智能跟蹤助力行李架制造技術

本發明專利技術提供了一種智能跟蹤助力行李架，包括行李架本體和手持裝置兩大部分，行李架本體上安裝有紅外接收模塊、超聲波測距模塊、無線接收模塊、電機驅動模塊、報警及狀態顯示模塊、手調電位器、單片機和行走機構；手持裝置上設有紅外發射模塊、無線發射模塊和按鍵。本發明專利技術通過紅外信號的發射與接收，以及單片機的自動控制實現了行李架的智能跟蹤和自動行走，在跟蹤模式下能夠識別特定人員并且實現自主跟蹤，在助力模式下可應用于擁擠或環境復雜情況下。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種自動控制的能夠拖動行李行走的行李架，屬于行李架
技術背景人們外出旅行時，所需用品通常放置在行李架上托運，現用的各種行李架或行李箱都必 須靠人力拖行，費力且不方便，尤其是對老人及殘障人士來說更為不便。隨著社會的發展與 不斷進步，人們的生活質量也越來越高，智能化是一大趨勢。
技術實現思路
本專利技術針對現有行李架存在的靠人力拖行、費力不便的問題，提供一種能夠智能跟蹤、 自動行走、使用方便的智能跟蹤助力行李架。該智能跟蹤助力行李架，在跟蹤模式下能夠識 別特定人員并且實現自主跟蹤，在助力模式下可應用于擁擠或環境復雜情況下。本專利技術的智能跟蹤助力行李架采用以下技術方案-該智能跟蹤助力行李架，包括行李架本體和手持裝置兩大部分，行李架本體上安裝有紅 外接收模塊、超聲波測距模塊、無線接收模塊、電機驅動模塊、報警及狀態顯示模塊、手調 電位器、單片機和行走機構；手持裝置上設有紅外發射模塊、無線發射模塊和按鍵；紅外接收模塊與單片機連接，接收手持裝置中紅外發射模塊發出的紅外發射源信號， 確定使用者偏離行李架體的角度；超聲波測距模塊與單片機連接，測量行李架本體與前方使用者或者障礙物的距離，以 確定行李架的動作；無線接收模塊與單片機連接，接收手持裝置的無線發射模塊發送的信號，把信號傳給 單片機，以更改行李架的工作模式；電機驅動模塊與單片機連接，接收單片機發送來的數據信號，控制驅動電機的動作；報警及狀態顯示模塊在跟蹤模式時，當行李架接收不到手持裝置發出的紅外發射源信 號時報警；而且有LED (發光二極管)顯示目前行李架的工作模式；手調電位器安裝在行李架本體前部的伸縮拉桿上，與單片機連接，在助力模式時，通 過調節電位器的旋鈕，將電壓信號輸入單片機，以調節驅動電機的轉速；單片機處理傳感器接收到的數據信號，控制電機及其他執行部件實現跟蹤助力的功能；行走機構包括安裝在行李架本體前后部的兩個主動輪和兩個從動輪，每個主動輪由一 個電機驅動，驅動電機安裝在行李架本體的底部，電機直接帶動主動輪運動；紅外發射模塊發射調制后的紅外信號，供行李架體上紅外接收模塊接收，來達到跟蹤 發射源的目的；無線發射模塊通過無線傳輸把按鍵上的信息發送給行李架體上的無線接收模塊； 按鍵與無線發射模塊連接，通過按鍵更改行李架的工作模式及實現停止、手動調整功能。上述行李架有跟蹤模式與助力模式兩種工作模式，其中跟蹤模式是使用者手持或腰掛手 持裝置，通過手持裝置中紅外發射模塊發出經調制后的56.9k的紅外信號，照射到安裝在行李架體前方的紅外接收裝置上，紅外接收裝置將接收到的信號傳給單片機，單片機根據接收到信號的情況，按照一定的算法，確定使用者偏離行李架體的角度，單片機發送控制信號給 電機驅動模塊，電機驅動模塊控制兩個電機的運動，從而使行李架體保持正對紅外信號發射 源。同時，行李架上的超聲波測距模塊測量行李架體與其前方使用者或障礙物的距離，當與 使用者的距離達到一定值時，行李架體就會停止行進，這樣就能使行李架在跟蹤使用者的同 時保持一定的距離。行李架體能夠始終保持一定的距離自動跟蹤使用者且有避障的功能，當 遇到意外情況發生信號源丟失時，會通過報警及狀態顯示模塊自動報警。在助力模式下，使 用者手拉行李架體前部的可伸縮拉桿，手調電位器安裝在可伸縮拉桿上，轉動手調電位器上 的調速旋鈕，可根據自己的行走速度來自由的調節驅動電機的速度，不僅在平地上可以行走, 在樓梯上行走也可以采取這種模式。兩種模式適合不同的環境，可根據情況適當切換，增強 了其環境適應能力。模式的更換是靠手持裝置中的按鍵來無線操作的，方便簡單。使用者手 中按鍵的信息通過無線發射模塊發送出去，行李架上的無線接收模塊接收到信息，傳給單片 機，單片機根據信息情況，來更改行李架的工作模式，包括跟蹤模式、助力模式及停止、手 動調節。確定使用者偏離行李架體的角度的跟蹤算法采用了數據融合的方法，具體過程如下首先，三個超聲波測量的距離若有任何一個小于550mm則行李架停止，這樣主要是為了 使行李架與使用者之間保持一定的距離，達到這個距離就該停止，另外還有避障的功能，有 障礙物也會停下來，這樣就產生了一個問題，此時可通過按鍵s4來手動調節恢復正常狀態。 當然，這種意外情況很少發生。其次，若無上述情況，再考慮測量的偏離角度，若偏離角度在死區(-15° ~15° )設置 范圍之內，則行李架直行。