基于機(jī)械和電信技術(shù)的嵌入式可伸縮智能行李箱設(shè)計(jì)

張長虹 吳偉偉 李肖鋒 朱素娜

摘 ? 要：目前市場通用的行李箱尺寸基本都是固定的，攜帶不同量的行李需要配備不同尺寸的行李箱，導(dǎo)致行李箱不能滿足實(shí)際使用需求，大大降低了行李箱的實(shí)用性、適用性，使用感不佳。文章將針對上述存在的問題，利用機(jī)械和電信相關(guān)技術(shù)，在傳統(tǒng)多功能行李箱的基礎(chǔ)上創(chuàng)新性地增加可伸縮功能，可以根據(jù)實(shí)際需要調(diào)節(jié)箱體體積，實(shí)現(xiàn)一箱多用。

關(guān)鍵詞：智能行李箱;可伸縮;藍(lán)牙解鎖

1 ? ?智能行李箱的有關(guān)研究簡介

在我國，智能行李箱的研究與開發(fā)并不多見，目前能推出智能行李箱的企業(yè)較少，國內(nèi)智能行李箱的整體設(shè)計(jì)相較于國外仍有差距。市場上的智能行李箱最主要的功能是能夠自動(dòng)跟隨、減輕負(fù)擔(dān)，通過藍(lán)牙技術(shù)與箱主智能手機(jī)上的應(yīng)用程序相連，并通過箱子內(nèi)置攝像頭探測器進(jìn)行探測，但此項(xiàng)技術(shù)尚處于雛形階段。現(xiàn)在市場上智能行李箱的自動(dòng)跟隨系統(tǒng)并不能完美地達(dá)到人們預(yù)期的效果，在不平坦路面并不能進(jìn)行很好的處理，由于行李箱中物品擺放位置不同、行李箱本身在豎立狀態(tài)下易傾倒的特點(diǎn)，導(dǎo)致自動(dòng)跟隨系統(tǒng)無法解決行李箱重心不穩(wěn)的問題。但在其他方面，例如，GPS定位、智能解鎖等功能上，國內(nèi)的技術(shù)已能夠提供足夠的支持。對于本項(xiàng)目的功能之一—可伸縮性，國內(nèi)的相關(guān)研究較少，而且國內(nèi)市場上基本沒有實(shí)體產(chǎn)品，如果可以盡早在中國打開市場，則可主導(dǎo)行李箱市場的發(fā)展方向。

截至2019年，智能旅行箱第一代問世還不足5年，而國外已經(jīng)有數(shù)十家科技企業(yè)研發(fā)出了該設(shè)備，在技術(shù)上比國內(nèi)更為成熟。國外的跟隨系統(tǒng)將傳感器網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)視覺和機(jī)器人結(jié)合，對于路面的處理能力大大優(yōu)于國內(nèi)，并且在其他功能方面也要強(qiáng)于國內(nèi)。通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，國外關(guān)于行李箱伸縮性的研究相對較少，更多的是利用布料的柔軟來實(shí)現(xiàn)箱體的擴(kuò)展，關(guān)于硬質(zhì)箱體的體積擴(kuò)展研究較少。國內(nèi)外現(xiàn)存的智能行李箱有藍(lán)牙自動(dòng)跟隨、便捷可騎行、語音互動(dòng)與控制、指紋解鎖等功能[1]。

基于現(xiàn)有行李箱的基本屬性全方位地對行李箱進(jìn)行創(chuàng)新，基本屬性包括：（1）行李設(shè)計(jì)、行李順滑度、車輪順滑度及其噪音大小。（2）輕便性與容量是否均衡、箱子的自重大小、箱子容量、行李內(nèi)置設(shè)計(jì)、空間分隔方式。（3）箱體安全性，拉鏈堅(jiān)固性、密碼解鎖難易度、TSA鑰匙。（4）堅(jiān)固耐用性，整體、車輪、提手、行李、箱體等。（5）人性化設(shè)計(jì)、擴(kuò)展性設(shè)計(jì)、車輪止滑功能、箱子騎坐體感。（6）防水效果等。

