CN109621378B - 带有自调速功能的动力轮滑鞋 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带有自调速功能的动力轮滑鞋，包括：鞋主体，供用户穿戴；轮架，固定至鞋主体；驱动轮，转动连接至轮架；驱动电机，驱动驱动轮转动；被动轮，转动连接至轮架；被动电机，安装至被动轮；无线通信模块，实现无线通信以接收来自手机app的用于控制驱动电机的控制指令；控制器，根据无线通信模块接收到的控制指令控制驱动电机；和电池；驱动电机和被动电机均为外转子电机；外转子包括：定子和外转子；定子固定至轮架；控制器设有用于检测被动电机运行时的电信号的检测单元；控制器根据检测单元检测的电信号控制驱动电机减速。带有自调速功能的动力轮滑鞋能够在颠簸路面是进行减速。

Description

带有自调速功能的动力轮滑鞋

技术领域

本发明涉及一种带有自调速功能的动力轮滑鞋。

背景技术

动力轮滑鞋是一种采用电力驱动驱动轮的轮滑鞋。传统的动力轮滑鞋只能保持同一速度进行行驶，并且在行驶过程中遇到不平的路面不能自动减速。这样用户在遇到不平的路面时还是继续以同样快的速度行驶，可能会导致轮滑鞋失去平衡，影响用户的人生安全。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提供了一种能够在颠簸地面进行自动减速的带有自调速功能的动力轮滑鞋。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种带有自调速功能的动力轮滑鞋，包括：鞋主体，供用户穿戴；轮架，固定至鞋主体；驱动轮，转动连接至轮架；驱动电机，驱动驱动轮转动；被动轮，转动连接至轮架；被动电机，安装至被动轮；无线通信模块，实现无线通信以接收来自手机app的用于控制驱动电机的控制指令；控制器，根据无线通信模块接收到的控制指令控制驱动电机；和电池，为驱动电机、无线通信模块和控制器供电；驱动电机和被动电机均为外转子电机；外转子电机 包括：定子和外转子；定子固定至轮架；外转子相对于定子转动；驱动轮和被动轮分别固定至驱动电机和被动电机的外转子；驱动电机驱动驱动轮转动从而拖动与地面接触的被动轮转动以带动被动电机运行；控制器设有用于检测被动电机运行时的电信号的检测单元；控制器根据检测单元检测的电信号控制驱动电机减速。

进一步地，驱动电机为步进电机。

进一步地，被动电机为步进电机。

进一步地，控制器根据被动电机的负载变化控制驱动电机减速。

进一步地，控制器根据被动电机的负载变化控制驱动电机和被动电机减速。

进一步地，带有自调速功能的动力轮滑鞋还包括：整流稳压器；被动电机产生的电流通过整流稳压器为电池充电。

进一步地，轮架形成有安装腔；控制器设置于安装腔内。

进一步地，轮架为金属材料制成；控制器包括：主控制板、散热片和控制器盒体；散热片连接至主控制板；主控制板和散热片设置于控制器盒体内；散热片固定至控制器盒体并贴合控制器盒体的内侧壁；控制器盒体为铝壳体；控制器盒体的一端与安装腔的腔壁相接触。

进一步地，带有自调速功能的动力轮滑鞋还包括：弹簧；弹簧设置于控制器盒体的顶部；控制器盒体的底部与安装腔的腔底相接触；弹簧与鞋主体的底部相接触。

进一步地，控制器盒体的外端面固定有弹性片；弹性片对安装腔一侧的腔壁施加作用力以使控制器盒体远离弹性片的一端贴合安装腔的另一侧的腔壁。

进一步地，带有自调速功能的动力轮滑鞋还包括：电缆线；鞋主体的后端形成有缆线插口；电缆线的一端通过缆线插口可插拔连接至鞋主体；电缆线的另一端连接至电池。

本发明的有益之处在于提供的带有自调速功能的动力轮滑鞋能够在颠簸地面进行自动减速以保证行驶安全。

电池通过电缆线设置于轮滑鞋的外部，避免轮滑鞋过重或体积过大影响使用。电缆线可插拔连接至鞋主体的后部。电缆线在使用时不会对用户产生干扰，在不需要电力驱动的状态时可以拆除电缆线和电池。

