轮滑装置的制作方法

本发明实施例涉及轮滑或者代步工具技术领域，尤其涉及一种轮滑装置。

背景技术：

轮滑鞋作为一种娱乐工具或者代步工具，主要可分为速度型、操控型，但是，这两类轮滑鞋的结构形式基本一致，包括鞋体和安装在鞋底的轮架以及若干个滚轮，所不同的是根据使用目的的不同，滚轮的数量、大小和排布会有一定的差异。使用过程中，均是靠操作者的人力驱动比如通过蹬踏动作实现滑行，从而存在一定的局限性长时间使用还是容易造成身体疲劳，另外，在滑行的过程中，站在轮滑鞋上要保持平衡，对操作者的要求较高，从而最终导致轮滑鞋的用户体验较差；而且无法实现轮滑鞋的自动限速。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例所解决的技术问题之一在于提供一种轮滑装置，用以克服或者缓解现有技术中上述技术缺陷。

本发明实施例提供一种轮滑装置，其包括：

踏板、主接地元件、辅助接地元件、驱动元件、第一控制器、第一传感器，其中，所述踏板耦合于所述主接地元件，所述主接地元件耦接于所述驱动元件，所述第一控制器耦接于所述驱动元件和所述第一传感器；

所述踏板用于适用于驾驶者在其上单点站立，且用于在单点站立时向前或者向后倾斜；

所述第一传感器感应驾驶者在所述踏板上的姿态；

所述主接地元件用于在所述驱动元件的驱动下动作；

所述驱动元件用于生成控制所述接地元件动作以及维持所述轮滑装置整体处于平衡状态的输出信号；

所述第一控制器用于根据所述姿态控制所述输出信号的生成；

所述辅助接地元件用于根据所述踏板倾斜时与地面的接触，限制所述踏板倾斜的最大角度。

由以上技术方案可见，本发明实施例中，由于所述踏板耦合于所述主接地元件，所述主接地元件耦接于所述驱动元件，所述第一控制器耦接于所述驱动元件和所述第一传感器；所述踏板用于适用于驾驶者在其上单点站立，且用于在单点站立时向前或者向后倾斜；所述第一传感器感应驾驶者在所述踏板上的姿态；所述主接地元件用于在所述驱动元件的驱动下动作；所述驱动元件用于生成控制所述接地元件动作以及维持所述轮滑装置整体处于平衡状态的输出信号；所述第一控制器用于根据所述姿态控制所述输出信号的生成；所述辅助接地元件用于根据所述踏板倾斜时与地面的接触，限制所述踏板倾斜的最大角度。由于其中所述输出信号一方面控制所述主接地元件的动作，另一方面维持所述轮滑装置整体处于平衡状态,从而避免了人力驱动实现滑行导致的身体疲劳。另外，在滑行的过程中，由于可以维持平衡状态，对操作者的操作技巧要求较低，从而提高了用户体验。另外，所述辅助接地元件用于根据所述踏板倾斜时与地面的接触，限制所述踏板倾斜的最大角度，以控制所述输出信号的数值不超过设定的门限，从而实现对主接地元件转速的控制，进而对轮滑装置的行驶速度进行了限制，最终提高了轮滑装置的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明实施例中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例一中可穿戴轮滑装置的结构简要结构示意图；

图2为本申请实施例二中可穿戴轮滑装置的结构简要结构示意图；如图

图3a、图3b为本申请实施例三中可穿戴轮滑装置的结构简要结构示意图之一和之二；

图3c为可替代本申请实施例三中固定基座的示意图；

图4为本申请实施例四中的可穿戴轮滑装置简要结构示意图；

图5为本申请实施例五中可穿戴轮滑装置的具体实现结构示意图；

图6为本申请实施例六中可穿戴轮滑装置的具体实现结构示意图；

图7a、图7b为本申请实施例七中可穿戴轮滑装置的结构示意图之一和之二；

图8为本申请实施例八中可穿戴轮滑装置的局部示意图；

图9为本申请实施例九中可穿戴轮滑装置的控制原理示意图；

图10为本申请实施例十中设置辅助接地元件的结构示意图。

具体实施方式

当然，实施本发明实施例的任一技术方案必不一定需要同时达到以上的所有优点。

为了使本领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明实施例中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明实施例保护的范围。

