时图像处理模块可以将下一帧摄取图像或下一周期摄取图像的图像数据与之前所有的图像数据进行相似度比较。以提高图像处理模块获取使用者位置的成功率。

图像处理模块将轮廓特征、角度特征、图案特征等多个特征进行结合，并用于相似度比较时，根据每个特征值在更新参考图像数据中的权重比例确定每个特征值的置信度。将各个特征值的置信度进行加权以确定当前帧图像数据与更新参考图像数据的相似度。进一步的提高图像处理模块获取使用者位置的成功率。

在其他实施例中，智能行李箱安装有报警装置。当图像处理模块无法获取使用者的位置时，图像处理模块发送信号至报警装置以发出警报提示使用者当前智能行李箱无法跟随使用者移动。

步骤S4中，图像处理模块根据相似度比较结果，分析出智能行李箱相对于使用者的相对距离和/或角度。图像处理模块将相对距离和/或角度的分析数据传送至自平衡控制系统。智能行李箱与使用者之间设定有预设距离和预设角度。例如预设距离在1.5米至2米之间；预设角度为0度。

智能行李箱跟随使用者移动的过程中，自平衡控制系统分别将相对距离和预设距离、相对角度和预设角度进行比较计算；同时，自平衡控制系统结合陀螺仪检测的偏转和倾斜的转动角速度，以运算出适当的指令传递给两轮毂电机车轮。相对距离大于预设距离时，则提高两轮毂电机的转速；反之则降低两轮毂电机的转速。相对角度偏离预设角度时，则计算出不同的转速指令分别传达给两轮毂电机车轮，使得两轮毂电机转速不同以改变智能行李箱的转向角度，进而调整智能行李箱相对于使用者的角度符合预设角度。智能行李箱通过自平衡控制系统控制两轮毂电机转动以实现对使用者的追踪，亦能保持智能行李箱运行的平衡状态。

本实施例不仅可以通过视觉跟踪的方式控制智能行李箱运行，还可以通过无线信号跟踪的方式控制智能行李箱运行。具体的智能行李箱的运行控制方法，参阅图4，包括如下步骤：

步骤S10，开启自平衡控制系统；

步骤S20，检测所述跟踪目标的信号发射模块发射的无线信号；

步骤S30，获取对目标跟踪的信号跟踪信息；

步骤S40，智能行李箱追踪信号跟踪信息运行。

具体的，步骤S10中使用者手动开启智能行李箱，使得电源能够给自平衡控制系统和两轮毂电机提供电能。自平衡控制系统控制两轮毂电机转动，并使得智能行李箱保持平衡状态。智能行李箱前后侧的两脚轮相应的分离于地面。

在其他实施例中，使用者可以通过安装于智能行李箱上的语音交互系统开启智能行李箱；当然，使用者亦可以通过安装于手机上的APP程序开启智能行李箱。

步骤S20中，安装于跟踪目标上的信号发射模块连续性的发出无线信号，不同位置处的第一信号接收器和第二信号接收器同时检测并接收信号发射模块发射的无线信号，两个不同信息的无线信号传送至信号处理模块。

跟踪目标为使用智能行李箱的人类。当然在其他实施例中，智能行李箱亦可以跟随其他具有生命的动物移动，例如：狗、猫等；当然智能行李箱亦可以跟随其他移动设备移动，其他移动设备可以为另一智能行李箱，使得多个智能行李箱一起跟随使用者移动。

步骤S30中，信号处理模块根据两个不同信息的无线信号，可以获得信号跟踪信息。信号跟踪信息包括智能行李箱相对于使用者的距离和/或接收方向的相对位置信息，以及接收信号的时长信息。

信号处理模块根据两个不同信息的无线信号，结合接收到无线信号的信号强度和/或接收功率，再结合信号发射模块的发射强度和/或发射功率，可以计算出智能行李箱相对于使用者的距离和/或角度。

本实施例中，无线信号采用为UWB信号，UWB（Ultra Wideband）是一种无载波通信技术，利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。可利用其亚纳秒级超窄脉冲来做近距离精确室内定位或目标跟踪，具有抗干扰性能强、无载波、设备发射功率低及跟踪精度高等特点。当然在其他实施例中，无线信号还可以为其他无线信号，如红外线信号、射频信号等。

在其他实施例中，智能行李箱安装有报警装置。当信号处理模块无法接收信号发射模块发出的无线信号时，信号处理模块发送信号至报警装置以发出警报提示使用者当前智能行李箱无法跟随使用者移动。

