基于UWB通信的智能跟随旅行箱
技术领域
本实用新型涉及旅行箱技术领域，特别涉及基于UWB通信的智能跟随旅行箱。
背景技术
随着信息革命的展开和移动互联网的深入，综合了智能传感器和自动控制理论的智能化终端生态陆续铺开，其中，具有自动跟踪功能的移动机器人在医疗、工业等领域不仅能够解放人们的双手，降低劳动强度，而且能够提高劳动效率，让人们都能享受到科技的乐趣，具有一定的优越性。
目前而言，市场上智能跟随旅行箱较少，多是依赖于以激光雷达技术进行定位，从而实现跟随。即根据激光从发射到返回的飞行时间，推算出激光雷达到目标点的距离，不断进行和重复此过程，就可以得到目标物上全部目标点的数据，最终得到目标的位置信息。但是激光雷达方案对天气和周遭空气环境的要求较苛刻。一般在晴朗的天气里可正常工作。但在烟、雾、雨等条件下，衰减严重。另外激光雷达方案实际是对传感器前方的障碍物进行跟随，而产品与用户之间并无专属性，这样在实际应用过程中则容易因人群流动而丢失或跟错目标。
实用新型内容
本实用新型旨在解决上述问题之一，为此本实用新型提出了基于UWB通信的智能跟随旅行箱。
本实用新型解决其技术问题的解决方案是：提出基于UWB通信的智能跟随旅行箱，包括：
UWB模块，包括不少于2个基站，所述UWB模块设置有标签模块，所述UWB 模块与所述标签模块通信连接，所述标签模块由用户携带；
PLC控制模块，输入端与所述UWB模块连接，输出端连接电机，用于在接收到所述UWB模块发送的坐标信息时，通过PID控制单元将所述坐标信息转化为控制电机的速度以及加速度，进而控制电机按照所述速度以及加速度运行；
避障模块，用于对所述旅行箱的运行方向的障碍物测距，所述避障模块还设置有报警单元，当所述障碍物距离所述旅行箱低于设定距离时，所述报警单元被触发进行报警。
进一步，所述旅行箱包括箱体，所述箱体的底部设置有万向轮，所述箱体的中部正表面设置有所述避障模块，所述箱体的上部的左右两端对称的设置有所述 UWB模块的2个所述基站，所述箱体的上部的中心设置有拉杆。
进一步，所述旅行箱还设置有显示模块，与所述PLC控制装置连接，设置于所述箱体的正表面，用于显示所述旅行箱的功能菜单。
进一步，所述旅行箱还设置有指纹识别模块，与所述PLC控制装置连接，设置于所述箱体的正表面，用于对用户的身份信息进行验证。
进一步，所述旅行箱还设置有蓝牙模块，与所述PLC控制装置连接，附着设置于所述箱体的正表面，与用户的移动终端通信连接，用于实现所述旅行箱与用户之间的信息交互。
进一步，所述旅行箱还设置有密码锁，设置于所述箱体的右侧面。
进一步，所述PLC控制模块包括stm32f4单片机及其外围电路。
进一步，所述避障模块包括超声波收发模块，所述超声波收发模块用于根据超声波的收发时间得到所述旅行箱与运行方向的障碍物之间的距离。
本实用新型的有益效果是：本实用新型通过提出基于UWB通信的智能跟随旅行箱，能够通过采用UWB通信技术来实现旅行箱对用户的智能跟随，本实用新型在较为恶劣的天气中较激光雷达定位的方式更为稳定，在复杂场景中使用时也十分有利。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。
图1是基于UWB通信的智能跟随旅行箱的正表面结构示意图；
图2是基于UWB通信的智能跟随旅行箱的结构原理示意图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本实用新型的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本实用新型的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本实用新型保护的范围。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
参考图1和图2，本公开提供了基于UWB通信的智能跟随旅行箱，包括：