本項(xiàng)目將利用機(jī)械和電信相關(guān)技術(shù)，箱體設(shè)置可伸縮部件，使行李箱能夠根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行個(gè)性化調(diào)整，伸縮變化成不同的尺寸，有效解決現(xiàn)存行李箱容納空間不適應(yīng)實(shí)際需求和不便于收納放置的問題，實(shí)現(xiàn)一箱多用、方便使用、便于收納。與此同時(shí)，行李箱采用內(nèi)置隔間和橡膠車輪，方便用戶使用，增強(qiáng)車輪耐用性以及降低車輪在使用過程中產(chǎn)生的噪音。通過嵌入智能模塊，實(shí)現(xiàn)行李箱的智能化。嵌入式智能鎖裝配藍(lán)牙無線解鎖技術(shù)，通過APP控制，便于上鎖、解鎖，同時(shí)配有GPS定位系統(tǒng)，提高行李箱的安全性能[2]。

2 ? ?創(chuàng)新特色

基于客戶需求，并為了使客戶有良好的使用感受，本團(tuán)隊(duì)對行李箱進(jìn)行了以下特色創(chuàng)新：

（1）具有可伸縮功能，共有三級箱體，二、三級箱體可增大使用空間，使用者可根據(jù)自己需求進(jìn)行調(diào)節(jié)使用。

（2）采用藍(lán)牙技術(shù)，采用指紋解鎖與電子密碼鎖相結(jié)合，方便上鎖、解鎖，同時(shí)在丟失時(shí)可發(fā)出警報(bào)。

（3）配備GPS定位系統(tǒng)，當(dāng)行李箱丟失時(shí)可追蹤行李箱。

（4）便捷式可拆卸電池，不僅可以為電子設(shè)備充電，而且拆卸快捷。

（5）可拆卸式隔板，可以固定所攜帶物品，防止碰撞避免物品損壞，在不需要時(shí)直接拆除，使用方便。

（6）靜音橡膠車輪，耐用、不易磨損，同時(shí)可降低使用時(shí)產(chǎn)生的噪音。

（7）鋁合金材料和硅膠類封條。行李箱箱體和包角采用鋁合金材料，在保證其使用強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，增加美觀度。箱體的封口處采用硅膠類密封條，保證箱體不易腐蝕、老化，提高行李箱防水性能，增加使用壽命。

3 ? ?設(shè)計(jì)概述及目的

基于客戶需求并為了使客戶有良好的使用感受，該行李箱具有以下功能：

（1）行李箱可伸縮功能。基于“插柱式”伸縮桿原理，在固定桿上設(shè)置3個(gè)定位孔，內(nèi)設(shè)的控制桿與伸縮桿同時(shí)運(yùn)動(dòng)，以此實(shí)現(xiàn)二級伸縮。利用斜面塊、定位柱、斜滑槽等實(shí)現(xiàn)伸縮桿定位，防止內(nèi)箱體被拉出，從而達(dá)到理想體積。在伸縮桿和固定管相同位置開設(shè)卡槽，以連接內(nèi)箱體伸出的卡扣，防止內(nèi)箱體隨著伸縮桿伸縮產(chǎn)生褶皺或造成伸縮不便。當(dāng)按下內(nèi)箱體兩側(cè)把手按鈕后，彈簧壓縮，擠壓升降座，使得斜滑槽作用于定位柱的斜面塊。發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)后定位柱收縮入殼體，伸縮管上下移動(dòng)。放開按鈕，彈簧釋放彈性勢能，拉至上下定位孔時(shí)，定位柱再次伸出，伸縮桿得以固定，從而使行李箱達(dá)到伸縮的功能。正常情況下使用一級箱體，以節(jié)省空間提供便捷，當(dāng)物品攜帶比較多時(shí)，可根據(jù)需求使用二級箱體或三級箱體[3]。

（2）藍(lán)牙技術(shù)。行李箱使用藍(lán)牙技術(shù)，與用戶手機(jī)相連，并且采用指紋解鎖與電子密碼鎖相結(jié)合的形式，方便解鎖、上鎖，大大提高便捷性與安全性。指紋解鎖與電子密碼鎖采用的是3 cm×5 cm大小的觸控屏，并將其置于行李箱側(cè)方把手下，減少行李箱在使用過程中對顯示屏產(chǎn)生的碰撞。配備藍(lán)牙信號感應(yīng)系統(tǒng)，當(dāng)信號丟失時(shí)會發(fā)出警報(bào)，以提示使用者。

