CN105799836A - 电动滑板车 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电动滑板车，包括滑板本体和与滑板本体底部连接的滚轮，滚轮包括前端的转向轮和后端的动力轮；转向轮与设置在滑板本体内的转向机构连接；动力轮通过后轮架与滑板本体连接，并由设置动力单元提供动力；电动滑板车还包括设置在滑板本体内的用于供电的电池和控制单元；控制单元包括微控制器和用于接收外部遥控器的转向命令和速度命令的接收端，接收端的输出端与微控制器的输入端连接，微控制器的输出端与动力单元连接；转向机构包括与滑板本体通过轴承连接的转动轴，转动轴的底部与转向轮连接。本发明通过遥控器输入的指令，由微控制器控制电动滑板车的速度，能够自由、轻松、智能的实现速度控制，为使用者节省了体力。

Description

电动滑板车
技术领域
本发明涉及一种代步工具，具体涉及一种电动滑板车。
背景技术
随着新能源技术的不断开发完善，新型高容量电池技术有了长足的发展，使得建立在电池领域之上的各种电动动力交通工具也有了日新月异的进步，各种轻型电动力代步工具层出不穷，极大方便了人们的出行。电动滑板车是一种利用电力驱动的滑板车，已有的电动滑板车，前轮固定在车架上只能单一向前运行，无法自由在水平方向上转动；在滑行过程中，使用者需要很大的腰部摆动力来驱使滑板车转向，转向不方便，不安全，缺乏灵活性；在人离开滑板后，不能实现智能控制，缺乏遥控控制的娱乐性；在滑行过程中震动大，不适合长时间使用，缺乏舒适性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种电动滑板车，能够自由、轻松、智能的实现速度及方向控制。
本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种电动滑板车，包括滑板本体和与滑板本体底部连接的滚轮，其特征在于：所述的滚轮包括前端的转向轮和后端的动力轮；转向轮与设置在滑板本体内的转向机构连接；动力轮通过后轮架与滑板本体连接，并由设置动力单元提供动力；
本电动滑板车还包括设置在滑板本体内的用于供电的电池和控制单元；控制单元包括微控制器和用于接收外部遥控器的转向命令和速度命令的接收端，接收端的输出端与微控制器的输入端连接，微控制器的输出端与动力单元连接；
所述的转向机构包括转向执行机构，转向执行机构为与滑板本体通过轴承连接的转动轴，转动轴的底部与转向轮连接。
按上述方案，所述的转向机构还包括转向控制机构，转向控制机构包括固定在转动轴上的永磁铁，以及与转动轴同心设置的固定环，固定环上分布有若干个用于吸引永磁铁的软磁体柱，软磁体柱与永磁铁之间设有一定的间隙，每个软磁体柱上绕有相互独立的通电线圈，通电线圈的通断通过所述的微控制器控制。
按上述方案，所述的转动轴和转向轮之间设有连接臂，转动轴与连接臂之间铰接，转动轴上一点与连接臂上一点之间设有减震缓冲装置。
按上述方案，所述的后轮架包括相互铰接的固定架和连接臂，固定架与所述的滑板本体固定，连接臂与所述的动力轮连接；固定架上一点与连接臂上一点之间设有减震缓冲装置。
按上述方案，所述的滑板本体包括相互可拆卸连接的面板和刚性车架；面板尾部上翘，且面板尾部的下端设有刹车装置；所述的转向机构和后轮架均与刚性车架连接。
按上述方案，所述的刹车装置包括凸起，凸起的末端设有缓冲材料层。
按上述方案，所述的滑板前后端设有夜行灯及照明灯，与所述的微控制器连接。
按上述方案，所述的滑板本体内设有加速度传感器，与所述的微控制器连接。
按上述方案，所述的滑板本体内设有接近感应器，优选红外线传感器，与所述的微控制器连接。
按上述方案，所述的控制单元还包括用于获取遥控器位置信号的定位模块，优选为电磁定位模块，与所述的微控制器连接。
按上述方案，所述的滑板本体内设有重力传感器和三维陀螺仪，分别与所述的微控制器连接。
按上述方案，所述滑板车设有卫星定位导航模块，分别于上述的控制器连接。