設置死區的目的是消除系統的振蕩，在實驗中發現，偏離角度較 小時，行李架很容易左右擺動。當直行時，也考慮到了距離的數據，此時參考的是中間位置 聲納s的數據，因為它是正對前方的。距離大，則直行速度大；距離小則直行速度小。這樣，使行李架盡快跟蹤上使用者。再次，若無上述兩種情況，就考慮偏離角度，讓行李架轉彎。偏離角度與轉彎速度之間 是線性關系，偏離角度越大，轉彎速度越大。本專利技術通過紅外信號的發射與接收，以及單片機的自動控制實現了行李架的智能跟蹤和 自動行走，在跟蹤模式下能夠識別特定人員并且實現自主跟蹤，在助力模式下可應用于擁擠 或環境復雜情況下。 附圖說明圖1是本專利技術行李架的結構示意圖。圖2是本專利技術中的行李架本體的結構框圖。圖3是本專利技術中的手持裝置的結構框圖。圖4是本專利技術中紅外接收模塊的電路原理圖。圖5是紅外接收模塊上紅外接收頭的分布示意圖。圖6是本專利技術中超聲波測距模塊與單片機的電路連接原理圖。圖7是超聲波換能器的安裝位置示意圖。圖8是本專利技術手持裝置上紅外發射模塊的電路原理圖。圖9是本專利技術手持裝置上無線發射模塊與按鍵的連接電路原理圖。圖io是本專利技術的紅外接收確定偏離角度的算法示意圖。圖11是本專利技術的總體控制運行程序流程圖。圖中1、紅外接收模塊，2、超聲波測距模塊，3、無線接收模塊，4、電機驅動模塊，5、 報警及狀態顯示模塊，6、手調電位器，7、單片機，8、紅外發射模塊，9、無線發射模塊， 10、按鍵，11、主動輪，12、從動輪，13、伸縮拉桿。具體實施方式本專利技術的智能跟蹤助力行李架主要包括行李架本體和手持裝置兩大部分，行李架本體的 立體結構如圖1所示，其結構框圖如圖2所示，手持裝置的結構框圖如圖3所示。如圖1和圖2所示，行李架本體上安裝有紅外接收模塊l、超聲波測距模塊2、無線接收模 塊3、電機驅動模塊4、報警及狀態顯示模塊5、手調電位器6和單片機7，另外行李架本體的底 部還安裝有行走機構。行走機構采用四輪結構(參見圖l)，兩個主動輪ll安裝在行李架本體 的前部，兩個從動輪12安裝在行李架本體的后部，既增加了穩定性，又便于轉彎。每個主動 輪ll由一個電機驅動，驅動電機安裝在行李架本體的底部，驅動電機直接帶動主動輪ll運動。 行李架本體的后部設有伸縮拉桿13。其中行李架本體的前端部分能夠以與底板的連接處為中 心旋轉，這樣可手動調節使效果更好。單片機7采集無線接收模塊9的數據進行模式選擇。若 是跟蹤模式的話，單片機7釆集紅外接收模塊1的數據，并利用超聲波測距模塊2測量的距離， 將兩者的數據進行融合，依據一定的算法，得出發給電機驅動模塊4的命令，驅動電機運動， 達到跟蹤的目的，同時根據信號的情況，會有報警提示。若是助力模式的話，單片機7采集手 調電位器6的電壓值，轉換為數字量，根據數字量的大小，發送相應的命令給電機驅動模塊4， 驅動電機本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種智能跟蹤助力行李架，其特征在于：包括行李架本體和手持裝置兩大部分，行李架本體上安裝有紅外接收模塊、超聲波測距模塊、無線接收模塊、電機驅動模塊、報警及狀態顯示模塊、手調電位器、單片機和行走機構；手持裝置上設有紅外發射模塊、無線發射模塊和按鍵；　紅外接收模塊：與單片機連接，接收手持裝置中紅外發射模塊發出的紅外發射源信號，確定使用者偏離行李架體的角度；　超聲波測距模塊：與單片機連接，測量行李架本體與前方使用者或者障礙物的距離，以確定行李架的動作；　無線接收模塊：與單片機連接，接收手持裝置的無線發射模塊發送的信號，把信號傳給單片機，以更改行李架的工作模式；　電機驅動模塊：與單片機連接，接收單片機發送來的數據信號，控制驅動電機的動作；　報警及狀態顯示模塊：在跟蹤模式時，當行李架接收不到手持裝置發出的紅外發射源信號時報警；　手調電位器：安裝在行李架本體前部的伸縮拉桿上，與單片機連接，在助力模式時，通過調節電位器的旋鈕，將電壓信號輸入單片機，以調節驅動電機的轉速；　單片機：處理傳感器接收到的數據信號，控制電機及其他執行部件實現跟蹤助力的功能；　行走機構：包括安裝在行李架本體前后部的兩個主動輪和兩個從動輪，每個主動輪由一個電機驅動，驅動電機安裝在行李架本體的底部，電機直接帶動主動輪運動；　紅外發射模塊：發射調制后的紅外信號，供行李架體上紅外接收模塊接收，來達到跟蹤發射源的目的；　無線發射模塊：通過無線傳輸把按鍵上的信息發送給行李架體上的無線接收模塊；　按鍵：與無線發射模塊連接，通過按鍵更改行李架的工作模式及實現停止、手動調整功能。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：宋銳，榮學文，李貽斌，王風武，李洪祥，馬昕，周風余，
申請(專利權)人：山東大學，
類型：發明
國別省市：88[中國|濟南]