自動(dòng)跟隨旅游行李箱的設(shè)計(jì)含3張CAD圖

自動(dòng)跟隨旅游行李箱的設(shè)計(jì)含3張CAD圖,自動(dòng),跟隨,旅游,游覽,行李箱,設(shè)計(jì),cad 自動(dòng)跟隨行李箱的設(shè)計(jì) 摘要 目前越來(lái)，越來(lái)越多的人們都愛上了旅行，大學(xué)生越來(lái)越多，出差工作的人也越來(lái)越多，出遠(yuǎn)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(shí)也有一個(gè)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(gè)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(yùn)，行李輕我們便會(huì)擁有一個(gè)輕松的旅行；而行李沉重，我們的旅行便會(huì)倍感勞累。誰(shuí)都想擁有一個(gè)愉快的旅程，而傳統(tǒng)的行李箱并不打算讓我們這么愉快。而本設(shè)計(jì)的行李箱就可以讓旅途中以及不遠(yuǎn)萬(wàn)里去上學(xué)的學(xué)子們擁有一個(gè)愉快的行程。 本設(shè)計(jì)中的行李箱是一種智能化的行李箱，利用傳感器自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)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(huì)乖巧的跟著我們跑。設(shè)計(jì)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(shuō)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(guān)鍵字；行李箱； 自動(dòng)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(shè)計(jì)方案 3 2.1 總體思路 3 2.2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路 3 第三章 詳細(xì)設(shè)計(jì) 4 3.1 控制芯片的設(shè)計(jì) 4 3.2 超聲波傳感器的設(shè)計(jì) 4 3.3 電源設(shè)計(jì) 5 3.4 無(wú)線串口模塊設(shè)計(jì) 5 3.5 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì) 6 3.6 蓄電池的選擇 7 3.7 傳動(dòng)設(shè)計(jì) 8 3.8 程序設(shè)計(jì) 9 第四章 產(chǎn)品成本分析及應(yīng)用前景 10 4.1 成本分析 10 4.2 產(chǎn)品設(shè)計(jì)與創(chuàng)新性 11 4.2.1 產(chǎn)品創(chuàng)新及設(shè)計(jì) 11 4.2.2 行李箱的其他零件 12 4.3 應(yīng)用前景 14 第五章 總結(jié) 15 參考文獻(xiàn) 16 致謝 17 4 第一章 選題背景及意義 1.1選題背景 在中國(guó)共產(chǎn)黨的領(lǐng)導(dǎo)下，我國(guó)的國(guó)情發(fā)生了質(zhì)的飛躍，國(guó)民經(jīng)濟(jì)與上世紀(jì)已經(jīng)發(fā)生天翻地覆的變化，國(guó)泰民安，人們的生活水平也隨著國(guó)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(tǒng)的行李箱是用手拉的，旅途勞累的人們?cè)倮欣钕渚蜁?huì)感覺到很沉，本設(shè)計(jì)中的行李箱就解決了這一問題。不僅僅是旅行，出差；上學(xué)都會(huì)用到行李箱。設(shè)計(jì)中的行李箱是一種自動(dòng)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(yùn)，行李輕我們便會(huì)擁有一個(gè)輕松的旅行；而行李沉重，我們的旅行便會(huì)倍感勞累。誰(shuí)都想擁有一個(gè)愉快的旅程，而傳統(tǒng)的行李箱并不打算讓我們這么愉快。而本設(shè)計(jì)的行李箱就可以讓旅途中以及不遠(yuǎn)萬(wàn)里去上學(xué)的學(xué)子們擁有一個(gè)愉快的行程。 圖1-1我國(guó)近幾年旅游人數(shù)統(tǒng)計(jì)圖 從圖1-1中我們可以看出國(guó)內(nèi)近幾年旅游人數(shù)是不斷增加的，而且增長(zhǎng)的幅度還是比較大的，照這種情況發(fā)展下去，旅游人數(shù)將會(huì)會(huì)有更大的突破。在這么多的旅行者之中有90%的人都會(huì)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(xué)生在校人數(shù) 從圖1-2中我們可以看出大學(xué)生的人數(shù)是非常多的，其中很多在外地讀書的，這些學(xué)生都在為行李而煩惱。本設(shè)計(jì)中自動(dòng)跟隨式拉桿箱可以完美的解決這個(gè)問題。 1.2 選題意義 近年來(lái)，越來(lái)越多的人們都愛上了旅行，大學(xué)生越來(lái)越多，出差工作的人也越來(lái)越多，出遠(yuǎn)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(shí)也有一個(gè)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(gè)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(yùn)，行李輕我們便會(huì)擁有一個(gè)輕松的旅行；而行李沉重，我們的旅行便會(huì)倍感勞累。