[发明专利]学生智能安全随行书包

说明书

本发明提供了一种学生用智能安全随行书包的实现方法，其重点在于综合利用智能硬件/软件技术、无线遥控技术、红外传输技术、自动控制技术、安全技术和高科技材料技术来设计一种学生用智能书包，以有效地解决学生负重和安全的双重问题。书包本身也可以看做是一种智能机器人。

技术领域

本发明横跨智能物联网（IOT）和智能机器人两个应用领域，涉及智能硬件/软件技术、无线遥控技术、红外传输技术、自动控制技术、人身安全和材料技术等专业领域。

背景技术

随着社会的发展和进步，进入校园的学生人数越来越多，尤其是广大的中小学生。激烈的竞争导致学业沉重，直接体现在学生的书包上。对广大的小学生、中学生而言，动辄几公斤的负重对他们还没有发育成熟的身体来说是个沉重的负担。另外，书包作为学生最重要的装备，要在一定程度上能够起到安全辅助作用。如何能让小学生们轻轻松松、高高兴兴、安安全全去上学是正是本发明要解决的问题。目前市场上已有的智能书包存在以下几个问题：1）基本还是背负式，不能解决负重的问题；2）具有拉杆功能，能在一定程度缓解但不能最大程度地解决负重问题；3）安全功能单一，主要是GPS跟踪/防走失，定位精度很低，根本不能应对突发情况；4）一些日本产品具有钢板抗震、落水漂浮等极少用到的功能，与学生安全没有本质的关系，而且加重了书包本身的重量；5）采用普通材料，书包易破损，而且不具有防护功能。

发明内容

本发明要解决的主要技术问题是，利用智能硬件/软件技术、无线遥控技术、红外传输技术、自动控制技术、安全技术和高科技材料技术来设计一种学生用智能书包，以有效地解决学生负重和安全的双重问题;书包本身也可以看做是一种智能机器人:

1.智能书包内嵌智能硬件平台和安全软件系统，统一管理相关功能，硬件底层加密，确保系统安全；同时具有无线通讯功能，支持广域无线网络和WIFI、BT、GPS、红外等多种局域或近距无线通讯功能;学生和智能书包之间形成安全的一对一的绑定关系，当孩子行走时，智能书包在轮子的带动下即会跟着孩子一同行走，间距默认设置50CM，可调节;孩子左转，书包左转；孩子右转，书包右转；孩子停，书包停；孩子倒退，书包倒退;书包具有智能越障能力，也能够行走在普通楼梯上;

2.安全方面，通过红外、BT、Wifi等多种技术在书包和学生（要佩戴相应的手环、鞋子、衣服等穿戴设备）之间形成一对一的绑定关系，私有密码保护;书包和学生之间超过一定距离，书包会产生声/光报警；同时，采取学生主动参与和智能书包自动的方式拨打学生家长电话，进行安全通告;学生家长也可通过手机上的APP及时主动查询学生状况;采用GPS、WIFI、BT、红外等多种方式对学生和书包进行综合定位，保证了定位的精确性;

3.控制及互动方面，有几种方式：智能书包具有语音识别功能，能够按照学生的语音指令行动；学生也可以通过手机app，智能手表或手环等其他方式与书包产生互动;

4.书包材料，现阶段可采用碳纤维材料，将来可采用石墨烯材料，轻薄坚固，不易变形，耐磨损，不易穿透；在极端、紧急和异常状况下，能够对学生的身体形成较强的防护和支撑作用;材料防水，可以更好地保护书包内部;方便造型，外型可采用各种受欢迎的卡通等造型，后续也可衍生为成人用行李箱、背包等;

5.书包内置电池，可使用充电电池或普通干电池，后续可实现太阳能充电;

6.机电控制方面

书包采用四通道设计，即发射器上分别有控制1、2通道和3、4通道的动作指令;对应左轮轴和右轮轴方向的控制动作进行微调;刹车、倒车和油门共用一个通道;不同通道的发射、接收指令信号，控制X、Y轴的机械动作;孩子踩住鞋子，即是刹车指令，孩子开始走路，即发射书包行驶指令，书包前进/后退，红外感知孩子转弯;以红外技术为例，主要集成电路控制器原理方框图设计如图2 所示;