智能跟随越障碍旅行箱

摘要

一种智能跟随越障碍旅行箱，涉及一种旅行箱，包括箱体、行进机构、供电机构、用于抬升旅行箱及变换其驱动形式的变换机构、用于控制和处理旅行箱行动的控制机构，行进机构、变换机构分别安装在箱体两侧；所述的供电机构、控制机构分别安装在箱体上，供电机构输出端分别与行进机构、变换机构、控制机构的电源输入端连接；控制机构的输出端分别与行进机构、变换机构连接。本发明拥有立式、卧式两种行进方式，可随意切换行进方式，可面对复杂的地形环境，拥有强劲驱动力及攀爬机构，可应付陡坡及较陡楼梯的攀爬工作，拥有智能跟随功能，能够自动跟随使用者行进，可实现自动控制智能模式和人工控制模式的转换，结构简单，易于推广使用。

说明书

技术领域

本发明涉及一种旅行箱，特别是一种能够适应不同地形行进，并拥有一定自动化的智能跟随越障碍旅行箱。

背景技术

旅行箱是人们旅行时的必备之一，目前，常见的传统旅行箱功能单一，支撑位的安置是普通的滚轮作为旅行箱的脚轮，该脚轮在平地时，可以滚动。人们出行时，往往携带着行李，但在长途行走、面对陡坡及楼梯时，普通的滚轮不能爬楼，人们携带繁重的行李成了麻烦的事情。授权公告号为“CN203087861U”公开了一种“可遥控智能行走爬梯式旅行箱”，该旅行箱虽然可以实现爬楼梯，但攀爬机构不够强劲，难以应付陡坡及较陡的楼梯攀爬工作。而且也不能实现在水平面的自动行进，不能够自动跟随使用者行进。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种智能跟随越障碍旅行箱，使其拥有立式、卧式两种行进方式，可以面对复杂的地形环境；且拥有智能跟随功能，还可应付陡坡及较陡楼梯的攀爬工作。

解决上述技术问题的技术方案是：一种智能跟随越障碍旅行箱，包括箱体、用于驱动旅行箱行进的行进机构、用于作为旅行箱驱动能源的供电机构，还包括有用于抬升旅行箱及变换其驱动形式的变换机构、用于控制和处理旅行箱行动的控制机构，所述的行进机构、变换机构分别安装在箱体两侧；所述的供电机构、控制机构分别安装在箱体上，供电机构输出端分别与行进机构、变换机构、控制机构的电源输入端连接；控制机构的输出端分别与行进机构、变换机构连接。

本发明的进一步技术方案是：所述的行进机构包括驱动电机、前驱动轮、后驱动轮；所述的前驱动轮、后驱动轮分别与驱动电机的输出轴连接，该驱动电机、前驱动轮、后驱动轮分别安装在箱体的两侧。

本发明的再进一步技术方案是：所述的行进机构设有四组，分别安装在箱体的主、副卧式行进面的两侧。

所述的变换机构包括抬升电机、履带驱动电机、履带、履带轮、抬升杠、抬升齿轮；所述的履带套在履带轮上，该履带轮连接在履带驱动电机的输出轴上，履带轮、履带驱动电机安装在抬升杠上；抬升杠与抬升电机的输出轴相连接。

所述的变换机构设有四组，分别凸出箱体安装在箱体的主、副卧式行进面的两侧。

所述的供电机构包括电池组、外接充电机构、势能充电机构；所述的势能充电机构包括交、直流转换模块和直流电输出模块；交、直流转换模块的输入端与行进机构的驱动电机的减速齿轮连接，交、直流转换模块的输出端与直流电输出模块连接，直流电输出模块的输出端与电池组的输入端连接，电池组的输入端还与外接充电机构连接，电池组的输出端分别与行进机构、变换机构、控制机构的电源输入端连接。

所述的控制机构包括通讯控制机构、探测机构、主控机构；所述的主控机构用于负责接受及处理来自通讯控制机构、探测机构的信息，实现控制旅行箱的行进机构、变换机构驱动；该主控机构分别与通讯控制机构、探测机构连接，主控机构的输出端分别与所述的行进机构、变换机构连接。

所述的主控机构包括控制主板、故障自检模块、电源供电模块、超声波接收模块、串口WIFI模块；所述的故障自检模块、串口WIFI模块分别与控制主板的输入输出端口连接，电源供电模块、超声波接收模块分别与控制主板的输入端口连接，控制主板的输入端口还与所述的探测机构连接；控制主板的输出端口与所述的行进机构、变换机构连接；所述的串口WIFI模块用于向通讯控制机构发送或接收控制信号，超声波接收模块用于接收通讯控制机构的超声波信号。