轮滑鞋在穿戴时固定在人体的脚部随人体腿部运动而动，动力轮滑鞋相比传统的无动力轮滑鞋增加了电机等结构具有更高重量，对人体脚部也会产生更大的冲击。控制器盒体的顶部设置弹簧减小了控制器盒体收到的冲击，相比控制器盒体固定至轮架的结构将一次较大的冲击转换冲两次较小的冲击，有助于避免控制器损坏。同时由于控制器盒体与弹簧构成的整体在控制器盒体冲击弹簧时可以做为系统内减震有助于减小对用户脚部的冲击。

采用外转子无刷电机能够传递较大的扭矩且方便对速度进行控制。可以通过弹性片将控制器盒体贴合至刀架上，利用轮架为控制器散热，散热效率高。同时也保证了控制器盒体在相对于轮架运动时能够始终贴合轮架利用轮架进行散热。

附图说明

图1是本发明的一种动力轮滑鞋的示意图；

图2是图1中的动力轮滑鞋的轮架内部结构的示意图。

动力轮滑鞋100，鞋主体10，轮架11，安装腔111，驱动轮12，控制器13，散热片132，控制器盒体131，电池16，被动轮17，刹车块18，弹性片19，弹簧20，电缆线21，缆线插口22，连接装置23，接插端子231，弹性伸缩带232，容纳部233。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

如图1至图2所示，一种动力轮滑鞋100，包括：鞋主体10、轮架11、驱动轮12、驱动电机、无线通信模块、控制器13和电池16。

鞋主体10用户在使用动力轮滑鞋100时，鞋主体10可以供用户进行穿戴。轮架11固定至鞋主体10的下方用来安装固定相关零件。驱动轮12转动连接至轮架11以在相对地面滚动时带动轮架11和鞋主体10进行移动。驱动电机用于驱动驱动轮12转动从而实现行驶。无线通信模块用于接收来自手机app发送出的用于控制驱动电机的控制指令以实现无线通讯。控制器13用于接收无线通信模块传送的控制驱动电机的控制指令，并根据控制指令控制驱动电机。电池16用于为驱动电机、无线通信模块和控制器13供电，以保证驱动电机、无线通信模块和控制器13能够正常运行。

作为一种具体的实施方式，驱动电机为外转子电机。驱动电机包括：定子和外转子。定子固定至轮架11。外转子相对于定子转动。

作为一种具体的实施房市，驱动电机和被动电机为步进电机。控制器13根据被动电机的负载变化控制驱动电机减速。

作为一种可选的实施方式，驱动电机为外转子无刷电机。驱动轮12固定至外转子。驱动轮12为球形轮。

具体而言，驱动电机通电后，外转子转动并带动驱动轮12转动即沿地面滚动。驱动轮12滚动从而带动轮架11和鞋主体10位移实现行驶。

作为一种优选的实施方式，动力轮滑鞋100还包括：被动轮17。被动轮17转动连接至轮架11。被动轮17和驱动轮12对轮架11及鞋主体10进行支撑。具体而言，驱动轮12位于被动轮17的前端。

作为一种优选的实施方式，动力轮滑鞋100还包括：刹车块18。刹车块18用于与地面接触对行驶中的动力轮滑鞋100进行刹车。刹车块18固定至轮架11。被动轮17位于刹车块18和驱动轮12之间。被动轮17到刹车块18之间的距离小于被动轮17到驱动轮12之间的距离。在用户需要进行驱动时，可以翘起脚尖，使驱动轮12脱离地面避免发生驱动，同时刹车块18与地面接触与被动轮17共同实现支撑。

作为一种优选的实施方式，驱动轮12包括：轮毂和轮胎。轮胎固定至轮毂。轮毂固定至外转子。

作为一种具体的实施方式，轮胎由橡胶材料制成。具体而言，由橡胶材料制成的轮胎在动力轮滑鞋100行驶过程中具有减震效果，提高行驶体验感。

作为一种优选的实施方式，轮架11形成有安装腔111。控制器13设置于安装腔111内。

作为一种优选的实施方式，轮架11为金属材料制成。控制器13包括：主控制板、散热片132和控制器盒体131。散热片132连接至主控制板。主控制板和散热片132设置于控制器盒体131内。散热片132固定至控制器盒体131并贴合控制器盒体131的内侧壁。控制器盒体131为铝壳体。控制器盒体131的一端与安装腔111的腔壁相接触。