UWB模块100，包括不少于2个基站，所述UWB模块100设置有标签模块，所述UWB模块100与所述标签模块通信连接，所述标签模块由用户携带；
PLC控制模块200，输入端与所述UWB模块100连接，输出端连接电机300，用于在接收到所述UWB模块100发送的坐标信息时，通过PID控制单元210将所述坐标信息转化为控制电机300的速度以及加速度，进而控制电机300按照所述速度以及加速度运行；
避障模块400，用于对所述旅行箱的运行方向的障碍物测距，所述避障模块400还设置有报警单元410，当所述障碍物距离所述旅行箱低于设定距离时，所述报警单元410被触发进行报警。
作为本发明的优选实施方式，所述旅行箱包括箱体500，所述箱体500的底部设置有万向轮510，所述箱体500的中部正表面设置有所述避障模块400，所述箱体500的上部的左右两端对称的设置有所述UWB模块100的2个所述基站，所述箱体500的上部的中心设置有拉杆520。
作为本发明的优选实施方式，所述旅行箱还设置有显示模块600，与所述PLC 控制装置连接，设置于所述箱体500的正表面，用于显示所述旅行箱的功能菜单。
在本实施方式中，显示模块600采用市售的LCD液晶触摸显示屏，安装时，将LCD液晶触摸显示屏嵌入设置在箱体500内即可。
作为本发明的优选实施方式，所述旅行箱还设置有指纹识别模块700，与所述PLC控制装置连接，设置于所述箱体500的正表面，用于对用户的身份信息进行验证。
在本实施方式中，考虑到旅行箱的防盗问题，采用当今市场热门的指纹识别的方式，在实施时只需要采购市售的指纹识别装置，并将指纹识别装置安装到相应的位置即可。
作为本发明的优选实施方式，所述旅行箱还设置有蓝牙模块800，与所述PLC 控制装置连接，附着设置于所述箱体500的正表面，与用户的移动终端通信连接，用于实现所述旅行箱与用户之间的信息交互。
作为本发明的优选实施方式，所述旅行箱还设置有密码锁900，设置于所述箱体500的右侧面。
考虑到旅行箱的安全问题，还设置有密码锁900，用户只有输入正确的密码才能取出箱子中的物品，十分方便。
作为本发明的优选实施方式，所述PLC控制模块200包括stm32f4单片机及其外围电路。
作为本发明的优选实施方式，所述避障模块400包括超声波收发模块，所述超声波收发模块用于根据超声波的收发时间得到所述旅行箱与运行方向的障碍物之间的距离。
在使用时首先用户所携带的UWB标签与旅行箱搭载的UWB模块100进行实时通信，从而通过算法得到用户到旅行箱之间的距离(角度)数据，进而得到用户的坐标数据。接着，主控芯片再将用户的坐标数据作为模糊PID控制器的输入，经过转换得到的相应输出为电机300的速度和加速度，结合PWM控制电机300 即可实现相应的跟随功能。额外地，旅行箱配备的LCD显示屏模块用以显示用户运动的轨迹等信息，指纹识别模块700可以进行指纹解锁，超声波模块则根据超声波测距原理，在测得前方障碍物距离过近时触发报警模块，最后，用户还可通过手机APP对旅行箱进行蓝牙通信，旅行箱设置有电池组530进行供电。
具体的实现跟随的过程如下：
系统上电后，可选择是否进入跟随模式，若否，则定位模块进入待机模式，若是，则开启测距功能，此时UWB模块100将不断传回相应的距离信息，继而采用双边定位算法，即已知基站到用户，基站到基站之间的距离信息，根据平面几何知识，通过余弦定理可求得标签到左右两边两个基站的中线长度及角度。
对所计算出的距离和角度做卡尔曼滤波，以抑制跳变噪声，提升系统的鲁棒性。最后，将坐标数据输入到模糊PID控制器中，它利用模糊逻辑并根据一定的模糊规则对PID的参数进行实时的优化，这样可以自适应地调整PID中的Kp、 Ki、Kd三个参数，相应地输出旅行箱相应的实时速度及加速度，如此进行电机 300控制，最终实现行李箱平稳地自动跟随用户移动。
以上对本实用新型的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