下面结合本发明实施例附图进一步说明本发明实施例具体实现。

本发明实施例中，由于所述踏板耦合于所述主接地元件，所述主接地元件耦接于所述驱动元件，所述第一控制器耦接于所述驱动元件和所述第一传感器；所述踏板用于适用于驾驶者在其上单点站立，且用于在单点站立时向前或者向后倾斜；所述第一传感器感应驾驶者在所述踏板上的姿态；所述主接地元件用于在所述驱动元件的驱动下动作；所述驱动元件用于生成控制所述接地元件动作以及维持所述轮滑装置整体处于平衡状态的输出信号；所述第一控制器用于根据所述姿态控制所述输出信号的生成；所述辅助接地元件用于根据所述踏板倾斜时与地面的接触，限制所述踏板倾斜的最大角度。其中，所述输出信号一方面控制所述主接地元件的动作，另一方面维持所述轮滑装置整体处于平衡状态；避免了人力驱动实现滑行导致的身体疲劳。另外，在滑行的过程中，由于可以维持平衡状态，对操作者的操作技巧要求较低，从而提高了用户体验。另外，所述辅助接地元件用于根据所述踏板倾斜时与地面的接触，限制所述踏板倾斜的最大角度，以控制所述输出信号的数值不超过设定的门限，从而实现对主接地元件转速的控制，进而对轮滑装置的行驶速度进行了限制，最终提高了轮滑装置的安全性。

本发明实施例下述实施例中，所述第一传感器具体用于感应驾驶者在所述踏板上的姿态并生成俯仰感应数据，所述第一控制器具体用于根据所述俯仰感应数据确定所述踏板的当前俯仰角。所述第一控制器在控制所述驱动元件的输出信号时，具体通过所述踏板的期望俯仰角以及所述当前俯仰角控制所述驱动元件的输出信号，比如通过所述踏板的期望俯仰角以及所述当前俯仰角之间的角度差。

下述以具体的轮滑鞋形态实现上述轮滑装置进行示例性说明，但是，需要说明的是，轮滑鞋并不是轮滑装置的唯一实现形式，也可以将上述轮滑装置制成适用于在手上进行轮滑的产品形态，或者，适用于残疾人进行轮滑的任意产品形态。

进一步地，下述实施例中，所述接地元件示例性地为轮子，所述接地元件在所述驱动元件的驱动下进行滚动。在后续控制转向时，控制轮子的转速以生成用于控制转向的转速差。

但是，在其他实施例中，并不局限为轮子，也可以是其他任意可与地面形成实际物理接触的结构形式。比如如果应用于滑冰或者滑雪等场景，所述接地元件还可以为类似平板状的结构件，所述接地元件在所述驱动元件的驱动下进行滑动。

进一步地，下述实施例中，所述第一传感器具体可以为陀螺仪，但是，并不局限为陀螺仪，只要可以感应驾驶者在所述踏板上的姿态并生成俯仰感应数据即可。下述实施例中，未示意出第一传感器。

进一步地，下述实施例中，所述驱动元件具体为电机，但是，并不部局限为电机，只要可以驱动所述接地元件进行动作，可以实现具体的应用场景即可。当所述驱动元件为电机时，所述驱动元件的输出信号为所述驱动元件的输出扭矩。

实施例一(一个单独接地元件)：

图1为本申请实施例一中轮滑装置的结构简要结构示意图；如图1所示，在以轮滑鞋这一具体产品形态实现轮滑装置时，轮滑鞋具体包括上述踏板101、接地元件102、电机(图1中未示出)、第一控制器(图1中未示出)，所述踏板101用于适单脚站立，所述接地元件102的数量具体为一个，即驾驶者通过所述轮滑鞋与地面仅有一个接触点。对应地，所述驱动元件的数量为一个。

具体地，所述驱动元件可以直接内嵌在所述接地元件102的轮毂内，从而使得轮滑鞋整体结构上较为紧凑。

但是，需要说明的是，若不考虑或者不重点考虑轮滑鞋整体结构的紧凑性，所述驱动元件也可以不用内嵌的方式设置在所述接地元件102的轮毂内，比如通过固定座或者其他类似结构直接设置在踏板101的下方位置即可。

实施例二(近距离设置的两个接地元件102a和102b)

图2为本申请实施例二中轮滑装置的结构简要结构示意图；如图2所示，本实施例中，与上述实施例一不同的是，所述接地元件的数量为两个，分别为接地元件102a、102b，接地元件102a、102b之间的横向间距较小，从而实现将设置在靠近所述踏板101中心的位置处，从而使得驾驶者通过所述轮滑鞋与地面形成两个接触点，从而降低轮滑鞋使用的难度。