按上述方案，所述滑板车设有避障感应器，优选为超声波避障感应器，分别于上述的控制器连接。
一种上述电动滑板车的控制方法，其特征在于：电动滑板车中设有与微控制器连接的加速度传感器，它包括以下模式：
关闭模式：电动滑板车受人力控制；
速度智能模式：接收遥控器的加减速命令控制动力单元从而控制动力轮的速度；
半智能模式：通过人力控制转向；通过加速度传感器获取脚蹬地产生的加速度或减速度，控制动力单元的速度，在人体离开滑板时滞动。
按上述方法，所述的转向机构还包括转向控制机构，转向控制机构包括固定在转动轴上的永磁铁，以及与转动轴同心设置的固定环，固定环上分布有若干个用于吸引永磁铁的软磁体柱，软磁体柱与永磁铁之间设有一定的间隙，每个软磁体柱上绕有相互独立的通电线圈，通电线圈的通断通过所述的微控制器控制；
本方法还包括转向智能模式和综合智能模式；转向智能模式为通过接收遥控器的转向命令控制通电线圈的通断；综合智能模式为速度智能模式与转向智能模式的叠加。
按上述方法，它还包括自动循迹模式：通过定位模块获取遥控器的位置，与滑板车自身位置相比较，从而控制通电线圈的通断和动力单元的输出功率。
按上述方法，它还包括自动导航模式：通过指定一个卫星定位的目的地位置，滑板车通过内置的卫星导航模块控制通电线圈的通断和动力单元的输出功率，到达目的。
按上述方法，它还包括自动避障模式，通过避障感应器感应滑板本体周围物体的位置信息，从而控制通电线圈的通断和动力单元的输出功率。
本发明的有益效果为：
1、本发明通过遥控器输入的指令，由微控制器控制动力轮的速度，能够自由、轻松、智能的实现速度控制，转向轮通过转轴与滑板本体连接，能够轻松的通过人力控制转向，为使用者节省了体力。
2、通过采用分布着若干个独立的饶有通电线圈的软磁体柱与永磁铁之间的配合，在遥控命令下，控制器控制其中的某个或某几个通电线圈连通让软磁体柱产生磁力对永磁铁吸引，实现永磁铁的转向，从而通过转动轴带动转向轮实现精准转向，在断电情况下，软磁体柱对永磁铁无吸引，转向轮可以自由灵活的转动，整个过程自由、轻松；软磁体柱与永磁铁之间没有任何物理连接，相互独立，即便发生碰撞也不容易损坏。
3、本发明的减震缓冲装置与其连接端，在平常路面时构成三角形状，提高了滚轮与滑板本体之间连接的牢固性和稳定性，当路面不平整时，利用减震缓冲装置实现减震的功能，从而使得整个滑板车平稳滑行。
4、通过上翘的面板尾部和刹车装置的结合，在刹车时踩下上翘的面板尾部，易于操作，进一步提高了滑板车的安全性；设置类似于加强筋的刚性车架，一些连接机构均连接在该刚性车架上，使整个滑板车更加结实耐用；面板与刚性车架采用可拆卸的连接方式，便于拆卸和更换面板，并且便于维修位于滑板车本体内的控制单元和转向机构。
5、刹车装置采用带缓冲材料层的凸起，在人控制时，主要依赖机械方式刹车；刹车及时可靠。
6、通过设置各种传感器，例如加速度传感器、重力传感器和三维陀螺仪等，采集滑板车当前的滑行状态，控制单元利用当前的滑行状态进行相应的算法处理或逻辑判断，并控制动力单元为动力轮提供相应的动力，能够进一步提高滑板车滑行的平稳性。
7、在半智能模式时，通过人体接近传感器，用于感应滑板是否为人控制，当感应到面板上方有人体时，为正常状态，可正常滑行；当在滑板起始或者运行途中，人体离开滑板，则切换为不正常状态，使滑板的滞动，保证滑板的安全。
8、利用定位模块获取遥控器的位置，可以使得滑板车具备自动循迹功能，当人车分离时，滑板车能够自动跟着持遥控器的人滑行。
9、通过卫星定位模块及卫星导航模块，指定目的地，滑板可自动到达目的地。
10、通过避障模块，保证滑板在自动运行时防止碰撞，可有效保护滑板。
11、在夜间运行滑板时，打开照明灯及夜行灯，保证夜间滑行的安全性，照明灯及夜行灯可有遥控控制，使用简单、方便。