誰(shuí)都想擁有一個(gè)愉快的旅程，而傳統(tǒng)的行李箱并不打算讓我們這么愉快。而本設(shè)計(jì)的行李箱就可以讓旅途中以及不遠(yuǎn)萬(wàn)里去上學(xué)的學(xué)子們擁有一個(gè)愉快的行程。 本設(shè)計(jì)中的行李箱是一種智能化的行李箱，利用傳感器自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)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(huì)乖巧的跟著我們跑。設(shè)計(jì)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(shuō)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(shè)計(jì)方案 2.1 總體思路 設(shè)計(jì)中的行李箱通過(guò)控制系統(tǒng)與傳感器測(cè)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(lái)實(shí)現(xiàn)的行李箱的自動(dòng)跟隨這一功能。主要的硬件電路包括單片電機(jī)；超聲波測(cè)量距離模塊、電動(dòng)機(jī)模塊、無(wú)線信號(hào)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(gè)行李箱的用電采用蓄電池形式的直流電。 該行李箱通過(guò)支架將箱子與輪子相連接，且以水平的方向進(jìn)行布置，因?yàn)檫@樣可以使行李箱的中心更第，使行李箱在運(yùn)動(dòng)時(shí)更加穩(wěn)定，不易翻到。 總體參數(shù)：為講求美觀行李箱的大小長(zhǎng)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(duì)跟隨速度進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算得出設(shè)計(jì)行李箱的續(xù)航時(shí)間為4小時(shí)。 2.2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路 發(fā)出超聲波測(cè)出在行李箱前面的五個(gè)超聲波值，通過(guò)超聲波值來(lái)確定主人的位置，然后向直流電機(jī)發(fā)出指令，給驅(qū)動(dòng)供電控制方向運(yùn)動(dòng)從而讓行李箱向正確的方向進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，其中包括前進(jìn)，倒退以及轉(zhuǎn)向等功能。單片電機(jī)通過(guò)無(wú)線信號(hào)傳輸，把目前為止的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸給上位電機(jī)，這時(shí)尚未點(diǎn)擊會(huì)顯示出數(shù)據(jù)，通過(guò)這些數(shù)據(jù)我可以對(duì)傳感器的好壞判斷以及其他需要修改的東西進(jìn)行修改。 直流電機(jī) 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 控制芯片 超聲波傳感器 上位電機(jī) 無(wú)線信號(hào)傳輸 圖2-1控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖 第三章 詳細(xì)設(shè)計(jì) 3.1 控制芯片的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)的控制器選擇使用飛思卡爾共所生產(chǎn)的一種型號(hào)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?yàn)檫@種芯片的功能較好，而且價(jià)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(jià)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(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)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(yuǎn)可以達(dá)到4.5米的地方，2厘米的地方它也可以進(jìn)行探測(cè)，探測(cè)的角度大約在15度左右，設(shè)計(jì)中的行李箱在其正前方設(shè)置了五個(gè)這種超聲波傳感器，因?yàn)檫@樣可以在行李箱的前方進(jìn)行無(wú)死角的行人探測(cè)。 