CN110448025A - 一种自动跟随行李箱及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动跟随行李箱及其控制方法，自动跟随行李箱包括箱体、电控箱、控制器、驱动器、充电器、蓄电池、蓄电池舱盖、驱动轮、万向轮、人体感应拉杆、箱码标牌、接近传感器、蓝牙通信模块等。所述电控箱安装于箱体内底部，所述控制器、驱动器、充电器、蓄电池安装于所述电控箱内，所述蓝牙通信模块分散安装于所述箱体上，所述接近传感器分布安装与箱体四周，所述箱码标牌安装于所述箱体上部。所述控制器与蓝牙模块连接，构成无线通信定位系统；所述控制器与接近传感器连接，构成障碍物探测及避障系统；所述控制器与驱动器和驱动轮共同构成运动系统；所述控制器与人体感应拉杆连接，构成防丢失报警系统。使用者使用移动通信设备对所述箱码标牌扫码即可启动所述行李箱的自动跟随功能，并可通过操作移动通信设备上的相关软件结束所述行李箱的自动跟随功能。

Description

一种自动跟随行李箱及其控制方法

技术领域

本发明涉及移动机器人领域，尤其涉及到一种自动跟随目标移动的机器人行李箱，以及该机器人行李箱对目标的定位和跟随控制方法。

背景技术

随着经济的迅速发展，人们外出时所携带的物品越来越多，甚至有时会携带多个行李箱，给行人带来极大不便，因此，需要一种无需身体接触就能够自动跟随使用者行进的行李箱，但就目前而言并没有切实可行的解决方案，尤其是室内定位、跟随控制方法是一个必须解决的难题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够自动跟随移动目标的行李箱。该行李箱提出了一种实用的自动定位和跟随控制方案，通过追踪使用者随身携带的移动通信设备（如手机）发出的信号，自动跟随使用者行进，而无需身体接触。这种行李箱能够有效解放人们的双手，尤其有利于解决单人携带多个行李箱的情况，为人们的出行带来了极大方便。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：一种自动跟随行李箱及其控制方法，包括自动跟随行李箱，以及被跟随目标的定位方法和跟随控制方法，其中自动跟随行李箱包括

箱体，所述箱体为长方体形状，一侧装有人体感应拉杆，所述箱体底部外侧的四角安装了四个轮子，包括2个驱动轮和2个万向轮。所述箱体底部内侧安装有电控箱。

驱动轮，所述驱动轮共2个，安装在所述箱体底部一侧，包括驱动电机和轮子，轮子直接与驱动电机相连，驱动电机的线圈绕组与驱动器的输出接口相连接；

万向轮，所述万向轮共2个，安装在所述箱体底部的另一侧，无动力；

电控箱，所述电控箱安装于箱体内的底部，内部安装有控制器、驱动器、蓄电池、充电器等；

蓄电池，所述蓄电池安装于所述电控箱内，用于给行李箱提供电能。所述蓄电池为可拆卸式，使用者在行李交付托运时可以将蓄电池卸下；

蓄电池舱盖，所述蓄电池舱盖通过铰链安装于所述箱体，平时处于关闭状态，用于对电池舱的保护；

充电器，所述充电器安装于所述电控箱内，用于为蓄电池充电；

控制器，所述控制器安装于电控箱内，主要包括单片机以及单片机内部的程序等。所述控制器与蓝牙模块、接近传感器、驱动器等连接，通过程序分析蓝牙模块的通信信号，实现对跟随目标的定位和跟随控制；