作为一种具体的实施方式，无线通讯模块设置于所述控制器盒体131内。即主控制板和无线通讯模块共同设置于控制器盒体131内。此时无线通讯模块也可以看做是控制器13的一部分。

作为一种可选的实施方式，无线通讯模块也可以设置于所述控制器盒体之外。无线通讯模块可以采用独立壳体包裹可以设置于安装腔111内。无线通讯模块也可以和电池集成在一个整体固定在人体的腿部，提升无线通讯模块的高度，缩短无线通讯模块到手机的距离，提高无线通讯的信号强度。

作为一种优选的实施方式，动力轮滑鞋100还包括：弹簧20。弹簧20设置于控制器盒体131的顶部。控制器盒体131的底部与安装腔111的腔底相接触。弹簧20与鞋主体10的底部相接触。

具体而言，弹簧20的两端分别连接控制器盒体131的顶部和鞋主体10的底部能够在动力轮滑鞋100行驶时进行减震，进一步提高用户的行驶体验感。

动力轮滑鞋100相比传统的无动力轮滑鞋增加了电机等结构具有更高重量，对人体脚部也会产生更大的冲击。控制器盒体131的顶部设置弹簧20减小了控制器盒体131收到的冲击，相比控制器盒体131固定至轮架11的结构将一次较大的冲击转换冲两次较小的冲击，有助于避免控制器13损坏。同时由于控制器盒体131与弹簧20构成的整体在控制器盒体131冲击弹簧20时可以做为系统内减震有助于减小对用户脚部的冲击。

具体而言，散热片132固定至控制器盒体131并贴合控制器盒体131的内侧壁能够提高对控制器13的散热效率。且将控制器盒体131设置为铝壳体，铝壳体的导热性能较好，能够进一步提高对控制器13的散热效率。

作为一种优选的实施方式，控制器盒体131的外端面固定有弹性片19。弹性片19对安装腔111一侧的腔壁施加作用力以使控制器盒体131远离弹性片19的一端贴合安装腔111的另一侧的腔壁。

具体而言，弹性片19位于控制器盒体131和安装腔111一侧的腔壁之间，对控制器盒体 131施加作用力使得控制器盒体131贴合安装腔111的另一侧的腔壁。这样设置使得动力轮滑鞋100在行驶过程中由于地面不平整产生震动时，控制器盒体131能够贴合安装腔111的腔壁。

作为一种优选的实施方式，动力轮滑鞋100还包括：电缆线21。鞋主体10的后端形成有缆线插口22。电缆线21的一端通过缆线插口22可插拔连接至鞋主体10。电缆线21的另一端连接至电池16。电缆线21用于将电池16的电能传输至驱动电机。具体而言，电缆线21为柔性缆线。

具体而言，电池16通过电缆线21为驱动电机、无线通信模块和控制器13进行供电。

动力轮滑鞋100的电源通过连接装置23设置于外部，没有设置到轮架或鞋主体或者说远离轮架或鞋主体。所以动力轮滑鞋100也可以称之为电源外置的动力轮滑鞋100。连接装置23可以将电池16固定至人体上。

作为一种具体的实施方式，电池16安装至连接装置23。连接装置23包括：能够相互接插的两个接插端子231、两个弹性伸缩带232和容纳电池16并能够弯曲的容纳部233。两个弹性伸缩带232分别设置于容纳部233的两端。两个接插端子231分别设置于两个弹性伸缩带232远离容纳部233的一端。

具体而言，将电缆线21的两端分别连接至缆线插口22和电池16。然后将容纳部233环绕人体的部位，如腿，将设置于两个弹性伸缩带232一端的两个接插端子231相互插接在一起，以将电池16固定在人体部位上，如固定在腿上。在容纳部233的两端分别设置弹性伸缩带232，弹性伸缩带232能够进行伸缩以使连接装置23适用于不同粗细的腿。

其中，电池16包括多个18650电池芯。多个18650电池芯并排设置于容纳部233内。容纳部233为柔性材料制成。这种设置使得多个18650电池芯设置于容纳部233时，电池16和容纳部233构成的整体能够弯曲以贴合人体的腿部。由于容纳部233为柔性材料制成。使得相邻的两个18650电池芯能够在一定范围内运动从而使容纳部233能够贴合用户的腿部。