圖3-2 HY-SRF超聲波模塊 3.3 電源設(shè)計(jì) 在設(shè)計(jì)中很多模塊所使用的電壓均為5V，因此，選擇型號(hào)為L(zhǎng)M2940電源對(duì)行李箱進(jìn)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(wú)線串口模塊設(shè)計(jì) 無(wú)線串口模塊我們選擇多通道為功率嵌入式的型號(hào)為APC200-43的無(wú)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(shù)據(jù)，這種模塊有著體積比較小、電壓寬等特點(diǎn)，傳送距離完全符合本設(shè)計(jì)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(qiáng)，擁有較好的糾錯(cuò)功能。這種模塊還可以提供數(shù)個(gè)頻道選擇，可以完成各種大大小小數(shù)據(jù)的傳輸，用戶也不用對(duì)那晦澀難懂的傳輸程序，最主要的時(shí)它體積不大，傳送范圍比較大。 3.5 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì) L298N是一種雙H橋類型的電機(jī)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(yùn)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(dá)到20W，這個(gè)模塊能夠操控兩個(gè)直流電機(jī)正向停和反向停。 圖3-4 直流電動(dòng)驅(qū)動(dòng)接線圖 輪半徑R=6cm，跟隨速度為1m/s。假設(shè)這種行李箱的質(zhì)量分布的比較均勻，平均每個(gè)輪子所受到的力為60牛頓，行李箱的輪子選取實(shí)心橡膠輪，這種輪子的摩擦系數(shù)，在優(yōu)質(zhì)路面上為0.1。 綜上所述，則存在： 每個(gè)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(dòng)摩擦的角度： 轉(zhuǎn)速： 電機(jī)的輸出功率： 一般情況下電機(jī)的利用效率只有80%，所以實(shí)際電機(jī)功率為： 綜上所述以及考慮到實(shí)際情況，電機(jī)需要選擇功率為25W的。 3.6 蓄電池的選擇 直流電機(jī)時(shí)行李箱上的主要功耗部位，所以對(duì)于行李箱蓄電池的選擇主要是以我們所使用的電機(jī)參數(shù)來(lái)進(jìn)行的。本設(shè)計(jì)中我們所使用的電機(jī)參數(shù)為25W,1A,5V，正常續(xù)航時(shí)間為4個(gè)小時(shí)，由此我們可以得出蓄電池的容量應(yīng)為4Ah?？紤]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(hào)為L(zhǎng)C-RO64R5的蓄電池比較符合本設(shè)計(jì)，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(dòng)設(shè)計(jì) Gi Jm JL M G L 圖4-1 電機(jī)傳動(dòng)裝置 本設(shè)計(jì)中的傳動(dòng)關(guān)系： 在這個(gè)公式中從左到右的分子和分母為電動(dòng)機(jī)和負(fù)載的角位移；角速度；角加速度?？梢赃M(jìn)行換算阻抗轉(zhuǎn)矩;同理對(duì)進(jìn)行換算得。 設(shè)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩為，合轉(zhuǎn)矩為，則有： 解之得： 忽略摩擦力則有,則 ； 3.8 程序設(shè)計(jì) 當(dāng)我們啟動(dòng)了開關(guān)，首先系統(tǒng)進(jìn)行了初始化，緊接著超聲波傳感器對(duì)前面進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，然后對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，繼而向上位電機(jī)發(fā)送數(shù)，從而達(dá)到對(duì)行李箱的控制效果。 下圖為行李箱實(shí)現(xiàn)判斷位置距離等數(shù)據(jù)采集的流程圖： 開始 結(jié)束 向上位電機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù) 控制行李箱 數(shù)據(jù)處理 超聲波數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng)初始化 第四章 產(chǎn)品成本分析及應(yīng)用前景 4.1 成本分析 自動(dòng)式跟隨行李箱成本分析見下表4-1： 表4-1 式學(xué)習(xí)桌生產(chǎn)成本分析 序號(hào) 各部件或材料名稱 數(shù)量 單位 單價(jià)（元） 分項(xiàng)合計(jì)（元） 1 S12XS128 1 個(gè) 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(gè) 10 40 5 LM2940 1 個(gè) 1.4 1.4 6 APC200-43 1 個(gè) 200 200 7 R064R5 1 個(gè) 30 30 8 制作加工費(fèi) 300 300 總計(jì) 878.85 如果批量生產(chǎn)，上表中材料購(gòu)買及生產(chǎn)成本可進(jìn)一步降低。 現(xiàn)如今市場(chǎng)上的自動(dòng)跟隨式行李箱一般價(jià)格如下表4-2: 表4-2多功能學(xué)習(xí)桌市場(chǎng)價(jià)格 序號(hào) 名稱 數(shù)量 單位 單價(jià)（元） 1 自動(dòng)跟隨式行李箱 1 張 3000 通過(guò)對(duì)表4-1與表4-2成本對(duì)比分析可知，本論文所設(shè)計(jì)的自動(dòng)跟隨式行李箱不管是單個(gè)零件還是制造費(fèi)用都不是非常高，相對(duì)于市場(chǎng)價(jià)格來(lái)說(shuō)，利潤(rùn)是非常大的。 