可骑行和拖行的行李箱研究设计
作者：魏金波 王志坤
来源：《农家科技中旬刊》2018年第07期
        摘 要：紧扣快节奏生活的时代主题，我们提出了一种可骑行行李箱。该行李箱可承载使用者前进，在行驶过程中能够依靠手机APP显示道路信息，电池电量剩余，行驶路程记录等信息。并且具有GPS定位系统，即使身边只带有跟行李箱绑定的手机也能够定位行李箱的位置。这一系列功能的实现能够满足目前行李箱原有的功能条件下，有效的提高出行的便利性。实践证明该方案是可行的。
        关键词：智能，行李箱，高效出行
        1.引言
汽车行李箱
        目前市场上占主体地位的四轮行李箱还具有诸多不足：行李箱轮子磨损严重，在不平路面或泥泞路滑轮无法使用，强行拖拽还会将行李箱抽拉杆拽断，并且行李箱格式单调，无法给人
别致的感受，辨识度不高，人多时易错领。看来设计一款减轻出行负担并且可以解决打车难、行李多等问题，缓解上班族人们面对交通拥挤、停车难的问题，缓解城市噪音、空气污染等问题的新型行李箱是可取的。针对这种情况我们根据实际情况做了大胆创新，变“累赘”为轻巧，使得携带行李箱的施力方不再单纯是人，而是行李箱“反客为主”载着主人行进。
        2 .设计方案
        2.1 总体方案设计
        在整体布局上采用以箱体作为主要构架，将产品的运动模块、照明及警示模块、远距离报警防盗系统，智能终端有效的布置于各部分。能够在作业过程中将各个模块有效的结合工作，实现整个产品的协调性工作，并且还能实现用脚控制速度快慢和制动使得平时开车者更能适应驾驶过程，也更是不会开车的人的一种新鲜尝试，可以说这一设计是两者的中和过度。在设计过程中采用流线式的设计理念，可以迎合人体坐资的曲线更好的提供使用体验，并且能借助手机APP终端显示信息，更好的实现人机交互功能。
        本产品主要由硬件部分和控制部分组成，其中硬件部分包括：流线型箱体、电机模块、
主控系统、伸缩车把和靠背、电源模块、减震模块、LED灯、刹车灯模块、提手、供USB充电模块以及无线传输系统等组成，各部分相互协作共同完成工作过程中的行驶、车把伸缩以及手机信息显示等动作，从而实现整个工作系统的有效运行。控制部分包括：速度调节模块、手机APP、警报装置、指纹解锁箱盖等控制系统来控制整个机械部分的有效工作。通过控制位于前方的速度控制器以及刹车器调动速度调节模块来调节速度和实现制动。双手通过车把控制前进方向，手机可以固定放置在车把上伴随前行，手机可以实时显示产品的电量剩余以及行驶路程。并且产品设置USB借口，再也不用担心手机没电了。
        2.2 电机模块设计
        为了更好地实现行李箱拖运载人功能，采用L298N芯片驱动两个无刷直流电机，输出电压最高可达50V，直接通过电源来调节输出电压；用单片机的IO口提供信号。L298N可接受标准TTL逻辑电平信号9脚Vcc，9脚Vcc可接4.5～7V电压。4脚Vs接电源电压，VS电压范围VIH为+2.5～46V。输出电流可达2.5A，可驱动电感性负载。1脚和15脚下管的发射极分别单独引出以便接入电流采样电阻，形成电流传感信号。P10、P11控制第一个电机的方向，输入的PWMl控制第一个电机的速度；P12、P13控制第二个电机的方向，输入的PWM2控制第二个电机的速度，实现差速转弯。如图2所示。
        2.3 电源模块设计
        本产品采用寿命长，可充电，节能环保的锂电池为动力源，但由于电机在正常工作时对电源的干扰很大，只用一组电源时会影响单片机的正常工作。所以选用双电源供电。一组5V电源给单片机和控制电路供电，另外一组5V、9V电源给L298N的+VSS、+VS供电。在控制部分和电机驱动部分之间用光耦隔开，以免影响控制部分电源的品质。输出流程如图：
        因为随着使用时间的延长，电源电压会逐渐下降，因此设计搭载LM7805稳压芯片。L7805能提供300至500mA的电流，足以满足芯片供电的要求。虽然微处理器和微控制器不需要支持电路，功耗也很低，但必须要加以考虑。
        2.4无线传输
        紧跟时代发展步伐，加入智能化的无线数据传输模块，利用蓝牙等科技检测传输本产品的剩余电量以及行驶的距离、时间等数据也会显示。蓝牙采用的是BLK-MD-BC04-B蓝牙模块，遵循V2.1+EDR蓝牙规范，支持UART，USB，SPI，PCM，SPDIF等接口，并支持SPP蓝牙串口协议，这样就会形成成本低、体积小、功耗低、收发灵敏性高等优点，只需配备少许的外围元件就能实现数据检测以及无线传输的功能。
        2.5伸缩车把和靠背
        把手和靠背可以手动控制缩进箱体内部，以减小空间占用。在需要使用行李箱的时候，手动控制使把手沿着杆从箱体内伸出。在把把手和后背缩进箱体内部后，使用者可握住前部的提手，将整个箱体提起牵引前行。
        3.控制系统
        3.1速度调节模块
        双脚操控的速度控制器上有霍尔元件，根据转角不同磁场强度不同产生的霍尔电压也不同，将此电压送入ADC（模数转换器）转换成数字量，单片机根据此数字量控制发送PWM波的控制PWM的频率。依此频率产生三相旋转磁场，再通过电机中的霍尔元件检测电机转角使电机，控制通电相序使电机转动，对无霍尔电机则在控制器内测量线圈电流判断转角，使电机达到指定的转速。将速度由脚来控制，是考虑到在行驶过程中，使用者可以解放双手，可以在安全的前提下，用手控制方向和操作放在车把上的手机。并且不同的人有不同的驾驶车的习惯，针对于驾驶汽车的使用者来说，用脚控制油门已成习惯，针对没有驾驶汽车经验的人来说何尝不是一种体验呢。
        3.2警报装置
        蓝牙的特点是短距离传输，创新性利用这一特点。在手机跟箱体用蓝牙连接前提下，如果行李箱被人拿走，则可以在预设报警提示的前提下，手机自动发出警报声音或者同时令手机振动、响铃提示使用者注意行李箱防盗。当然，这种功能可打开，可关闭，以免给一些需要安静的场所带来尴尬因素。
        3.3手机数据显示
        针对使用者想要了解自己行驶的实时里程，可以在手机屏幕实时显示行李箱电池电量剩余，在电量剩余过少时会发出提醒，充电时会显示充电状态，充满电后也会发出不用提醒。并且由于考虑到手机电池容量有限，因此，在车把手处设计了跟电源电池连接的USB接口，以便于给手机或者其他移动设备充电。
        4.总结
        该行李箱操作方便简洁，也迎合了我国关于绿出行，文明出行的宏观规划要求，并且随着旅游业不断发展进程中，新型载人行李箱的开发和利用可以得到前所未有的市场前景和
实用价值。