12、通过合理的设置几种控制模式，让电动滑板车的使用效果达到最佳：关闭模式在完全断电的情况下完全由人力控制，作为没电或者控制单元损坏情况下的补充，也能够为滑板爱好者提供一个娱乐的模式；智能模式能够利用遥控器完成最省力最方便的滑行模式；半智能模式能够在脱离遥控器的情况下实现智能识别使用者的意愿，控制滑板车的速度，使得使用者只需要专心用腰部力量控制方向即可，更为省力。
附图说明
图1为本发明一实施例的结构示意图。
图2为转向轮及转向机构结构示意图。
图3为转向控制机构结构示意图。
图4为本发明一实施例的控制硬件结构框图。
图中：1-滑板本体，1-1-面板，1-2-刚性车架，2-转向轮，3-动力轮，4-转动轴，5-连接臂，6-固定架，7-转向控制机构，7-1-永磁铁，7-2-固定环，7-3-软磁体柱，8-刹车装置，9-轴承，10-减震缓冲装置。
具体实施方式
下面结合具体实例和附图对本发明做进一步说明。
本发明提供一种电动滑板车，包括滑板本体1和与滑板本体1底部连接的滚轮，如图1至图2所示，所述的滚轮包括前端的转向轮2和后端的动力轮3；转向轮2与设置在滑板本体1内的转向机构连接；动力轮3通过后轮架与滑板本体1连接，并由设置在动力轮3内的动力单元提供动力；本电动滑板车还包括设置在滑板本体1内的用于供电的电池和控制单元；控制单元包括微控制器和用于接收外部遥控器的转向命令和速度命令的接收端，接收端的输出端与微控制器的输入端连接，微控制器的输出端与动力单元连接；所述的转向机构包括转向执行机构，转向执行机构为与滑板本体1通过轴承9连接的转动轴4，转动轴4的底部与转向轮2连接。
优选的，转向机构还包括转向控制机构7，如图3所示，包括固定在转动轴4上的永磁铁7-1，以及与转动轴4同心设置的固定环7-2，固定环7-2上分布有若干个用于吸引永磁铁的软磁体柱7-3，软磁体柱7-3与永磁铁7-1之间设有一定的间隙，每个软磁体柱7-3上绕有相互独立的通电线圈，通电线圈的通断通过所述的微控制器控制。
其中固定环7-2只用作固定软磁体柱7-3，它可以是个圆环、方形环，也可以是多个一段一段的固定件构成一个环形整体，只要能够使得软磁体柱7-3是围绕着永磁铁7-1设置即可。
本实施例中，所述的动力单元为轮毂电机，优选无刷电机，设置在动力轮内，轮毂外圈套有轮胎或其它隔震材料，组合为一体，可正、反转和制动。
本实施例中，所述转向轮和动力轮优选的分别有2组，亦可为一组转向轮加两组动力轮组合或两组转向轮和一组动力轮组合或其他组合，每组转向轮和动力轮各包含单轮或双轮。
优选的，所述的转动轴4和转向轮2之间设有连接臂5，转动轴4与连接臂5之间铰接，转动轴4上一点与连接臂5上一点之间设有减震缓冲装置10。
优选的，所述的后轮架包括相互铰接的固定架6和连接臂5，固定架6与所述的滑板本体1固定，连接臂5与所述的动力轮3连接；固定架6上一点与连接臂5上一点之间设有减震缓冲装置10。
优选的，所述的滑板本体1包括相互可拆卸连接的面板1-1和刚性车架1-2；面板1-1尾部上翘，且面板1-1尾部的下端设有刹车装置8；所述的转向机构和后轮架均与刚性车架1-2连接。刹车装置8还可以设置在刚性车架1-2的尾部，这样较为结实，不容易断。面板1-1与刚性车架1-2可拆卸连接，因为面板1-1对刚性车架1-2有一定保护作用，若发生碰撞受损，这样可以便于更换面板1-1，并且位于滑板本体1内的装置如果损坏，也便于拆开修理和组装。
优选的，面板1-1与刚性车架为内嵌式安装。
进一步优选的，所述的刹车装置8包括凸起，凸起的末端设有缓冲材料层。
本实施例中，如图4所示，所述的滑板本体1内设有加速度传感器，与所述的微控制器连接；控制单元还包括用于获取遥控器位置信号的定位模块（例如超声波定位模块、光电定位模块、电磁定位模块等近场定位模块），与所述的微控制器连接，本例优选电磁定位模块；控制单元还包括获取地理位置的卫星定位模块及导航用的卫星导航模块（如GPS、BDS等），与所述的微控制器连接，本例优选GPS卫星定位导航模块；控制器还包括用于避障的物体感应模块（如超声波、红外线、光电等），与所述微控制器连接，本例优选超声波避障模块；滑板本体1内设有重力传感器和三维陀螺仪，分别与所述的微控制器连接。