驱动器，所述驱动器安装在所述电控箱内，输入接口与所述控制器的控制输出接口连接，输出连接到驱动轮电机绕组，控制驱动轮转动；

蓝牙模块，所述蓝牙模块共有3个，分散安装在所述箱体的不同部位，并且在外安装有透波保护罩，防止蓝牙模块在行李箱运动、以及运输过程中受到损伤；

接近传感器，所述接近传感器共有8个，分布安装在所述箱体四周，用于检测障碍物并防止碰撞；

箱码标牌，所述箱码标牌安装于所述箱体顶部，作为行李箱特定的身份标识，采用二维码或条形码表示，具有唯一性；

作为优化，所述驱动轮由轮子和减速电机一体连接组成，可以采用内转子一体化轮毂电机；

作为优化，所述接近传感器采用反射式红外传感器；

为了便于管理和使用，在使用所述行李箱的自动跟随功能之前，需要先对行李箱进行通信“绑定”，在跟随功能使用结束之后，解除“绑定”，具体方法如下：

使用者通过随身移动通信设备（如手机）上的APP或微信小程序或支付宝小程序，扫描所述自动跟随行李箱的箱码标牌上的二维码或条形码，获得行李箱的识别码，移动通信设备自动构造含有自身识别码（如电话号码、微信账号、支付宝账号）和行李箱识别码的联络报文，并通过移动通信设备的蓝牙通信接口发送，与行李箱的三个蓝牙模块实现组网，完成移动通信设备（如手机）与所述自动跟随行李箱的通信“绑定”。此后，所述行李箱上安装的3个蓝牙模块与控制器配合，自动追踪移动通信设备（如手机）的蓝牙接口所发送的导航报文（下称信源），并控制驱动轮运动，实现所述行李箱自动跟随信源运动。

使用结束后，使用者可以通过随身移动通信设备（如手机）上的APP或微信小程序或支付宝小程序执行“解除绑定”操作，移动通信设备（如手机）将构造“解绑”通信报文，解除移动通信设备（如手机）与行李箱之间的绑定关系。

为了确保使用安全性，在当前“绑定”关系解除之前，所述行李箱不再接受其它通信设备的绑定请求。如人体感应拉杆感应到有人拖拽所述行李箱，将发出报警，用户可以通过移动通信设备（如手机）上的APP或微信小程序或支付宝小程序关闭该报警。

在使用过程中，如果出现行李箱电量不足的现象，所述行李箱将通过用户的移动通信设备进行报警提示，当电量低于某设定值时，将暂停自动跟随功能。

本自动跟随行李箱采用了无线通信定位技术，主要的创新点在于：

利用当前移动通信设备普遍具备的蓝牙通信接口，与所述行李箱安装的3个蓝牙通信模块组网，无需增加其它的硬件设备。使用者随身携带的移动通信设备每隔一定时间发送一个包含时间戳和自身识别码的导航定位报文，所述行李箱上的三个蓝牙通信模块接收该报文后，交由控制器处理分析，通过TDOA定位算法判断信源的位置，结合所述行李箱当前所处位置，计算跟踪方向，再由驱动器控制驱动轮运转，实现行李箱对信源（亦即移动通信设备）的跟随。

所述自动跟随行李箱与其“绑定”的移动通信设备组成一个相对独立的网络，所述行李箱上安装的蓝牙模块只接收与之组网的移动通信设备发出的导航报文，因此即使同一个空间内有多个相同的自动跟随行李箱也不会出现混乱。

该发明自动跟随行李箱及其控制方法的有益效果是：

1. 有效地解放了人们的双手，节省体力，极大地方便了人们的出行，尤其对于女士以及携带多个行李箱外出的人来说，意义尤为显著；

2. 自动跟随行李箱与使用者的移动通信设备通过通信“绑定”，不会出现错拿问题；

3. 自动跟随行李箱可以自动保持与使用者比较近的空间距离，且安装有人体感应拉杆，可以有效防止行李丢失；

4. 自动跟随行李箱的蓄电池为可拆卸式，必要时可以将蓄电池取下，以满足航空运输等某些特殊的要求。

附图说明

下面结合附图对本自动跟随行李箱做进一步说明：

图1为本自动跟随行李箱正面剖面结构示意图；

图2为本自动跟随行李箱侧面结构示意图；

图3为本自动跟随行李箱顶部结构示意图；

图4为本自动跟随行李箱电控箱部分剖面结构示意图；

图中，1为箱体，2为人体感应拉杆，3、4、5为三个蓝牙通信模块，3-1、4-1、5-1分别为三个蓝牙模块的防护罩，6为控制器、7为驱动器，8为蓄电池，9为充电器，10为电控箱，11为万向轮，12为驱动轮，13、14、15、16、17、18、19、20为接近传感器，21为箱码标牌、22为电池舱盖。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图，对本发明的具体实施方式做进一步详细说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明能够以很多不同于以下描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。除非另有定义，以下所使用的所有技术和科学术语与本发明所属技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式而非在限制本发明。