所述的通讯控制机构包括支持配套APP软件的智能手机、可拆卸超声波信号源模块；所述的智能手机安装有控制及监控行李箱状态的APP控制模块，APP控制模块将控制信号加密并以手机WIFI信号方式发送出至主控机构的串口WIFI模块；所述的可拆卸超声波信号源模块使用时插在智能手机的充电口，向主控机构的超声波接收模块发射超声波信号；所述的探测机构包括超声波探测器，用于探测障碍物位置，分辨斜面、台阶等，并反馈信号至控制机构的控制主板，以便控制旅行箱的躲避及行进方式的变换。

所述的APP控制模块含自动控制智能模式和人工控制模式；当选择自动控制智能模式时，所述的智能手机只接收串口WIFI模块发送来的控制信号和使可拆卸超声波信号源模块发射超声波信号；当选择人工控制模式时，所述的智能手机同时向串口WIFI模块接收和发送控制信号，并使可拆卸超声波信号源模块发射超声波信号。

由于采用上述结构，本发明之智能跟随越障碍旅行箱相对于现有技术来说，具有以下有益效果：

1.拥有立式、卧式两种行进方式，可以面对复杂的地形环境：

由于本发明包括箱体、行进机构、供电机构、变换机构、控制机构，其中，行进机构设有四组，分别安装在箱体的主、副卧式行进面的两侧，每组行进机构包括驱动电机、前驱动轮、后驱动轮；前驱动轮、后驱动轮分别与驱动电机的输出轴连接。四组行进机构不仅可以防止变换驱动形式、爬坡及楼梯时发生颠覆,从而失去行动能力；还可使主、副卧式行进面都有两组行进机构贴紧地面，从而实现卧式行进；同时也可使得立式行进面有四组行进机构的后驱动轮贴紧地面，从而实现立式行走，因此，本发明可以拥有立式、卧式两种行进方式，其中卧式行进用于快速行进、爬坡及台阶行进；立式行进用于平坦地形的普通跟随，这两种形式通过变换机构进行切换，以便面对复杂的地形环境。

2.可应付陡坡及较陡楼梯的攀爬工作：

由于本发明的变换机构包括抬升电机、履带驱动电机、履带、履带轮、抬升杠、抬升齿轮；其中履带套在履带轮上，该履带轮连接在履带驱动电机的输出轴上，履带轮、履带驱动电机安装在抬升杠上；抬升杠与抬升电机的输出轴相连接。该变换机构有四组，分别安装在箱体的主、副卧式行进面的两侧，使得主、副卧式行进面在分别行进过程中都有两组变换机构贴紧地面，变换机构可相对箱体凸出一定角度，使得箱体在卧式行进状态下，以后驱动轮为圆心，抬升一定角度。因此，本发明拥有强劲驱动力及攀爬机构，当旅行箱进行陡坡及较陡楼梯的攀爬工作时，启动变换机构切换行进方式为卧式行进，并启动变换机构进行抬升动作，将箱体以后驱动轮为圆心，抬升一定角度，使前驱动轮略高于台阶，并驱动后驱动轮将前驱动轮置于台阶面，接着将变换机构复位，履带驱动电机驱动履带轮带动履带前进进行爬坡或爬楼梯，甚至是较陡的坡或较陡的楼梯。

3.可随意切换行进方式：

由于本发明的前、后驱动轮组可变换，可随意切换行进方式。在行进中时，利用探测机构收集外部信息，并通过主控机构分辨斜面、台阶，驱动其运动。若旅行箱前方为陡坡，启动变换机构切换行进方式为卧式行进，驱动其前进进行上下坡动作；若前方为下降台阶，启动变换机构切换行进方式为卧式行进，直接驱动其前进进行下阶梯动作；若前方为上升台阶，启动变换机构切换行进方式为卧式行进，并再次启动变换机构进行抬升动作，使前驱动轮略高于台阶，并驱动后驱动轮将前驱动轮置于台阶面，接着将变换机构复位，履带驱动电机驱动履带轮带动履带前进进行爬阶梯动作，从而实现爬陡坡或爬较陡的楼梯，其切换方式快捷、灵活。