优选的，滑板本体前后端设有照明灯及夜行灯，与所述的微控制器连接，用于夜间或照明条件不好的情况下的照明。
所述的遥控器可以为实体遥控装置，或者移动终端的APP；输入方式可以是按键式、语音识别或手势识别等。
一种上述电动滑板车的控制方法，包括以下模式：
关闭模式：电动滑板车受人力控制；此模式下，本滑板车与普通滑板车相同，使用者享受人力控制的娱乐性，也可以称为娱乐模式，另外当没电了或者控制单元出现故障时，也能够用该模式应急。
智能模式：通过接收遥控器的转向命令控制通电线圈的通断；接收遥控器的加减速命令控制动力单元的输出功率；此模式下，使用者非常省力的控制本滑板车，实现代步功能。
半智能模式：通过人力控制转向；通过加速度传感器获取脚蹬地产生的加速度或减速度，控制动力单元的速度。在具体控制时，可以通过加速度传感器获取脚蹬地产生的加速度或减速度，分级控制动力单元从而使得动力轮以某一恒定速度滑行，每一级对应一个恒定速度。此模式下，使用者在代步过程中也能够人力控制方向，并且可以不用遥控器即可智能识别脚蹬的加减速度，并由控制单元控制动力轮匀速前进，不需要时刻需要脚蹬提供动力，省力，尤其适用于技术不够好的滑板车初学者，只要专心控制方向即可。当人体离开滑板时，滑板则会停止运行。
在本实施例中，分为2-5级，每级对应一个恒定的速度，从第一级开始每级的速度逐级递增；在半智能模式下，每次脚蹬加速时，提升一级，以对应级别的速度匀速前进，每次脚蹬减速时，降低一级，以对应级别的速度匀速前进。该分级也可以适用于智能模式中，遥控器每发出一次加速命令则提升一级，每发出一次减速命令则降低一级。当处于一个长加速度或长减速度状态下，滑板速度则相应增加到一个峰值或减小到停止。
优选的，它还可以包括自动循迹模式：通过定位模块获取遥控器的位置，与滑板车自身位置相比较，从而控制通电线圈的通断和动力单元的输出功率；此模式下使用者与滑板车分离，可以将滑板车作为搬运车使用，尤其适用于机场等地。
进一步优选的，在智能模式下，根据指定的卫星定位目的地，由内置的卫星定位模块及卫星导航模块控制滑板车到达目的地，尤其适用于运输小件物品。
进一步优选的，在智能模式下，根据重力传感器和三维陀螺仪判断滑板车的运动状态是上坡还是下坡，当为上坡时增大动力单元的输出功率，当为下坡时减小动力单元的输出功率，从而提供更加精细的控制策略，使滑板车的滑行更加安全可靠。
本发明的工作原理及过程如下：
1）在滑行过程中，微控制器通过接收端接收到遥控器的转向命令，控制相应的通电线圈进行通电产生磁力，永磁铁受磁力向对应的通电线圈处转动，转动轴随永磁铁转动，从而带动转向轮转动，实现转向功能；使用者也可采用人力控制方式，所有通电线圈均断电，此时转向轮处于自由状态，在使用者的身体控制下实现转向，提高娱乐性；
2）在滑行过程中，微控制器通过接收端接收到遥控器的加减速命令，控制动力单元提供相应的动力给动力轮；也可根据脚蹬地提供的加速度或减速度，提供对应等级的恒定速度；
3）遇到紧急情况或其它情况需要刹车时，用脚踩踏面板上翘的尾部，利用刹车装置与地面产生的巨大摩擦力，使滑板车减速停车。
4）利用定位模块，使用者可以将重物放在滑板车上，启用自动循迹模式，滑板车带着重物跟随使用者滑行，适用于机场等地。
作为进一步优选的，可以添加充电模块，给蓄电池充电，进一步辅助的，控制单元中还可以增加电池管理单元，在电量低时发出报警等提示信号；还可以在本滑板车前端设置红外或超声波传感器，根据红外或超声波感知前方路面的障碍物，实现智能避障功能；
另外，还可以在控制单元中微控制器可由组处理器加协处理器的方式组合，协处理器主要处理运动传感器信号（如加速度、重力、陀螺仪），主处理器处理运算量较大的传感器信号（如红外线感知、GPS定位导航、超声波避障、电磁定位），在一般滑板运作情况主要由协处理器完成，减少用电量；微控单元还可以预装并运行程序，如电池管理程序，延长电池的使用时间。