如图1、图2所示，本自动跟随行李箱，包括箱体1，所述箱体1的一侧安装有人体感应拉杆2，箱体的底部外侧安装有驱动轮12和万向轮11，箱体1的底部内侧安装有电控箱10，在箱体1的侧面和上面分布安装蓝牙模块3、4、5，蓝牙模块外面装有透波防护罩3-1，4-1、5-1。在箱体1的四周下部分散安装接近传感器13、14、15、16、17、18、19、20，在箱体1的顶部装有箱码标牌21；

人体感应拉杆2，所述人体感应拉杆2安装于所述箱体1的一侧，在启动自动跟随功能后，如果人体感应拉杆2感应到有人接触或外力拖拽，将通过控制器6和用户移动通信设备发出报警；

电控箱10，所述电控箱10安装在所述箱体1的底部内侧，内部安装蓄电池8、充电器9、驱动器7以及控制器6等；

控制器6，所述控制器6安装于所述电控箱10内，是整个自动跟随行李箱的控制中枢，主要由单片机和程序构成。所述控制器6与所述蓝牙模块3、4、5、接近传感器13、14、15、16、17、18、19、20、驱动器7等连接。通过程序分析蓝牙模块3、4、5获得的导航信号定位跟随目标，并控制箱体1的跟随运动。在运动过程中，控制器6通过接近传感器13、14、15、16、17、18、19、20探测周围状态，避免碰撞；

蓝牙模块3、4、5，所述蓝牙模块共有三个，分散安装在所述箱体1，用于接收移动通信设备发送的导航信号；

接近传感器13、14、15、16、17、18、19、20，所述接近传感器安装在所述箱体1的四周，用于探测箱体周围的环境，避免碰撞；

驱动器7，所述驱动器7安装于所述电控箱10内，输入接口与控制器6的运动控制接口相连，输出接口与驱动轮的电机绕组相连，用于控制驱动轮转动；

驱动轮12，所述驱动轮12安装于所述箱体1的底部一侧，用于带动箱体1运动，通过两个驱动轮的差速运动实现转向以及自动跟随行驶；

万向轮11，所述万向轮11安装于所述箱体1的底部另一侧，作为箱体1的辅助支撑，无驱动力；

蓄电池8，所述蓄电池8安装于所述电控箱10内，用于为整个行李箱的控制和驱动装置提供电能。蓄电池连接器采用插接结构，便于插入和取出；

充电器9，所述充电器9安装于所述电控箱10内，用于对蓄电池充电；

箱码标牌21，所述箱码标牌安装在所述箱体1的顶部外侧，使用者能够方便的使用移动通信设备（如手机）进行扫码绑定和解除绑定；

蓄电池舱盖22，所述蓄电池舱盖通过铰链安装于箱体1，平时处于关闭状态，用于对电池舱的保护。打开所述蓄电池舱盖22，就可以取出或安装蓄电池8；

所述自动跟随行李箱的跟随控制方法如下：

使用者使用移动通信设备（如手机）上的APP或微信小程序或支付宝小程序，扫描所述自动跟随行李箱的箱码标牌21上的二维码或条形码，获得所述行李箱的识别码，移动通信设备自动构造含有自身识别码（如电话号码、微信账号、支付宝账号等）和行李箱识别码的联络报文，通过蓝牙通信与所述行李箱的蓝牙模块3、4、5进行组网通信，实现用户移动通信设备（如手机）与自动跟随行李箱的通信“绑定”，在进行通信“绑定”后，行李箱开启自动跟随功能，并且不再接受其它的“绑定”请求。

在自动跟随过程中，用户随身携带的移动通信设备（如手机）每隔一定时间发送一个导航报文，安装于箱体1的蓝牙模块3、4、5各自独立地接收该导航报文，交给所述控制器6进行分析处理。控制器6采用TDOA定位算法判断信源（即用户携带的移动通信设备）的方位，并结合所述行李箱当前所处的位置，计算跟随运动的方向，再由驱动器7控制驱动轮12运转，实现行李箱对信源的自动跟随。

