一种智能行李箱的设计

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。而由于出行时箱内放入的物品过多过重，在拖着行李箱上下楼梯时极为不便，并且容易忘记携带一些重要物品，造成出行的麻烦。为了解决以上问题，设计了一款可自动检测物品重量、具有GPS定位和手机充电功能，并且借助智能履带能够省力上楼梯的可备忘智能行李箱。系统可以利用手机App查看箱内物品，同时还具备自动识别避障、报警的功能。丢失后，还可通过手机定位行李箱位置，增加了行李箱的智慧性和安全性，大大减少了独自出行的麻烦。

关键词：智能行李箱;备忘录;智能履带;重力检测

中图分类号：TP311       文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）21-0081-03

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

1 引言

目前，我国行李箱行业的发展和需求迅猛，所以，促进了行李箱生产技术的不断提升和改进，行李箱在国内和国外市场上很受群众的欢迎。随着行李箱的类型不断的更新换代，一些款式精美、功能多样、符合社会发展的行李箱如雨后春笋出现在市场上，但仍然满足不了用户的需求。当今社会人们的生活水平不断地提高，这使得人们对行李箱的要求不断提高，各种智能化的功能需求越来越多，不断要求行李箱增加科技的含量。

就目前国内的形式而言，智能行李箱推出的企业寥寥无几，然而国外不断地运用科技研发出功能齐全、方便用户使用的智能行李箱，这就验证了它在技术方面的可行性[1-2]。

本文提出的智能行李箱是针对大学生、经常外出工作以及节假日旅游的用户而设计的。传统的行李箱在旅途中易丢失、损坏、超重以及无法高效的利用剩余资源，往往给用户造成不必要的经济损失，而绝大多数的智能行李箱的功能设计都是为了解决用户在旅行途中经常出现的问题，例如：行李的超重、行李定位、行李丢失、指纹解锁[3]。

就国内形势而言，智能行李箱是个新兴的市场，它尽早进入市场就能在市场内占主导地位，这就充分说明智能行李箱的技术研究和探索是非常有必要的。

2 设计思路及功能介绍

为了增强行李箱的智能化，我们设计的功能包括：

1）采用数字生物识别锁，若用户需要打开行李箱，则必须使用自己的指纹解锁或用配套App进行解锁，前提是用户手机蓝牙与行李箱已连接，确保用户自己就在附近。

2）行李箱背后设计履带用以实现零负担爬楼梯的目的。

3）行李箱增加自动重力检测装置，利用电子测量器，用户可以自行设置行李箱的最大承重。用户将行李打包装入行李箱后，随时可以提起称重，行李箱重量会自动发送给手机App，用户能够提前获悉行李是否超重，以免行李超重造成出行不便。

4）设立行李箱备忘录功能，此处的备忘录并非传统意义上的手写备忘录，行李箱上的备忘录是通过用户向箱内放入物品时被行李箱上安装的高速摄像头拍摄并将对应的物品照片发送到连接的手机App上供用户随时查看，当用户要从箱子里拿出任意一个物品，但备忘录上存储的照片并不是因此消失，只会在此照片中留下一个明显的标记，以防止用户忘记之前存放或取出什么东西。

5）设置智能发电功能，当用户拉着行李箱行走时，箱子底部滚动的轮子会发出电能，同时我们在箱体外侧安装有太陽能板，利用太阳能设备和电池给履带提供动力支持，并自带聚合物锂电池用于在没有光照条件下为行李箱提供动力以及给手机等移动设备充电，二者将各自发的电存储于箱体内部电池中。箱体上预留有手机充电接口，方便手机充电。

6）利用蓝牙信号与移动设备连接，行李箱同时具备红外线感应功能，可自动测试距离并避开障碍物。用户可以通过手机实时查看行李箱的位置，当用户与行李箱的距离较近时，例如在过安检通道时手机会通过蓝牙与行李箱连接，并且用户可以通过手机命令行李箱发出声音，帮助用户快速定位行李箱的位置[6]。距离移动设备超过三米，行李箱就会自动发出警报。若行李箱丢失，也可以通过 GPS 技术，在手机等一些移动设备来定位行李箱移动轨迹。

智能行李箱利用红外传感器的测距原理来判断路线前方是否存在障碍物，集成树莓派控制履带运转，再配合GPS定位模块，从而实现行李箱的测距避障、自动上下楼梯、自动报警等功能。

3 硬件设计

智能行李箱系统，包括电源模块、智能履带功能模块、备忘录功能模块、重量检测功能模块、GPS定位功能模块、距离检测功能模块、报警功能模块等。

3.1 备忘录功能模块

行李箱上有安装高速摄像头和热释电传感器，当用户向箱子里放置物品时，热释电传感器将会检测到并且同时向控制器发送数据，控制器收到数据后解析数据，成功后向高速摄像头发送拍照指令，此时摄像头拍到用户向箱内放入的物品，高速摄像头将拍好的照片经过控制器传到用户手机上的App，之后用户可以通过手机查看已经放入的物品。如果这个物品被取出来的话，可会有效地帮助你记忆，拿出物品时手机上的照片并不会自动消失，而是会在照片上打上一个明显的标识，从而不会忘记自己取出来了什么东西。

3.2 智能履带功能模块

履带由于重心低、附着系数大，具有良好的抵抗翻倾和下滑的坡地稳定性，同时还具有转弯半径小的机动性、爬坡能力强的越野性等特点，对于恶劣地形的适应性，我们决定在箱体上安装有两条平行履带，考虑到不同的用户个体体力上的差异，不同的人在使用本设备时所需要的爬下楼模式触发条件也是不同的，用户可以通过在App设置自己的最大承受重量，箱体上安装有距离传感器和倾角传感器，当行李箱检测到运动方向有楼梯时，其内部的重力传感器就会开始检测此时整个箱体重力的数据，当此时整个箱体重力的数据大于等于用户所设置的数据时，两条履带会同步下放，自动开启履带爬下楼模式。