適用于兒童乘坐的動力行李箱的研究

周鑫　宋智威　宋潤偉　鐘力　張寒　崔娜娜

摘要：出行是生活中必要的組成部分，但出行卻無法避免攜帶行李帶來的不便，尤其是懷抱兒童的旅客。可現有技術及市面上的行李箱均無法解決帶小孩的旅客出行不方便的問題；并且市面上行李箱的小件貯藏區多為袋式空間，同時這些行李箱使用時會較為費力。本文研制了一種新型兒童乘坐型動力行李箱，通過兒童安全座椅、小儲物區和動力部的設置，有效增加行李箱的兒童乘坐、方便拿取物品、電機驅動、手動控制的功能，具有兒童乘坐安全性高舒適度好、拿取物品便捷、省力的特點。

關鍵詞：兒童安全座椅 動力部 便捷出行 儲物區 設計

引言

目前國內市場中的行李箱功能較為單一。存在如下缺陷：（1）大多行李箱只具有儲存物品的功能，有的為一個儲存腔體，有的設置有內外兩個腔體，一個儲存腔體的行李箱存在放置混亂、拿取不便的問題；內外兩個腔體的行李箱一般外腔體比較低矮，無法放置水杯、洗漱用品等較厚的常用物品；（2）部分產品通過在箱體上設置一個凹槽給兒童乘坐，增加攜帶兒童的功能，但是這種凹槽一般比較淺，存在較大的安全隱患，且會減小腔體的體積，減弱了行李箱的儲物功能；（3）雖然也有極少產品設置了兒童座椅，但是其行李箱的行走方式只能直立行走。且只能通過人力推動來前進或者后退，較為費力。因此，研發一種能夠安全攜帶兒童，拿取常用物品更為方便，且更為省力的新型行李箱是十分必要的。

一、動力行李箱的工作原理與設計方案

研制的兒童乘坐型動力行李箱，包括豎直行走定向輪、主動輪、從動輪、兒童安全座椅、動力部、主儲物區和小儲物區，其中，豎直行走定向輪四個，放于主儲物區的豎直底部四角；主動輪兩個，位于主儲物區的平放底部下端，從動輪兩個，位于主儲物區的平放底部上端。兒童安全座椅通過螺紋螺母固定在主儲物區的箱蓋上，動力部設于主儲物區的后部，為一單獨的空間。小儲物區設于主儲物區的前部，主儲物區的箱蓋鉸鏈側通過合頁與行李箱的框架相連。兒童乘坐型動力行李箱如圖1所示。

二、動力行李箱的結構設計

動力部內設有電機支架、主動帶輪、傳動帶、從動帶輪、傳動軸、直流減速電機、單片機控制系統和鋰電池。直流減速電機通過電機支架固定在行李箱框架上，主動帶輪設于直流減速電機的頂部中端。從動帶輪設于傳動軸的中部，傳動帶的一端套設在主動帶輪上，傳動帶的另一端套設在從動帶輪上，傳動軸的兩端分別套設于兩個軸承中，兩個軸承通過兩個軸承支架與主動軸相連，鋰電池通過單片機控制系統與電機相連，直流減速電機驅動行李箱前進，且分為五個擋位以適應不同的工作環境。

兒童安全座椅包括推桿部、安全帶、棘輪鏈接部和座椅靠背，推桿部的兩端通過銷裝于兒童安全座椅的中部。兩條安全帶交叉布置在座椅靠背上，棘輪鏈接部設于座椅靠背的底部，有效保護了兒童的安全。

棘輪鏈接部包括止動棘爪、棘輪和主動棘爪，動棘爪位于止動棘爪的中部，棘輪上設有五個可調檔位，止動棘爪的棘爪端與五個可調檔位相卡合，止動棘爪的橫桿端套安裝在座椅靠背的底部框架上。推桿部的前端推桿把手上裝有手動控制器，基于單片機的手動控制器控制兩個主動輪的前進和剎車，以適應不同的工作環境。行李箱框架如圖2所示。

三、兒童乘坐型動力行李箱工作方式

當行李箱為平放時，主動輪轉動將帶動整個行李箱前進；而當行李箱豎直放置時，萬向輪將在人力的推動下帶動行李箱前進。平放時可以使用兒童安全座椅，安全座椅的海綿結構既可給兒童舒適的乘坐體驗又可以起到減震作用：安全座椅與鋁合金框架采用專用螺栓連接固定在框架上。而安全座椅上的安全帶可以保證兒童在遇到急停時不會受到傷害，從而有效保護兒童的安全。初代樣機圖如圖三所示。