动力轮滑鞋100，其还具有自动调速功能，也可以称之为带有自调速功能的动力轮滑鞋 100。

作为一种优选的实施方式，动力轮滑鞋100还包括：被动电机。被动电机安装至被动轮 17。被动电机同驱动电机一样均为外转子电机。被动轮17固定至被动电机的外转子。

作为一种优选的实施方式，驱动电机驱动驱动轮12转动从而拖动与地面接触的被动轮 17转动。被动轮17相对地面转动时带动电机的外转子转动从而带动被动电机运行产生电信号。

控制器13设有检测单元。检测单元用于检测被动电机运行时的电信号。控制器13根据检测单元检测的电信号控制驱动电机减速。

具体而言，检测单元检测的电信号为电压信号或电流信号。当检测单元检测到的电信号在预设时间内的波动范围大于预设值时，表示动力轮滑鞋100的行进路面凹凸不平且凹凸程度较高，需要减速行驶。此时，检测单元将检测到的电信号的波动值信息发送至控制器13。控制器13控制驱动电机减速。

进一步而言，在动力轮滑鞋100遇到凹凸地面时，驱动轮12和被动轮17可能瞬间的脱离地面。引发电信号的变化。例如，驱动轮12脱离地面后，被动轮17在与地面接触时由于缺少驱动轮12的驱动力，其转速会突然降低，引发电信号的突然变化。可以根据电信号的变化幅度判断动力轮滑鞋100处于颠簸路段，对动力轮滑鞋100进行减速，以提高安全性。

作为一种优选的实施方式，带有自调速功能的动力轮滑鞋100还包括：整流稳压器。被动电机被动转动作为发电机产生的电流通过整流稳压器为电池16充电以将被动轮17的动能转化为电能，节省能源，起到能源回收的作用。

上述的动力轮滑鞋100在具有自驱前进功能的同时，还具有用于对动力轮滑鞋100进行控制的移动终端。移动终端可以供用户输入操作指令并通过无线通信模块将操作指令发送到控制器13，以对动力轮滑鞋100进行控制。

轮滑鞋控制系统包括动力轮滑鞋100和移动终端。移动终端用于对动力轮滑鞋100进行控制。具体而言，移动终端为手机。手机和动力轮滑鞋100组成了动力轮滑鞋系统。手机设有用于对动力轮滑鞋100进行控制的APP。用户可以通过APP向动力轮滑鞋100下达控制指令。

动力轮滑鞋100具有以恒定速度行进的定速巡航状态。用户可以通过移动终端操作控制动力轮滑鞋100，使其处于定速巡航状态。当动力轮滑鞋100处于定速巡航状态时即能保持相对恒定的速度进行行驶。

作为一种优选的实施方式，轮滑鞋控制系统包括两个动力轮滑鞋100。在定速巡航状态时，两个动力轮滑鞋100的驱动电机的转速相同。避免两个动力轮滑鞋100产生相对运动造成两个动力轮滑鞋100之间的距离变大，影响用户使用。

作为一种优选的实施方式，每间隔一预设时间分别计算两个驱动电机在该预设时间周期内的平均转速，获取该预设周期内的两个平均转速的平均值。调整两个驱动电机的转速至平均值。两个驱动电机的转速调整为平均值后，将驱动电机的转速调整为定位巡航状态的恒定速度。

具体而言，通过计算预设时间内的两个驱动电机转速的平均值，并在接下来的每一个预设时间间隔内对两个驱动电机的转速进行调整使两个驱动电机的转速相互靠近。通过这样的方式能够减小两个驱动电机受外界干扰后的产生转速差，以避免两个动力轮滑鞋100在行驶过程中由于转速差而形成距离差，导致人的两条腿相互远离，失去平衡。

传统的定速巡航的调节，直接比对当前速度与预设速度的差异，调节电机转速，以使当前速度调整为预设速度实现定速巡航功能。对于两个动力轮滑鞋100容易出现两个动力轮滑鞋100之间存在瞬间较大的转速差，造成两条腿相互远离，失去平衡。在对动力轮滑鞋100 的电机的转速向预设速度调整时，先减小两个动力轮滑鞋100的转速差，有助于避免由于维持定速巡航调节时对转速进行控制造成瞬间的较大转速差。具有更高的安全性。

