自動跟隨旅游行李箱的設計含3張CAD圖,自動,跟隨,旅游,游覽,行李箱,設計,cad 自動跟隨行李箱的設計 摘要 目前越來，越來越多的人們都愛上了旅行，大學生越來越多，出差工作的人也越來越多，出遠門行李箱是必不可少的東西，它可以幫助人們放置很多的行李，不用再大包小包的出門，非常方便。但是，在方便的同時也有一個讓很多人都非常惆悵的問題，那就是將這么多的物品都放到一個小箱子里是非常沉的。大家出門在外最頭疼的便是行李的搬運，行李輕我們便會擁有一個輕松的旅行；而行李沉重，我們的旅行便會倍感勞累。誰都想擁有一個愉快的旅程，而傳統的行李箱并不打算讓我們這么愉快。而本設計的行李箱就可以讓旅途中以及不遠萬里去上學的學子們擁有一個愉快的行程。 本設計中的行李箱是一種智能化的行李箱，利用傳感器自動導航系統讓我們的行李箱跟隨在我們身邊，它并不需要我們拉著它，它會乖巧的跟著我們跑。設計中采用超聲波傳感器，這種傳感器成本比較低，正適合行李箱，這種傳感器體積不大，可以說很小，而且安裝處理非常方便。使用這種傳感器可以成功讓我們行李箱跟著我們跑。 關鍵字；行李箱； 自動跟隨；傳感器；方便 ABSTACT Nowadays, more and more people are falling in love with traveling, more and more college students, more and more people are working on business, and the luggage is an indispensable thing. It can help people put a lot of luggage, and it is very convenient to go out without bags and bags. But at the same time, there is a problem that makes many people very sad. That is, it is very heavy to put so many things in a small box. One of the biggest headaches when we go out is the handling of our luggage, which is light and we can have a relaxed journey, while heavy luggage makes our journey very tiring. Everyone wants to have a pleasant journey, and the traditional suitcase does not intend to make us so happy. The luggage can provide students with a pleasant journey on the road and a long way to school. In this design, the suitcase is a kind of intelligent suitcase, using sensor automatic navigation system to let our suitcase follow us, it does not need us to pull it, it will cleverly follow us. Ultrasound sensor is used in the design. This kind of sensor is suitable for the trunk because of its low cost. This kind of sensor is small in volume and can be said to be very small. With this sensor, we can successfully run our suitcase with us. Keywords; trunk; automatic following; sensor; convenience.  