本实施例中，所述驱动元件的传动轴横向设置即与轮滑鞋行进的方向垂直，所述传动轴的两端分别设置所述接地元件102a和102b，所述驱动元件内嵌在所述接地元件102的轮毂内,并通过传动轴与所述接地元件102a直接连接，同时与未内嵌有所述驱动元件的接地元件102b耦接。换言之，内嵌有所述驱动元件的接地元件102a在轮滑鞋行进的过程中作为主动轮，而未内嵌有所述驱动元件的接地元件102b作为从动轮，所述从动轮在所述主动轮的带动下旋转。

需要说明的是，在其他实施例中，也可以给所述接地元件102a、102b分别配置一个电机，从而使得每个接地元件的动作可以单独进行控制。

实施例三(远距离设置的两个接地元件102a和102b)

图3a、图3b为本申请实施例三中轮滑装置的结构简要结构示意图之一和之二；如图3a、图3b所示，本实施例中，与上述实施例而不同的是，接地元件102a、102b分别设置在靠近所述踏板101左右两侧边缘的位置处，即与地面形成的两个接触点横向距离较大，从而进一步降低轮滑鞋使用的难度。

类似上述实施例二，接地元件102a、102b共用一个电机，具体将所述驱动元件的传动轴横向设置即与轮滑鞋行进的方向垂直，所述传动轴的两端分别设置所述接地元件102a、102b，所述驱动元件内嵌在其中一所述接地元件102a的轮毂内，并通过传动轴与所述接地元件102a直接连接，同时与未内嵌有所述驱动元件的接地元件102b耦接。换言之，内嵌有所述驱动元件的接地元件102a在轮滑鞋行进的过程中作为主动轮，而未内嵌有所述驱动元件的接地元件102b作为从动轮，所述从动轮在所述主动轮的带动下旋转。

可替代地，在另外一实施例中，所述驱动元件的数量为两个，接地元件102a、102b分别配置一个所述驱动元件，从而实现接地元件102a、102b转速的单独控制，在正常行进过程中，接地元件102a、102b的转速相同。

上述实施例一至三中，所述接地元件的轴心位于所述踏板101下方位置，且所述接地元件整体也位于所述踏板101下方位置。

如图图3b所示，还包括：固定基座100a，所述接地元件102a、102b耦合在所述固定基座100a上，所述固定基座100a固定在所述踏板101的下表面。在一具体应用场景中，可以将接地元件将102a、102b与固定基座100a集成为一体，再将固定基座100a固定在踏板101的下表面。

需要说明的是，在他实施例中，也可以用其他任意结构将所述接地元件102a、102b最终耦合到所述踏板101上。图3c为可替代本申请实施例三中固定基座的示意图；如图3c所示，通过快拆结构100b将所述接地点102a、102b耦合到踏板的下表面。

实施例四(远距离设置的两个接地元件102a和102b)

与上述实施例三不同的是，下述图4实施例中，当包括接地元件102a、102b时且相互之间的横向距离较大，接地元件102a、102b的轴心位于所述踏板101下方位置，但部分向上突出于所述踏板101。

将上述实施例三中的踏板101整体下移，得到如图4所示的实施例四中的轮滑装置简要结构示意图。

可替代地，在另外一实施例中，所述驱动元件的数量为两个，接地元件102a、102b分别配置一个所述驱动元件，从而实现接地元件102a、102b转速的单独控制，在正常行进过程中，接地元件102a、102b的转速相同。

需要说明的是，图1-图4实施例中，由于视图原因，只示意所述接地元件102a、102b及其他部分部件，未示意出所有部件。

图5为本申请实施例五中轮滑装置的具体实现结构示意图；如图5所示，作为轮滑装置的轮滑鞋包括一个接地元件102，该接地元件102位于所述踏板101中心的位置处，且该接地元件102的轮毂内设置有电机。电机的传动轴穿设在轮毂内，同时传动轴103靠中间部位配置有第一轴承结构104，该轴承结构与接地元件102耦接，从而驱动接地元件102旋转。

另外，在图5中，可以在传动轴的两端分别设置一个第二轴承结构105，传动轴每一端的轴承结构与踏板101耦接，从而实现将电机、传动轴整体设置在踏板101的下方位置。

图6为本申请实施例六中轮滑装置的具体实现结构示意图；如图6所示，作为轮滑装置的轮滑鞋包括两个接地元件即接地元件102a、102b，接地元件102a、102b分别设置在靠近所述踏板101左右两侧边缘的位置处。接地元件102a、102b均配置一个电机，电机以及传动轴的设置方式可以参照上述图5所示实施例。