以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种电动滑板车，包括滑板本体和与滑板本体底部连接的滚轮，其特征在于：所述的滚轮包括前端的转向轮和后端的动力轮；转向轮与设置在滑板本体内的转向机构连接；动力轮通过后轮架与滑板本体连接，并由设置动力单元提供动力；
本电动滑板车还包括设置在滑板本体内的用于供电的电池和控制单元；控制单元包括微控制器和用于接收外部遥控器的转向命令和速度命令的接收端，接收端的输出端与微控制器的输入端连接，微控制器的输出端与动力单元连接；
所述的转向机构包括转向执行机构，转向执行机构为与滑板本体通过轴承连接的转动轴，转动轴的底部与转向轮连接。
2.根据权利要求1所述的电动滑板车，其特征在于：所述的转向机构还包括转向控制机构，转向控制机构包括固定在转动轴上的永磁铁，以及与转动轴同心设置的固定环，固定环上分布有若干个用于吸引永磁铁的软磁体柱，软磁体柱与永磁铁之间设有一定的间隙，每个软磁体柱上绕有相互独立的通电线圈，通电线圈的通断通过所述的微控制器控制。
3.根据权利要求1所述的电动滑板车，其特征在于：所述的转动轴和转向轮之间设有连接臂，转动轴与连接臂之间铰接，转动轴上一点与连接臂上一点之间设有减震缓冲装置。
4.根据权利要求1所述的电动滑板车，其特征在于：所述的后轮架包括相互铰接的固定架和连接臂，固定架与所述的滑板本体固定，连接臂与所述的动力轮连接；固定架上一点与连接臂上一点之间设有减震缓冲装置。
5.根据权利要求1所述的电动滑板车，其特征在于：所述的滑板本体包括面板和刚性车架；滑板本体尾部上翘，且滑板本体尾部的下端设有刹车装置；所述的转向机构和后轮架均与刚性车架连接。
6.根据权利要求5所述的电动滑板车，其特征在于：所述的刹车装置包括凸起，凸起的末端设有缓冲材料层。
7.根据权利要求1所述的电动滑板车，其特征在于：所述的滑板本体内设有接近传感器，与所述的微控制器连接。
8.根据权利要求1所述的电动滑板车，其特征在于：所述的滑板本体内设有加速度传感器，与所述的微控制器连接。
9.一种权利要求1所述的电动滑板车的控制方法，其特征在于：电动滑板车中设有与微控制器连接的加速度传感器，它包括以下模式：
关闭模式：电动滑板车受人力控制；
速度智能模式：接收遥控器的加减速命令控制动力单元从而控制动力轮的速度；
半智能模式：通过人力控制转向；通过加速度传感器获取脚蹬地产生的加速度或减速度，控制动力单元的速度。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于：所述的转向机构还包括转向控制机构，转向控制机构包括固定在转动轴上的永磁铁，以及与转动轴同心设置的固定环，固定环上分布有若干个用于吸引永磁铁的软磁体柱，软磁体柱与永磁铁之间设有一定的间隙，每个软磁体柱上绕有相互独立的通电线圈，通电线圈的通断通过所述的微控制器控制；
本方法还包括转向智能模式和综合智能模式；转向智能模式为通过接收遥控器的转向命令控制通电线圈的通断；综合智能模式为速度智能模式与转向智能模式的叠加。
11.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于：它还包括自动循迹模式：通过定位模块获取遥控器的位置，与滑板车自身位置相比较，从而控制通电线圈的通断和动力单元的输出功率。
12.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于：它还包括自动导航模式：指定地理位置的卫星定位，通过卫星定位导航模块，从而控制通电线圈的通断和动力单元的输出功率。
13.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于：它还包括自动避障模式，通过避障感应器感应滑板本体周围物体的位置信息，从而控制通电线圈的通断和动力单元的输出功率。
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