目錄 ABSTACT 2 第一章 選題背景及意義 1 1.1選題背景 1 1.2 選題意義 2 第二章 設計方案 3 2.1 總體思路 3 2.2 控制系統設計思路 3 第三章 詳細設計 4 3.1 控制芯片的設計 4 3.2 超聲波傳感器的設計 4 3.3 電源設計 5 3.4 無線串口模塊設計 5 3.5 直流電機驅動設計 6 3.6 蓄電池的選擇 7 3.7 傳動設計 8 3.8 程序設計 9 第四章 產品成本分析及應用前景 10 4.1 成本分析 10 4.2 產品設計與創(chuàng)新性 11 4.2.1 產品創(chuàng)新及設計 11 4.2.2 行李箱的其他零件 12 4.3 應用前景 14 第五章 總結 15 參考文獻 16 致謝 17 4 第一章 選題背景及意義 1.1選題背景 在中國共產黨的領導下，我國的國情發(fā)生了質的飛躍，國民經濟與上世紀已經發(fā)生天翻地覆的變化，國泰民安，人們的生活水平也隨著國家的發(fā)展不斷提高，漸漸的人們開始喜歡旅行，而旅行中行李箱是不可缺少的東西，傳統的行李箱是用手拉的，旅途勞累的人們再拉行李箱就會感覺到很沉，本設計中的行李箱就解決了這一問題。不僅僅是旅行，出差；上學都會用到行李箱。設計中的行李箱是一種自動跟隨型的行李箱，讓人們不再為行李沉重而惆悵。 大家出門在外最頭疼的便是行李的搬運，行李輕我們便會擁有一個輕松的旅行；而行李沉重，我們的旅行便會倍感勞累。誰都想擁有一個愉快的旅程，而傳統的行李箱并不打算讓我們這么愉快。而本設計的行李箱就可以讓旅途中以及不遠萬里去上學的學子們擁有一個愉快的行程。 圖1-1我國近幾年旅游人數統計圖 從圖1-1中我們可以看出國內近幾年旅游人數是不斷增加的，而且增長的幅度還是比較大的，照這種情況發(fā)展下去，旅游人數將會會有更大的突破。在這么多的旅行者之中有90%的人都會選擇拉桿箱，這么多人都在為沉重的行李箱而苦惱。 圖1-2大學生在校人數 從圖1-2中我們可以看出大學生的人數是非常多的，其中很多在外地讀書的，這些學生都在為行李而煩惱。本設計中自動跟隨式拉桿箱可以完美的解決這個問題。 1.2 選題意義 近年來，越來越多的人們都愛上了旅行，大學生越來越多，出差工作的人也越來越多，出遠門行李箱是必不可少的東西，它可以幫助人們放置很多的行李，不用再大包小包的出門，非常方便。但是，在方便的同時也有一個讓很多人都非常惆悵的問題，那就是將這么多的物品都放到一個小箱子里是非常沉的。大家出門在外最頭疼的便是行李的搬運，行李輕我們便會擁有一個輕松的旅行；而行李沉重，我們的旅行便會倍感勞累。誰都想擁有一個愉快的旅程，而傳統的行李箱并不打算讓我們這么愉快。而本設計的行李箱就可以讓旅途中以及不遠萬里去上學的學子們擁有一個愉快的行程。 本設計中的行李箱是一種智能化的行李箱，利用傳感器自動導航系統讓我們的行李箱跟隨在我們身邊，它并不需要我們拉著它，它會乖巧的跟著我們跑。設計中采用超聲波傳感器，這種傳感器成本比較低，正適合行李箱，這種傳感器體積不大，可以說很小，而且安裝處理非常方便。使用這種傳感器可以成功讓我們行李箱跟著我們跑。 第二章 設計方案 2.1 總體思路 設計中的行李箱通過控制系統與傳感器測量出主人與箱子之間的距離，并且確定主人所在的方位，以這種方法來實現的行李箱的自動跟隨這一功能。主要的硬件電路包括單片電機；超聲波測量距離模塊、電動機模塊、無線信號傳輸模塊。軟件上，主要采用傳感器上下位的軟件程序組成。整個行李箱的用電采用蓄電池形式的直流電。 該行李箱通過支架將箱子與輪子相連接，且以水平的方向進行布置，因為這樣可以使行李箱的中心更第，使行李箱在運動時更加穩(wěn)定，不易翻到。 總體參數：為講求美觀行李箱的大小長60厘米，寬35厘米，高20厘米的外觀，行李箱總體重量為20KG。以正常成年人行走速度對跟隨速度進行計算，計算得出設計行李箱的續(xù)航時間為4小時。 2.2 控制系統設計思路 發(fā)出超聲波測出在行李箱前面的五個超聲波值，通過超聲波值來確定主人的位置，然后向直流電機發(fā)出指令，給驅動供電控制方向運動從而讓行李箱向正確的方向進行運動，其中包括前進，倒退以及轉向等功能。單片電機通過無線信號傳輸，把目前為止的實時數據傳輸給上位電機，這時尚未點擊會顯示出數據，通過這些數據我可以對傳感器的好壞判斷以及其他需要修改的東西進行修改。 