与上述图1-图4实施例不同的是，图5、图6实施例中，踏板101并非为长方形，而是其两端具有圆弧。

图7a、图7b为本申请实施例七中轮滑装置的结构示意图之一和之二；参见图7a、图7b，在上述图1实施例的基础上，增加了束缚单元108，所述束缚单元设置在所述踏板上，固定使用所述轮滑装置的个体的脚部位置或者脚部靠上位置。可选地，所述束缚单元为具有粘扣或者锁紧卡扣的结构，通过所述粘扣或者所述锁紧卡扣固定使用所述轮滑装置的驾驶者的脚部位置或者脚部靠上位置，防止驾驶者从轮滑鞋上跌落。脚部位置比如为脚面位置，脚部靠上位置比如为脚踝或者小腿。

进一步地，本实施例中，轮滑装置还包括：保护罩109，所述保护罩与站立在所述踏板101上的单脚的脚后跟接触以在轮滑过程中使单脚稳固在所述踏板101上。保护罩的具体形状可以为弧形，从而与脚后跟紧密贴合，提供稳定的支撑作用。

本实施例中，通过束缚单元和保护罩给驾驶者的脚在后方位置以及前方位置提供稳固作用，从而有效防止了驾驶者在轮滑的过程中从轮滑鞋上跌落导致的摔伤危险。

进一步地，本实施例中，可选地，在本申请的任一实施例中，还包括：电池仓106，所述电池仓106内设置有电池组107，所述电池组107向所述驱动元件以及其他需要用电的结构或电路供电。具体地，所述踏板101具有中空内腔，所述中空内腔中设置所述电池仓106。

图8为本申请实施例八中轮滑装置的局部示意图；本实施例中，在作为轮滑鞋的轮滑装置的后方部位设置有电池组107，具体地，比如电池仓设置在保护罩109的中空内腔中，电池组107设置在该电池仓内。

需要说明的是，在另外一实施例中，与上述图8不同的是，而是通过驾驶者将电池组107背在身上，再通过外置的电源线与轮滑鞋中的用电电路或者元件如第一控制器、电机连接。

图9为本申请实施例九中轮滑装置的控制原理示意图；如图9所示，当所述踏板向前或者向后倾斜时，所述第一控制器用于根据所述踏板的期望俯仰角θ*与所述当前俯仰角θ之间的角度差生成驱动电信号以控制所述驱动元件的输出扭矩大小。具体地，根据所述踏板的当前俯仰角速度ω以及期望俯仰角θ*与当前俯仰角θ之间的角度差θerror生成驱动电信号以控制所述驱动元件的输出扭矩大小。本实施例中，驱动电信号比如为驱动电压。第一控制器(又称之为平衡控制器)比如为pid控制器。

具体地，轮滑装置还可以包括第二控制器(又称之为速度控制器)，所述第二控制器用于：根据所述驱动元件的当前转速v以及设定的最大转速v^*确定所述期望俯仰角θ*。本实施例中，第二控制器比如也为pid控制器。

进一步地，判断所述驱动元件的当前转速v是否超过设定的最大转速v^*，如果超过，表明轮滑装置即将进入超速状态，为此输出一个设定非零大小的期望俯仰角θ*，与当前俯仰角θ计算得到上述角度差θerror，第一控制器根据该角度差θerror生成驱动电信号以控制所述驱动元件的输出扭矩并最终使得所述踏板朝着相反于行进方向的方向倾斜，从而限制所述轮滑装置的行驶速度不会超过行驶速度的上限。如果未超过，则期望俯仰角θ*为0，再根据所述角度差θerror，第一控制器根据该角度差θerror生成驱动电信号以控制所述驱动元件的输出扭矩并最终使得所述踏板动态处于水平状态。

具体地，轮滑装置还可以包括第二传感器，所述第二传感器感应所述驱动元件的当前转速。

另外，需要说明的是，在一些具体应用场景中，在生成驱动电信号时也可以不考虑当前俯仰角速度。

另外，需要说明的是，在一些具体应用场景中，在确定所述期望俯仰角时也可以不配置第二控制器，而是复用第一控制器。即第一控制器可以用于根据所述驱动元件的当前转速v以及设定的最大转速v^*确定所述期望俯仰角θ*，还可以用于根据所述踏板的期望俯仰角θ*与当前俯仰角θ之间的角度差生成驱动电信号以控制所述驱动元件的输出扭矩大小。

另外，需要说明的是，驱动元件的输出信号也可以其他形式，输出扭矩在本实施例中只是示意。

在另外一具体应用场景中，若配置了第二控制器，所述第二控制器也可以复用为第一控制器。即第二控制器可以用于根据所述驱动元件的当前转速v以及设定的最大转速v^*确定所述期望俯仰角θ*，还可以用于根据所述踏板的期望俯仰角θ*与当前俯仰角θ之间的角度差生成驱动电信号以控制所述驱动元件的输出扭矩大小。