步骤S40中，信号处理模块将智能行李箱相对于使用者的距离和/或角度的分析数据传送至自平衡控制系统。智能行李箱与使用者之间设定有预设距离和预设角度。例如预设距离在1.5米至2米之间；预设角度为0度。智能行李箱与使用者之间处于预设距离内设有一预设信号接收强度；智能行李箱正对于使用者时，相对角度等于预设角度，且预设信号接收强度，以及两信号接收器接收无线信号的时长一致。

智能行李箱跟随使用者移动的过程中，若两信号接收器当前接收的信号强度低于预设信号接收强度，则说明智能行李箱相对于使用者的距离超过预设的2米距离，智能行李箱远离于使用者；若两信号接收器当前接收的信号强度高于预设信号接收强度，则说明智能行李箱相对于使用者的距离低于预设的1.5米距离，智能行李箱趋近于使用者。

另外，智能行李箱若倾斜于使用者时，两信号接收器当前接收无线信号的时长不一致，此时相对角度不等于预设角度。

本实施例中，第一信号接收器和第二信号接收器分别安装于智能行李箱的左右两侧。在理想状态下，智能行李箱跟随使用者移动时，智能行李箱正对着使用者，使得第一信号接收器和第二信号接收器接收无线信号的时长、接收的信号强度一致。即智能行李箱相对于使用者的相对距离处于预设距离内，相对角度等于预设角度。

智能行李箱跟随使用者移动的过程中，自平衡控制系统分别将当前信号接收强度和预设信号接收强度，以及两信号接收器接收无线信号的时长进行比较计算；同时，自平衡控制系统结合陀螺仪检测的偏转和倾斜的转动角速度，以运算出适当的指令传递给两轮毂电机车轮。当前信号接收强度大于预设信号接收强度时，则提高两轮毂电机的转速；反之则降低两轮毂电机的转速。两信号接收器当前接收无线信号的时长不一致时，则计算出不同的转速指令分别传达给两轮毂电机车轮，使得两轮毂电机转速不同以改变智能行李箱的转向角度，进而调整智能行李箱相对于使用者的角度符合预设角度。智能行李箱通过自平衡控制系统控制两轮毂电机转动以实现对使用者的追踪，亦能保持智能行李箱运行的平衡状态。

本实施例中，视觉跟踪的运行控制方法通过摄像头摄取使用者的移动图像信息以及经过图像分析获取的视觉跟踪信息，使得智能行李箱跟随使用者移动。无线信号跟踪的运行控制方法通过两信号接收器接收安装于使用者身上的信号发射模块发出的无线信号，以及经过信号分析获取的无线信号跟踪信息，使得智能行李箱跟随使用者移动。上述两种智能行李箱的运行控制方法可以分别控制智能行李箱运行；亦可以共同控制智能行李箱运行。通过视觉跟踪和无线信号跟踪各自的跟踪特长和优势，视觉跟踪和无线信号跟踪可以相辅相成，增加智能行李箱的应用跟踪场景，并且视觉跟踪和无线信号跟踪同时失效的概率非常低，减少跟踪目标被跟丢的现象，亦能提高智能行李箱跟踪成功率。