直流電機 直流電機驅動器 控制芯片 超聲波傳感器 上位電機 無線信號傳輸 圖2-1控制系統硬件結構圖 第三章 詳細設計 3.1 控制芯片的設計 本設計的控制器選擇使用飛思卡爾共所生產的一種型號為S12XS128芯片作為控制器的控制芯片，之所以選擇這種控制芯片是因為這種芯片的功能較好，而且價格比較便宜，安裝使用較為方便，是完成行李箱控制可選擇芯片中性價比比較高的芯片。圖2-2位這種芯片的電路圖： 圖3-1 S12XS128芯片電路圖 3.2 超聲波傳感器的設計 本設計的超聲波傳感器模塊選擇HY-SRF模塊，這種超聲波模塊只需要5V的電壓，正常工作下的電流15毫安，擁有這40赫茲的頻率，其覆蓋范圍最遠可以達到4.5米的地方，2厘米的地方它也可以進行探測，探測的角度大約在15度左右，設計中的行李箱在其正前方設置了五個這種超聲波傳感器，因為這樣可以在行李箱的前方進行無死角的行人探測。 圖3-2 HY-SRF超聲波模塊 3.3 電源設計 在設計中很多模塊所使用的電壓均為5V，因此，選擇型號為LM2940電源對行李箱進行5V電壓供電。 12V LM2940 VCC 7.2 in 5 out 1 3 2 GND 圖3-3 LM2940電路原理圖 3.4 無線串口模塊設計 無線串口模塊我們選擇多通道為功率嵌入式的型號為APC200-43的無線串口模塊。APC20043模塊提供多頰通道選擇，可在線修改串口速度、傳輸功率、傳輸頻率等數據，這種模塊有著體積比較小、電壓寬等特點，傳送距離完全符合本設計的要求。這種模塊的抗干擾性能比較優(yōu)秀，靈敏成都比較強，擁有較好的糾錯功能。這種模塊還可以提供數個頻道選擇，可以完成各種大大小小數據的傳輸，用戶也不用對那晦澀難懂的傳輸程序，最主要的時它體積不大，傳送范圍比較大。 3.5 直流電機驅動設計 L298N是一種雙H橋類型的電機芯片，其輸出類型為非反向它的輸出值為4，電流輸出為2A，它正常運行狀態(tài)的工作電壓為4.5V ,邏輯上的供電為5V，功率最可以達到20W，這個模塊能夠操控兩個直流電機正向停和反向停。 圖3-4 直流電動驅動接線圖 輪半徑R=6cm，跟隨速度為1m/s。假設這種行李箱的質量分布的比較均勻，平均每個輪子所受到的力為60牛頓，行李箱的輪子選取實心橡膠輪，這種輪子的摩擦系數，在優(yōu)質路面上為0.1。 綜上所述，則存在： 每個輪子的摩擦力： 輪子摩擦力的力矩： 行李箱總摩擦力： 總的摩擦力矩： 滾動摩擦的角度： 轉速： 電機的輸出功率： 一般情況下電機的利用效率只有80%，所以實際電機功率為： 綜上所述以及考慮到實際情況，電機需要選擇功率為25W的。 3.6 蓄電池的選擇 直流電機時行李箱上的主要功耗部位，所以對于行李箱蓄電池的選擇主要是以我們所使用的電機參數來進行的。本設計中我們所使用的電機參數為25W,1A,5V，正常續(xù)航時間為4個小時，由此我們可以得出蓄電池的容量應為4Ah。考慮到行李箱的制造成本，我們選擇鉛汞電池，在市面上一種型號為LC-RO64R5的蓄電池比較符合本設計，其電壓為6V，電池容量為4.5Ah，尺寸為70x48x102(㎜)。這種小尺寸的蓄電池正適合體積不大的行李箱，減輕了行李箱的自重也減少了空間上的占用。 圖3-5 LC-RO64R5蓄電池 3.7 傳動設計 Gi Jm JL M G L 圖4-1 電機傳動裝置 本設計中的傳動關系： 在這個公式中從左到右的分子和分母為電動機和負載的角位移；角速度；角加速度?？梢赃M行換算阻抗轉矩;同理對進行換算得。 設電動機的驅動轉矩為，合轉矩為，則有： 解之得： 忽略摩擦力則有,則 ； 3.8 程序設計 當我們啟動了開關，首先系統進行了初始化，緊接著超聲波傳感器對前面進行數據采集，然后對采集的數據進行處理，繼而向上位電機發(fā)送數，從而達到對行李箱的控制效果。 