跟随式自动行李箱

机电一体化大作业自动跟随行李箱设计

组长：刘志鸿20127631(模型建模)

组员: 张平亮20127624(模型建模)

郑顺 20127627 孙健锟20127633（控制系统）

曾小良 20127632 胡宇涵20127626（传动，程序）

指导老师：***

2014年11月

目录

自动跟随行李箱设计.................................................................................................. ○总体思路...................................................................................................................... 二

1.引言........................................................................................................................... 二

2.控制系统硬件设计思路........................................................................................... 二

2.1控制芯片的设计............................................................................................ 三

2.2超声波传感器的设计.................................................................................... 三

2.3电源的设计................................ 五

2.4 无线串口模块设计....................................................................................... 五

2.5 直流电机驱动设计....................................................................................... 六

2.6蓄电池的选择................................................................................................ 九

3.传动设计................................................................................................................... 九

4.程序设计............................................................................................................... 十二

5.模型结构............................................................................................................... 十三

自动跟随行李箱设计

总体思路

控制系统通过测距传感器感知主人的方位与距离，以实现智能跟随的功能。硬件电路主要采用单片机、超声波测距模块、电机驱动模块、无线串口信号传输模块；软件部分由上下位传感器调试程序构成。行李箱的驱动采用直流电机驱动，直流电机的动力来源由蓄电池提供。

总体参数设计：行李箱的外观尺寸为70cm ×40cm ×20cm ，总质量20kg 、根据成人步行的一般速度设计跟随速度为1m s ，正常工作时间为4小时。（计算

所涉及的重力加速度

210m

g s 。）

1.引言

随着社会的进步，智能化技术已经应用到各行各业，利用传感器自动导航的机器人已经得到应用，但使用CCD 摄像头传感器，价格高，处理复杂，成本高，如果在自动跟随行李箱中采用超声波传感器，其传感器有体积小，处理简单，成本低等优点，因此本设计中采用超声波传感器，成功实现行李箱的自动跟随。

2.控制系统硬件设计思路

单片机通过采集行李箱前面5个超声波的值，判断行人的当前位置，然后控制直流电机，实现行李箱的转向，前进，后退等功能，单片机通过无线串口模块，把当前传感器数据传输给上位机，通过上位机数据显示来进行传感器好坏的判断和距离阀值的修改。

图1 控制系统硬件控制结构图

2.1控制芯片的设计

本控制器采用飞思卡尔公司生产的S12XS128芯片做控制芯片，S12芯片具有SCI,PWM等功能，同时具有丰富的I/O引脚，成本低廉是用方便，可以实现本控制器的功能。

图2 控制芯片电路图

2.2超声波传感器的设计

本传感器采用HY-SRF超声波模块，工作电压为5V，工作电流为15MA，工作频率40HZ，最远探测距离4.5M，最近探测距离2CM，探测角度为15度，在本设计中行李箱前部均匀分布有5个传感器，实现前方都可以探测到人，防止

视野死角。

图3 超声波传感器电路图

图4 超声波模块

2.3电源的设计

在本设计中单片机，超声波模块，无线串口都需要5V供电，所以电源采用LM2940提供5V电压。LM2940电路原理如图所示。

图5 LM2940电路原理图

2.4 无线串口模块设计

无线串口采用APC200-43多通道为功率嵌入式无线数据传输模块。

APC200-43模块式高度集成半双工微功率无线数据传输模块，提供多个频道的选择，可在线修改串口速率，发射功率，发射频率等各种参数，同时具有小体积宽电压运行，传输距离较远可以应用与本设计中。

图6 APC200-43无线串口模块

APC200A-43模块是高度集成半双工微功率无线数据传输模块，其嵌入高速单片机和高性能射频芯片。创新的采用高效的循环交织纠检错编码，抗干扰和灵敏度都大大提高，最大可以纠24bits连续突发错误，达到业内的领先水平。APC200A-43模块提供了多个频道的选择，能够透明传输任何大小的数据，而用