4.拥有智能跟随功能，能够自动跟随使用者行进：

由于本发明的控制机构包括通讯控制机构、探测机构、主控机构；其中主控机构包括控制主板、故障自检模块、电源供电模块、超声波接收模块、串口WIFI模块，该主控机构安装在箱体上；通讯控制机构包括支持配套APP软件的智能手机、可拆卸超声波信号源模块；可拆卸超声波信号源模块使用时插在智能手机的充电口，向主控机构的超声波接收模块发射超声波信号，位于箱体上的超声波接收模块接收到通讯控制机构的超声波信号，并将该超声波信号传至控制主板，控制主板驱动行进机构和变换机构，从而实现旅行箱的自动跟随行进。

5.可实现自动控制智能模式和人工控制模式的转换：

本发明的安装在智能手机上的APP控制模块可选择自动控制智能模式和人工控制模式；当选择自动控制智能模式时，所述的智能手机只接收串口WIFI模块发送来的控制信号和使可拆卸超声波信号源模块发射超声波信号。箱体自动利用探测机构收集外部信息，通过主控机构分辨障碍物，驱动其躲避及运动，并利用智能手机上的可拆卸超声波信号源模块向主控机构的超声波接收模块发射超声波信号，使位于箱体上的超声波接收模块接收到通讯控制机构的超声波信号，并将该超声波信号传至控制主板，控制主板驱动行进机构和变换机构，从而实现旅行箱的自动跟随行进。当选择人工控制模式时，所述的智能手机同时向串口WIFI模块接收和发送控制信号，并使可拆卸超声波信号源模块发射超声波信号，智能手机的APP界面切换至手动控制界面，并具有显示距离、障碍物位置等辅助功能，箱体中的控制机构根据手机输送信号完成相应动作，实现旅行箱的手动控制行进。

6.结构简单，易于推广使用：

本发明的结构整体简单，无特别复杂的机构，成本低，易于推广使用。

下面，结合附图和实施例对本发明之智能跟随越障碍旅行箱的技术特征作进一步的说明。

附图说明

图1-图3：本发明之智能跟随越障碍旅行箱的结构示意图，

图1：主视图，图2：图1的左视图，图3：图1的俯视图；

图4：控制机构的原理框图，

图5：供电机构的原理框图。

在上述附图中，各标号的说明如下：

1-箱体，11-主卧式行进面，12-副卧式行进面；

2-行进机构，

21-驱动电机，22-前驱动轮，23-后驱动轮；

3-变换机构，

31-抬升电机，32-驱动电机，33-履带，34-履带轮，35-抬升杠，36-抬升齿轮；

4-供电机构，

41-电池组，42-外接充电机构，43-势能充电机构，

431-交、直流转换模块，432-直流电输出模块；

5-控制机构，

51-通讯控制机构，

511-智能手机，512-可拆卸超声波信号源模块，

52-探测机构，

521-超声波探测器，

53-主控机构，

531-控制主板，532-故障自检模块，533-电源供电模块，

534-超声波接收模块，535-串口WIFI模块。

具体实施方式

实施例一：

一种智能跟随越障碍旅行箱，包括箱体1、用于驱动旅行箱行进的行进机构2、用于作为旅行箱驱动能源的供电机构4，还包括有用于抬升旅行箱及变换其驱动形式的变换机构3、用于控制和处理旅行箱行动的控制机构5，所述的行进机构2、变换机构3分别安装在箱体1两侧；所述的供电机构4、控制机构5分别安装在箱体上，供电机构4输出端分别与行进机构2、变换机构3、控制机构5的电源输入端连接；控制机构5的输出端分别与行进机构2、变换机构3连接。

所述的行进机构2设有四组，分别安装在箱体1的主、副卧式行进面的两侧。各组行进机构2均包括驱动电机21、前驱动轮22、后驱动轮23；所述的前驱动轮22、后驱动轮23分别与驱动电机21的输出轴连接，该驱动电机21、前驱动轮22、后驱动轮23分别安装在箱体1的两侧。

所述的变换机构3设有四组，分别安装在箱体的主、副卧式行进面的两侧；各组变换机构3均包括抬升电机31、履带驱动电机32、履带33、履带轮34、抬升杠35、抬升齿轮36；所述的履带33套在履带轮34上，该履带轮34连接在履带驱动电机32的输出轴上，履带轮34、履带驱动电机32安装在抬升杠35上；抬升杠35与抬升电机31的输出轴相连接。该变换机构相对箱体凸出一定角度，使箱体在卧式行进状态下，以后驱动轮为圆心，抬升一定角度。