下圖為行李箱實現判斷位置距離等數據采集的流程圖： 開始 結束 向上位電機發(fā)送數據 控制行李箱 數據處理 超聲波數據采集 系統初始化 第四章 產品成本分析及應用前景 4.1 成本分析 自動式跟隨行李箱成本分析見下表4-1： 表4-1 式學習桌生產成本分析 序號 各部件或材料名稱 數量 單位 單價（元） 分項合計（元） 1 S12XS128 1 個 51.1 51.1 2 HY-SRF 1 噸 6.35 6.35 3 PPR塑料 5 公斤 50 250 4 滾輪 4 個 10 40 5 LM2940 1 個 1.4 1.4 6 APC200-43 1 個 200 200 7 R064R5 1 個 30 30 8 制作加工費 300 300 總計 878.85 如果批量生產，上表中材料購買及生產成本可進一步降低。 現如今市場上的自動跟隨式行李箱一般價格如下表4-2: 表4-2多功能學習桌市場價格 序號 名稱 數量 單位 單價（元） 1 自動跟隨式行李箱 1 張 3000 通過對表4-1與表4-2成本對比分析可知，本論文所設計的自動跟隨式行李箱不管是單個零件還是制造費用都不是非常高，相對于市場價格來說，利潤是非常大的。 4.2 產品設計與創(chuàng)新性 4.2.1 產品創(chuàng)新及設計 該產品通過使用傳感器以及控制器以及步進電機的應用從而實現行李箱像一個小寵物一樣跟著主人跑，極大的降低了人們在旅途中的勞累程度，讓人們擁有一個更為愉快的旅程。行李箱通過支架將箱子與輪子相連接，行李箱以水平方向布置，使其重心更加穩(wěn)定，不易倒下。 圖4-1 自動跟隨式行李箱主視圖 圖4-2 自動跟隨式行李箱俯視圖 圖4-3 自動跟隨式行李箱左視圖 4.2.2 行李箱的其他零件 以下零件的比例均為1:10 圖4-4 把手主視圖 圖4-5 把手俯視圖 圖4-5 把手左視圖 圖4-6 輪子主視圖 4.3 應用前景 現在的市場上，對于這種行李箱的需求客戶還是比較多的，更何況自動跟隨式行李箱已經成為了網紅行李箱，這使它的需求量會大大增加。而在市場中，這種自動跟隨行李箱的商家以及商品數量不多，競爭力相對較小，這種行李箱的實用系數還是比較大的，加上國家比較鼓勵科技創(chuàng)新，就目前來它的發(fā)展前景還是比較好的。 目前越來，越來越多的人們都愛上了旅行，大學生越來越多，出差工作的人也越來越多，出遠門行李箱是必不可少的東西，它可以幫助人們放置很多的行李，不用再大包小包的出門，非常方便。但是，在方便的同時也有一個讓很多人都非常惆悵的問題，那就是將這么多的物品都放到一個小箱子里是非常沉的。大家出門在外最頭疼的便是行李的搬運，行李輕我們便會擁有一個輕松的旅行；而行李沉重，我們的旅行便會倍感勞累。誰都想擁有一個愉快的旅程，而傳統的行李箱并不打算讓我們這么愉快。而本設計的行李箱就可以讓旅途中以及不遠萬里去上學的學子們擁有一個愉快的行程。 綜上所述，自動跟隨式行李箱行李箱在我們的生活中可以很直觀的看到他的價值，而且其成本比較低，利潤比較大，其應用及發(fā)展前景都是比較不錯的。 第5章 總結 在此次自動跟隨式畢業(yè)設計中，通過了解各種傳感器以及其應用使我學習到了很多的知識，設計中的行李箱通過傳感器；控制芯片；電源以及直流電機的組合應用，以及各種精確的計算，設計出了一種智能化的行李箱，并且通過對其成本的計算與市場價格對比，確定其在利潤方面的可行性。根據適用人群的調查，確定其在銷量方面的可行性。這種行李箱可以很大程度的為人們服務，減輕人們在旅途中的勞累程度，使人們更加享受生活，在目前的社會環(huán)境中，人們的工資以及生活的水平不斷上升，在未來人們將更加追求高質量的生活也更加懂得享受生活，而自動跟隨式行李箱將會成為人們享受生活的一部分。不僅如此，目前我國積極鼓勵各種創(chuàng)新，而此行李箱根據傳統行李箱進行創(chuàng)新，從各個方面來講都擁有著較好的前景。自動跟隨式行李箱將對人們的生活創(chuàng)造便捷的同時也會為其生產企業(yè)制造不錯的利潤，從而帶動我國的經濟發(fā)展。從任何角度來講，自動跟隨式行李箱是非?？尚械?。我認為，這種行李箱將會對人們生活的幸福指數帶來一定的提高，同時也會促進其各種硬件設施的發(fā)展，在帶動科技發(fā)展的同時也促進著商業(yè)的發(fā)展。 參考文獻 [1]唐增寶，何永然，劉安俊.機械設計課程設計DM].武漢:華中理工大學出版社，1999. 3 [2] 濮良貴,紀名剛.機械設計DM].北京:高等教育出版社，2001. 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