（3）采用輕便鋁合金材料，大幅減輕行李箱的自重，并使箱體具備較好的耐腐蝕性，同時(shí)箱體封口處采用硅膠類密封條，提高行李箱箱體的密封性，硅膠類密封條極難腐蝕，不易老化，還提高了行李箱防水性能。由于傳統(tǒng)行李箱的邊角處較為脆弱，在使用過程中容易因?yàn)榕鲎伯a(chǎn)生凹陷磨損。因此，在研究傳統(tǒng)行李箱對邊角處的保護(hù)措施后，箱體的包角采用高強(qiáng)度鋁合金材料，在減輕行李箱重量的前提下，提高其耐用度，延長了使用壽命，也使行李箱的整體更加美觀。

（4）可拆卸式隔板。為了讓用戶更好地規(guī)劃行李箱內(nèi)部空間，加入可拆卸式隔板。隔板采用卡扣式安裝，并且在箱體較長的兩側(cè)設(shè)計(jì)了滑軌進(jìn)行移動(dòng)，滑軌內(nèi)部設(shè)計(jì)小型鋸齒以便于卡扣更好地固定，隔板在松開卡扣之后可以在箱體兩側(cè)任意滑動(dòng)，為用戶提供不同大小的空間，提高實(shí)用性。

（5）靜音橡膠車輪。在研究了市面上大部分行李箱之后發(fā)現(xiàn)車輪主體通常為高強(qiáng)度塑料，僅在外層包裹一層橡膠，在實(shí)際使用過程中降低噪音的效果并不明顯，甚至在普通公路上產(chǎn)生的噪音也較為明顯，極大影響用戶的使用體驗(yàn)。當(dāng)傳統(tǒng)行李箱裝載較重物品且在崎嶇路面上拖行時(shí)，除車輪與地面摩擦產(chǎn)生噪音之外，對車輪也會造成嚴(yán)重的磨損，甚至出現(xiàn)斷裂等情況。因此，本項(xiàng)目的車輪整體采用高強(qiáng)度橡膠制成，在保證車輪耐用性的同時(shí)，提高車輪彈性，降低使用過程中產(chǎn)生的噪音，并且與傳統(tǒng)行李箱的車輪相比使用壽命大大提高。

（6）配備GPS定位系統(tǒng)，行李箱丟失時(shí)可使用GPS技術(shù)追蹤遺失的行李箱。

（7）便捷式可拆卸電池，不僅可以為電子設(shè)備充電，而且拆卸快捷。

4 ? ?結(jié)語

現(xiàn)今，智能化已經(jīng)成為時(shí)代發(fā)展的趨勢，智能化產(chǎn)品普及度逐漸提高。因此，基于市場上現(xiàn)存行李箱的傳統(tǒng)功能，本項(xiàng)目創(chuàng)新性地增加了可伸縮功能，提高了行李箱的實(shí)用性和可操作性，智能行李箱將有著極大的發(fā)展空間，市場前景廣闊。

[參考文獻(xiàn)]

[1]徐松，艾青，向波，等.基于PLC智能旅行箱運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].科技資訊，2017（34）：73-74.

[2]謝涌，李瑞洋，吳佳陽，等.基于solidworks的智能行李箱的設(shè)計(jì)[J].山東工業(yè)技術(shù)，2018（2）：106.

[3]楊淞淳，王志坤，王林祥.智能行李箱[J].河北農(nóng)機(jī)，2017（12）：48.

Abstract：At present， the general suitcase size in the market is basically fixed， carrying different quantities of luggage needs to be equipped with different sizes of luggage， resulting in the suitcase can not meet the actual use needs， greatly reducing the practicability， applicability and poor sense of use of the suitcase. In view of the above problems. This paper will make use of mechanical and telecommunications related technology to creatively increase the retractable function on the basis of the traditional multifunctional suitcase， which can adjust the volume of the box according to the actual needs， and realize the multi-use of one case.

Key words：smart luggage; retractable; Bluetooth unlocked