所述的供电机构4包括电池组41、外接充电机构42、势能充电机构43；所述的势能充电机构43包括交、直流转换模块431和直流电输出模块432；交、直流转换模块431的输入端与行进机构2的驱动电机的减速齿轮连接，交、直流转换模块431的输出端与直流电输出模块432连接，直流电输出模块432的输出端与电池组41的输入端连接，电池组41的输入端还与外接充电机构42连接，电池组41的输出端分别与行进机构2、变换机构3、控制机构5的电源输入端连接。

所述的控制机构5包括通讯控制机构51、探测机构52、主控机构53；所述的主控机构53用于负责接受及处理来自通讯控制机构51、探测机构52的信息，实现控制旅行箱的行进机构、变换机构驱动；该主控机构53分别与通讯控制机构51、探测机构52连接，主控机构53的输出端分别与所述的行进机构、变换机构连接。

上述的主控机构53包括控制主板531、故障自检模块532、电源供电模块533、超声波接收模块534、串口WIFI模块535；所述的故障自检模块532、串口WIFI模块535分别与控制主板531的输入输出端口连接，电源供电模块533、超声波接收模块534分别与控制主板531的输入端口连接，控制主板531的输入端口还与连接所述的APP控制模块52、探测机构52连接；控制主板531的输出端口与所述的行进机构、变换机构连接；所述的串口WIFI模块535用于向通讯控制机构51发送或接收控制信号，超声波接收模块534用于接收通讯控制机构51的超声波信号。

上述的通讯控制机构51包括支持配套APP软件的Android或IOS系统智能手机511、可拆卸超声波信号源模块512；所述的智能手机511装有控制及监控行李箱状态的APP控制模块52，APP控制模块52将控制信号加密并以手机WIFI信号方式送出至主控机构53的串口WIFI模块535；所述的可拆卸超声波信号源模块512使用时插在智能手机的充电口，向主控机构53的超声波接收模块534发射超声波信号。

所述的探测机构52包括超声波探测器521，用于探测障碍物位置，分辨斜面、台阶等，并反馈信号至主控机构53，以便控制旅行箱的躲避及行进方式的变换。

所述安装在智能手机上的APP控制模块可选择自动控制智能模式和人工控制模式；当选择自动控制智能模式时，所述的智能手机只接收串口WIFI模块发送来的控制信号和使可拆卸超声波信号源模块发射超声波信号。箱体自动利用探测机构收集外部信息，通过主控机构分辨障碍物，驱动其躲避及运动，并利用智能手机上的可拆卸超声波信号源模块向主控机构的超声波接收模块发射超声波信号，使位于箱体上的超声波接收模块接收到通讯控制机构的超声波信号，并将该超声波信号传至控制主板，控制主板驱动行进机构和变换机构，从而实现旅行箱的自动跟随行进。当选择人工控制模式时，所述的智能手机同时向串口WIFI模块接收和发送控制信号，并使可拆卸超声波信号源模块发射超声波信号，智能手机的APP界面切换至手动控制界面，并具有显示距离、障碍物位置等辅助功能，箱体中的控制机构根据手机输送信号完成相应动作，实现旅行箱的手动控制行进。

本发明的四组行进机构不仅可以防止变换驱动形式、爬坡及楼梯时发生颠覆,从而失去行动能力；还可使主、副卧式行进面都有两组行进机构贴紧地面，从而实现卧式行进；同时也可使得立式行进面有四组行进机构的后驱动轮贴紧地面，从而实现立式行走，其中卧式行进用于快速行进、爬坡及台阶行进；立式行进用于平坦地形的普通跟随。两种形式通过变换机构3进行切换。

本发明在行进爬坡及台阶时，其具体控制方式为利用探测机构52收集外部信息，并通过主控机构53分辨斜面、台阶，驱动其运动。若旅行箱前方为斜坡，启动变换机构3切换行进方式为卧式行进，驱动其前进进行上下坡动作；若前方为下降台阶，启动变换机构3切换行进方式为卧式行进，直接驱动其前进进行下阶梯动作；若前方为上升台阶，启动变换机构3切换行进方式为卧式行进，并再次启动变换机构3进行抬升动作，将箱体1以后驱动轮23为圆心，抬升一定角度，使前驱动轮22略高于台阶，并驱动后驱动轮23将前驱动轮22置于台阶面，接着将变换机构3复位，履带驱动电机驱动履带轮带动履带前进进行爬阶梯动作。