具体的，本实施例中，视觉跟踪的智能行李箱的运行控制方法，进一步包括：

步骤S5，检测所述跟踪目标的信号发射模块发射的无线信号；

步骤S6，获取对目标跟踪的信号跟踪信息；

步骤S7，结合所述视觉跟踪信息及所述信号跟踪信息，确定所述跟踪目标的最终跟踪信息；

步骤S8，智能行李箱追踪最终跟踪信息运行。

步骤S2和步骤S5之间没有一定的先后顺序，步骤S2可以先于步骤S5，也可以是步骤S5先于步骤S2，当然，步骤S2和步骤S5亦可以同时执行。

优选地，步骤S2至步骤S3的执行时间间隔等于步骤S5至步骤S6的执行时间间隔，即同步获得视觉跟踪信息和无线信号跟踪信息。

步骤S7根据视觉跟踪信息和信号跟踪信息，确定跟踪目标的最终跟踪信息。最终跟踪信息为视觉跟踪信息和无线信号跟踪信息中的其中一个。

本实施例中，无线信号跟踪的智能行李箱的运行控制方法，亦可以进一步包括：

步骤S50，所述摄像头采集跟踪目标的图像；

步骤S60，基于所述跟踪目标的图像，获取对目标跟踪的视觉跟踪信息；

步骤S70，结合所述视觉跟踪信息及所述信号跟踪信息，确定所述跟踪目标的最终跟踪信息；

步骤S80，智能行李箱追踪最终跟踪信息运行。

步骤S20和步骤S50之间没有一定的先后顺序，步骤S20可以先于步骤S50，也可以是步骤S50先于步骤S20，当然，步骤S20和步骤S50亦可以同时执行。

优选地，步骤S20至步骤S30的执行时间间隔等于步骤S50至步骤S60的执行时间间隔，即同步获得视觉跟踪信息和无线信号跟踪信息。

步骤S70根据视觉跟踪信息和信号跟踪信息，确定跟踪目标的最终跟踪信息。最终跟踪信息为视觉跟踪信息和无线信号跟踪信息中的其中一个。

采用两种方式共同运行控制的方法，当一个跟踪方式将目标对象跟踪丢失时，另一种跟踪方式还能够提供跟踪信息，相对于智能行李箱而言两种跟踪方式同时失效的概率相对于一种跟踪失效的概率低，故相对于智能行李箱而言，降低了跟踪失效的概率，提升了跟踪成功率。

本实施例中采用的两种跟踪方式，一个是视觉跟踪，另一个是无线信号跟踪，这两种跟踪方式各有优点，可以适用于不同的跟踪场景，在视觉跟踪容易失效的情况下，无线信号跟踪的跟踪能力强；在无线信号跟踪容易失效的情况下，视觉跟踪的跟踪能力强，故进一步降低了两种跟踪方式同时失效的问题，再次提升了目标跟踪的成功率。

另外，本实施例中，当其中一种跟踪方式出现了失效时，另一种跟踪方式有效，则可以根据跟踪有效的跟踪方式使得失效的跟踪方式调整跟踪图像采集的采集方向，或检测无线信号的信号检测方向，从而使得跟踪恢复有效，进而确保后续的跟踪精确度。

例如：当视觉跟踪失效且无线信号跟踪有效时，基于无线信号跟踪的信号检测方向及视觉跟踪采集所述跟踪图像的采集方向，确定跟踪图像的当前采集方向，以使所述视觉跟踪采集到包括目标对象的跟踪图像。

例如：当视觉跟踪有效且无线信号跟踪失效时，基于无线信号跟踪的信号检测方向及视觉跟踪采集跟踪图像的采集方向，确定无线信号跟踪的信号检测方向。

在本申请的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (10)

1.一种智能行李箱，其特征在于：包括箱体、电源、与箱体相固定设置的自平衡控制系统及设置于箱体底部的主动轮。

2.根据权利要求1所述的智能行李箱，其特征在于：所述智能行李箱包括一设置于箱体底部的自平衡体，所述自平衡控制系统设置于该自平衡体内。

3.根据权利要求2所述的智能行李箱，其特征在于：所述主动轮的数量为两个，且分别通过轮轴连接于所述自平衡体上。

4.根据权利要求3所述的智能行李箱，其特征在于：所述两主动轮采用为轮毂电机车轮。

5.根据权利要求3所述的智能行李箱，其特征在于：所述箱体底部的前侧和/或后侧安装有脚轮，所述脚轮的尺寸小于主动轮的尺寸。

6.根据权利要求2所述的智能行李箱，其特征在于：所述自平衡体上直接或间接固定连接有拉杆承接体。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的智能行李箱，其特征在于：所述箱体上设置有的摄像模块，所述摄像模块包括能够透过箱体摄像的摄像头及连接所述摄像头的图像处理模块。

8.根据权利要求7所述的智能行李箱的运行控制方法，其特征在于，包括：

开启自平衡控制系统；

所述摄像头采集跟踪目标的图像；

基于所述跟踪目标的图像，获取对目标跟踪的视觉跟踪信息；

智能行李箱追踪视觉跟踪信息运行。

9.根据权利要求8所述的智能行李箱的运行控制方法，其特征在于，所述跟踪目标附有用于发射无线信号的信号发射模块，智能行李箱的运行控制方法进一步包括：

检测所述跟踪目标的信号发射模块发射的无线信号；

获取跟踪目标的信号跟踪信息；

结合所述视觉跟踪信息及所述信号跟踪信息，确定所述跟踪目标的最终跟踪信息；

智能行李箱追踪最终跟踪信息运行。

10.根据权利要求1至6中所述的智能行李箱的运行控制方法，其特征在于，跟踪目标附有用于发射无线信号的信号发射模块，智能行李箱的运行控制方法包括：

开启自平衡控制系统；

检测所述跟踪目标的信号发射模块发射的无线信号；

获取跟踪目标的信号跟踪信息；

智能行李箱追踪信号跟踪信息运行。