需要说明的是，在上述图1-图8中未示意出辅助接地元件。

图10为本申请实施例十中设置辅助接地元件的结构示意图；如图10所示，在上述图1的基础上踏板101的前后方分别设置一个辅助接地元件110a、110b，分别对前倾和后倾的最大角度进行限制。

本实施例中，具体地，可以在踏板101下方设置固定块111，辅助接地元件110a或者110b固定在固定块111上。

需要说明的是，也可以参照图10，在除了图1所示的其他轮滑装置实施例基础上增加辅助接地元件。

另外，辅助接地元件的数量并不做限定，比如在一些应用场景中只在踏板前方设置辅助接地元件，或者，只在踏板后方设置辅助接地元件。

另外，设置在前方或者后方的辅助接地元件数量也不做限定，可以设置多个为一组。

所述主接地元件的滚动周长大于所述辅助接地元件的滚动周长。

本实施例中，所述辅助接地元件设置在所述主接地元件的前方，当所述踏板向前倾斜时与地面接触，限制所述踏板前倾的最大角度，以控制所述输出信号的数值不超过设定的第一门限。所述辅助接地元件整体位于所述踏板下方。具体地，所述踏板下表面设置有前叉结构，所述辅助接地单元通过所述前叉结构设置在所述踏板下方。

本实施例中，所述辅助接地元件设置在所述主接地元件的后方，当所述踏板向后倾斜时与地面接触，限制所述踏板后倾的最大角度，以控制所述输出信号的数值不超过设定的第二门限。所述辅助接地元件整体位于所述踏板下方。具体地，所述踏板下表面设置有后叉结构，所述辅助接地单元通过所述后叉结构设置在所述踏板下方。

另外，需要说明的是，辅助接地元件除了可以显示踏板倾斜的最大角度起到限速作用，还可以起到辅助滑行的作用。

需要说明的是，上述实施例中，轮滑装置可以工作于电机的电力驱动状态，也可以工作于人力驱动状态。

在上述实施例中，驱动元件除了可以轮毂电机，也可以为高速电机。

在本公开中，表述“包括(include)”或“可包括(mayinclude)”指代相应功能、操作或元件的存在，而不限制一个或多个附加功能、操作或元件。在本公开中，诸如“包括(include)”和/或“具有(have)”的用语可理解为表示某些特性、数字、步骤、操作、组成元件、元件或其组合，而不可理解为排除一个或多个其它特性、数字、步骤、操作、组成元件、元件或其组合的存在或附加的可能性。

在本公开中，表述“a或b”、“a或/和b中的至少一个”或者“a或/和b的一个或多个”可包括所列项目所有可能的组合。例如，表述“a或b”、“a和b中的至少一个”或者“a或b中的至少一个”可包括：(1)至少一个a，(2)至少一个b，或者(3)至少一个a和至少一个b。

在本公开的各种实施方式中所使用的表述“第一”、“第二”、“所述第一”或“所述第二”可修饰各种部件而与顺序和/或重要性无关，但是这些表述不限制相应部件。以上表述仅将元件与其它元件区分开的目的。例如，第一用户设备和第二用户设备表示不同的用户设备，虽然两者均是用户设备。例如，在不背离本公开的范围的前提下，第一元件可称作第二元件，类似地，第二元件可称作第一元件。

当一个元件(例如，第一元件)称为与另一元件(例如，第二元件)“(可操作地或可通信地)联接”或“(可操作地或可通信地)联接至”另一元件(例如，第二元件)或“连接至”另一元件(例如，第二元件)时，应理解为该一个元件直接连接至该另一元件或者该一个元件经由又一个元件(例如，第三元件)间接连接至该另一个元件。相反，可理解，当元件(例如，第一元件)称为“直接连接”或“直接联接”至另一元件(第二元件)时，则没有元件(例如，第三元件)插入在这两者之间。

如本文中使用的表述“用于”可与以下表述可替换地使用：“适合于”、“具有...的能力”、“设计为”、“适于”、“制造为”或“能够”。用语“用于”可不必意为在硬件上“专门设计为”。可替代地，在一些情况下，表述“用于…的设备”可意为该设备与其它设备或部件一起“能够…”。例如，短语“适于(或用于)执行a、b和c的处理器”可意为仅执行相应操作的专用处理器(例如，嵌入式处理器)或可通过执行存储在存储设备中的一个或多个软件程序执行相应操作的通用处理器(例如，中央处理器(cpu)或应用处理器(ap))。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。