4.2 產(chǎn)品設(shè)計(jì)與創(chuàng)新性 4.2.1 產(chǎn)品創(chuàng)新及設(shè)計(jì) 該產(chǎn)品通過(guò)使用傳感器以及控制器以及步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用從而實(shí)現(xiàn)行李箱像一個(gè)小寵物一樣跟著主人跑，極大的降低了人們?cè)诼猛局械膭诶鄢潭?，讓人們擁有一個(gè)更為愉快的旅程。行李箱通過(guò)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(dòng)跟隨式行李箱主視圖 圖4-2 自動(dòng)跟隨式行李箱俯視圖 圖4-3 自動(dòng)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(yīng)用前景 現(xiàn)在的市場(chǎng)上，對(duì)于這種行李箱的需求客戶還是比較多的，更何況自動(dòng)跟隨式行李箱已經(jīng)成為了網(wǎng)紅行李箱，這使它的需求量會(huì)大大增加。而在市場(chǎng)中，這種自動(dòng)跟隨行李箱的商家以及商品數(shù)量不多，競(jìng)爭(zhēng)力相對(duì)較小，這種行李箱的實(shí)用系數(shù)還是比較大的，加上國(guó)家比較鼓勵(lì)科技創(chuàng)新，就目前來(lái)它的發(fā)展前景還是比較好的。 目前越來(lái)，越來(lái)越多的人們都愛上了旅行，大學(xué)生越來(lái)越多，出差工作的人也越來(lái)越多，出遠(yuǎn)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(shí)也有一個(gè)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(gè)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(yùn)，行李輕我們便會(huì)擁有一個(gè)輕松的旅行；而行李沉重，我們的旅行便會(huì)倍感勞累。誰(shuí)都想擁有一個(gè)愉快的旅程，而傳統(tǒng)的行李箱并不打算讓我們這么愉快。而本設(shè)計(jì)的行李箱就可以讓旅途中以及不遠(yuǎn)萬(wàn)里去上學(xué)的學(xué)子們擁有一個(gè)愉快的行程。 綜上所述，自動(dòng)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(jià)值，而且其成本比較低，利潤(rùn)比較大，其應(yīng)用及發(fā)展前景都是比較不錯(cuò)的。 第5章 總結(jié) 在此次自動(dòng)跟隨式畢業(yè)設(shè)計(jì)中，通過(guò)了解各種傳感器以及其應(yīng)用使我學(xué)習(xí)到了很多的知識(shí)，設(shè)計(jì)中的行李箱通過(guò)傳感器；控制芯片；電源以及直流電機(jī)的組合應(yīng)用，以及各種精確的計(jì)算，設(shè)計(jì)出了一種智能化的行李箱，并且通過(guò)對(duì)其成本的計(jì)算與市場(chǎng)價(jià)格對(duì)比，確定其在利潤(rùn)方面的可行性。根據(jù)適用人群的調(diào)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(wù)，減輕人們?cè)诼猛局械膭诶鄢潭?，使人們更加享受生活，在目前的社?huì)環(huán)境中，人們的工資以及生活的水平不斷上升，在未來(lái)人們將更加追求高質(zhì)量的生活也更加懂得享受生活，而自動(dòng)跟隨式行李箱將會(huì)成為人們享受生活的一部分。不僅如此，目前我國(guó)積極鼓勵(lì)各種創(chuàng)新，而此行李箱根據(jù)傳統(tǒng)行李箱進(jìn)行創(chuàng)新，從各個(gè)方面來(lái)講都擁有著較好的前景。自動(dòng)跟隨式行李箱將對(duì)人們的生活創(chuàng)造便捷的同時(shí)也會(huì)為其生產(chǎn)企業(yè)制造不錯(cuò)的利潤(rùn)，從而帶動(dòng)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。從任何角度來(lái)講，自動(dòng)跟隨式行李箱是非?？尚械?。我認(rèn)為，這種行李箱將會(huì)對(duì)人們生活的幸福指數(shù)帶來(lái)一定的提高，同時(shí)也會(huì)促進(jìn)其各種硬件設(shè)施的發(fā)展，在帶動(dòng)科技發(fā)展的同時(shí)也促進(jìn)著商業(yè)的發(fā)展。 參考文獻(xiàn) [1]唐增寶，何永然，劉安俊.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)DM].武漢:華中理工大學(xué)出版社，1999. 3 [2] 濮良貴,紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)DM].北京:高等教育出版社，2001. 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