作为一种具体的实施方式，采用反电动势测速的方式获得驱动电机的转速。

作为一种优选的实施方式，动力轮滑鞋100包括GPRS定位模块。无线通信模块与GPRS 定位模块构成通讯连接已将轮滑鞋的位置信息发送至移动终端。

具体而言，GPRS定位模块能够获取动力轮滑鞋100的位置信息，并通过无线通信模块将位置信息发送至移动终端供用户查看。

作为一种优选的实施方式，移动终端能够显示电池16剩余电量。具体而言，移动终端显示电池16的剩余电量便于用户查看。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种带有自调速功能的动力轮滑鞋，其特征在于，包括：

鞋主体，供用户穿戴；

轮架，固定至所述鞋主体；

驱动轮，转动连接至所述轮架；

驱动电机，驱动所述驱动轮转动；

被动轮，转动连接至所述轮架；

被动电机，安装至所述被动轮；

无线通信模块，实现无线通信以接收来自手机app的用于控制所述驱动电机的控制指令；

控制器，根据所述无线通信模块接收到的控制指令控制所述驱动电机；和

电池，为所述驱动电机、所述无线通信模块和所述控制器供电；

所述驱动电机和所述被动电机均为外转子电机；所述外转子电机包括：定子和外转子；所述定子固定至所述轮架；所述外转子相对于所述定子转动；所述驱动轮和所述被动轮分别固定至所述驱动电机和所述被动电机的外转子；所述驱动电机驱动所述驱动轮转动从而拖动与地面接触的所述被动轮转动以带动所述被动电机运行；所述控制器设有用于检测所述被动电机运行时的电信号的检测单元；所述控制器根据所述检测单元检测的电信号控制所述驱动电机减速。

2.根据权利要求1所述的带有自调速功能的动力轮滑鞋，其特征在于，

所述驱动电机为步进电机。

3.根据权利要求2所述的带有自调速功能的动力轮滑鞋，其特征在于，

所述被动电机为步进电机。

4.根据权利要求1所述的带有自调速功能的动力轮滑鞋，其特征在于，

所述控制器根据所述被动电机的负载变化控制所述驱动电机减速。

5.根据权利要求1所述的带有自调速功能的动力轮滑鞋，其特征在于，

所述带有自调速功能的动力轮滑鞋还包括：整流稳压器；所述被动电机产生的电流通过所述整流稳压器为所述电池充电。

6.根据权利要求1所述的带有自调速功能的动力轮滑鞋，其特征在于，

所述轮架形成有安装腔；所述控制器设置于所述安装腔内。

7.根据权利要求6所述的带有自调速功能的动力轮滑鞋，其特征在于，

所述轮架为金属材料制成；所述控制器包括：主控制板、散热片和控制器盒体；所述散热片连接至所述主控制板；所述主控制板和所述散热片设置于所述控制器盒体内；所述散热片固定至所述控制器盒体并贴合所述控制器盒体的内侧壁；所述控制器盒体为铝壳体；所述控制器盒体的一端与所述安装腔的腔壁相接触。

8.根据权利要求7所述的带有自调速功能的动力轮滑鞋，其特征在于，

所述带有自调速功能的动力轮滑鞋还包括：弹簧；所述弹簧设置于所述控制器盒体的顶部；所述控制器盒体的底部与所述安装腔的腔底相接触；所述弹簧与所述鞋主体的底部相接触。

9.根据权利要求8所述的带有自调速功能的动力轮滑鞋，其特征在于，

所述控制器盒体的外端面固定有弹性片；所述弹性片对所述安装腔一侧的腔壁施加作用力以使所述控制器盒体远离所述弹性片的一端贴合所述安装腔的另一侧的腔壁。

10.根据权利要求1所述的带有自调速功能的动力轮滑鞋，其特征在于，

所述带有自调速功能的动力轮滑鞋还包括：电缆线；所述鞋主体的后端形成有缆线插口；所述电缆线的一端通过所述缆线插口可插拔连接至所述鞋主体；所述电缆线的另一端连接至所述电池。

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