在所述行李箱自动跟随过程中，如果出现蓄电池电力低于某设定值时，将通过用户的移动通信设备进行报警提示，缺电严重时将暂停自动跟随功能。

所述行李箱在自动跟随过程中，如果遇到障碍、或人体感应拉杆感应到有人拖拽等，将立即发出报警，用户可以通过移动通信设备（如手机）上的APP或微信小程序或支付宝小程序关闭报警。

在需要结束自动跟随功能时，使用者通过移动通信设备的APP或微信小程序或支付宝小程序上执行相关“解除绑定”操作，移动通信设备就会自动构造“解除绑定”的报文，解除移动通信设备与行李箱之间的“绑定”关系，自动跟随功能结束。

上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，并非是对本发明做其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或或改型为等同变化的等效实施方式。但凡是未脱离本发明方式所作的任何简单修改、等同变化与改型，皆应落入本发明的专利保护范围。

Claims (9)

1.一种自动跟随行李箱，其特征在于，所述行李箱包括箱体，所述箱体安装有电控箱；所述电控箱内部安装有蓄电池、充电器、控制器、驱动器，并且所述蓄电池为可拆卸式；所述箱体外侧底部安装有2个带驱动电机的驱动轮以及2个无动力的万向轮；所述箱体一侧安装有人体感应拉杆；所述箱体的上面安装有箱码标牌；所述箱体上分散安装有蓝牙通信模块；所述箱体四周安装有接近传感器。

2.根据权利要求1所述的自动跟随行李箱，其特征在于所述箱体上安装的蓝牙通信模块电连接到所述控制器，与所述控制器及所述控制器内部的程序共同构成无线通信定位系统，用于辨识用户移动通信设备发出的导航信号的方位，引导控制权利要求1所述的自动跟随行李箱对导航信号进行跟随。

3.根据权利要求1所述的自动跟随行李箱，其特征在于所述箱体上部设有箱码标牌，所述箱码标牌采用二维码或条形码标记，每只行李箱具有唯一的编码。

4.根据权利要求1所述的自动跟随行李箱，其特征在于所述蓄电池为可拆卸式，所述箱体在所述蓄电池的安装位置设有电池舱盖，用户打开电池舱盖即可更换蓄电池而无需开箱。

5.根据权利要求1所述的自动跟随行李箱，其特征在于所述箱体四周安装的接近传感器与所述控制器电连接，与所述控制器及所述控制器内部程序共同构成障碍检测、防止碰撞系统。

6.根据权利要求1所述的自动跟随行李箱，其特征在于所述驱动轮的电机绕组连接到所述驱动器的输出接口，所述驱动器的输入接口与所述控制器连接，共同构成所述自动跟随行李箱的运动控制系统。

7.根据权利要求1所述的自动跟随行李箱，其特征在于使用者通过随身通信设备（如手机）扫码启动所述行李箱的自动跟随功能，使用者使用移动通信设备上安装的APP或微信小程序或支付宝小程序，扫描权利要求3所述箱码标牌上的二维码或条形码，移动通信设备将通过其蓝牙接口与权利要求1所述自动跟随行李箱上的蓝牙模块实现组网“绑定”，启动自动跟随功能；使用者可以通过移动通信设备上的APP或微信小程序或支付宝小程序，解除用户移动通信设备与权利要求1所述自动跟随行李箱的“绑定”关系，关闭其自动跟随功能。

8.根据权利要求1所述的自动跟随行李箱，其特征在于安装有人体感应拉杆，感应信号连接到所述控制器，当有人接触拉杆时，所述行李箱会通过用户移动通信设备发出报警，用户可以通过移动通信设备上的APP或微信小程序或支付宝小程序关闭报警。

9.根据权利要求1所述的自动跟随行李箱，其特征在于当所述电池电量低于设定值时，移动通信设备会发出报警信号提醒使用者，电量过低时将关闭自动跟随功能并提醒使用者。