一种马蹄形折叠电动滑板车及其运动控制方法与流程

本发明涉及电动滑板车领域，具体地说是指一种马蹄形折叠电动滑板车及其运动控制方法。

背景技术：

随着工业技术的不断发展和进步，现有面市的电动滑板车和双轮平横车的行程越来越远、速度也越来越快，极大的满足了人们对于短程出行代步工具的需求。

然而现有电动滑板车和平衡车(如专利号为cn104443200a的中国发明专利“滑板车”、专利号为cn104210592a的中国发明专利“一种电动滑板车”)却又有体型硕大、车身沉重、折叠变形能力差、安全舒适性差等的一些缺点，而这些问题在不同人群和不同环境的使用时，比如电动滑板车和平衡车在很多城市无法携带进入地铁或带上公交乘车，即便上楼下楼也显得很不方便带，庞大的体积在日常的存放也是比较麻烦，等等这些让骑行者感觉到不方便，在甚至妨碍这些机车正常投入使用，所以这类代步工具需要改善这些问题才能更好的适应用户的需求。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的不足，提供一种结构精简紧凑，便于携带、装配方便、行驶安全、骑行舒适的马蹄形折叠电动滑板车及其运动控制方法。

本发明的技术方案：

一种马蹄形折叠电动滑板车，包括用于承重的马蹄形车板、安装在马蹄形车板中部用以控制车身转向和前进的腿控支杆以及安装在马蹄形车板底部的车轮组，所述腿控支杆与马蹄形车板活动连接，腿控支杆收纳时折叠进入马蹄形车板中间的槽口，运行时伸展与马蹄形车板呈接近垂直角度；所述马蹄形车板的左右两片立足区域供双脚站立。

所述马蹄形车板的中间部位设置有槽口，槽口的顶部设置有连接座，锁杆与连接座活动连接，所述车轮组包括左向车轮组和右向车轮组，左向车轮组和右向车轮组分别设置在马蹄形车板的两片立足区域的下方。

所述腿控支杆包括上支杆、下支杆以及弹簧链接器，所述腿控支杆的上支杆和下支杆通过弹簧链接器固定连接，在上支杆的上部设置有姿态传感器和振动警报器，在上支杆的顶部设置有把手孔，在下支杆的底部设置有支架槽口；所述腿控支杆和马蹄形车板通过连接座与支架槽口活动连接，并通过收紧锁杆固定腿控支杆，释放锁杆时腿控支杆沿连接座进行90度左右旋转。

所述上支杆的顶部开设有把手孔，所述腿控支杆与腿控把手通过连接栓插入到把手孔实现连接。

所述马蹄形车板的尾部开设有方便提起滑板车的提手。

所述马蹄形车板内还安装有用以根据腿控支杆姿态对滑板车进行控制的控制主板以及给控制主板和车轮组供电的电池组。

所述车轮组、姿态传感器和振动警报器与控制主板相连接。

一种马蹄形折叠电动滑板车运动控制方法，包括以下具体步骤，

姿态传感器实时采集腿控支杆姿态数据，采集的数据包括前倾斜角度为γ，右倾斜角度为α，左倾斜角度为β；

控制主板根据采集的前倾斜角度为γ、右倾斜角度为α以及左倾斜角度为β判断滑板车的运行状态并对左向车轮组和右向车轮组进行如下相应的控制；

当30°≥γ≥1°时，

mlv＝【γ】*0.67km/h，

mrv＝【γ】*0.67km/h，

mld＝forward，

mrd＝forward；

当γ＝0°,1°≤α≤30°,β＝0°时，

mlv＝【α】*0.17km/h，

mrv＝【α】*0.17km/h，

mld＝forward，

mrd＝return；

当γ＝0°,1°≤β≤30°,α＝0°时，

mlv＝【β】*0.17km/h，

mrv＝【β】*0.17km/h，

mld＝return，

mrd＝forward；

当1≤γ≤30,1≤β≤30,α＝0；时

mlv＝【γ】*0.67km/h，

mld＝forward，

mrd＝forward；

当1≤γ≤30,1≤α≤30,β＝0；时，

mrv＝【γ】*0.67km/h，

mld＝forward，

mrd＝forward；

上述式中，mlv为左向车轮组(103)的速度，mrv为右向车轮组的速度，mld为左向车轮组的方向，mrd为右向车轮组的方向，forward为前进，return为后退，所述【γ】、【α】、【β】为所检测角度的数值。

所述姿态传感器检测到角度α、β、γ值任一个值接近非安全角度时，振动警报器发出报警信息，当姿态传感器检测到角度α、β、γ值任一个值超过非安全角度时，控制主板控制车轮组停止转动。

所述非安全角度设置为30度或45度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明的马蹄形折叠电动滑板车，采用车底板中间槽口的设计，将腿控支杆收纳在槽口位置，收纳折叠状态的总体体积小巧，占用空间小，便于携带进入地铁公交或存放于车尾箱，也适合携带上楼下楼或外出旅行；

2.本发明的马蹄形折叠电动滑板车，在展开使用时车身有四轮着地，骑行者双腿可平行站立于车身的两个独立的脚部支撑区域，这种平稳的结构设计使得电动滑板车在骑行时舒适性好，行驶安全可靠，同时四轮分两组设置在两个独立的脚部支撑区域的车板底部，这种重力平均分配的结构设计使得减轻了对车身强度的要求，整车重量较市面常见滑板车或平衡车大幅减少；

3.本发明的马蹄形折叠电动滑板车，采用四轮着地和双腿平行站立的腿控支杆方式控制，与市面常见的滑板车相比，本滑板车所采用的新型架构，给骑行者更多了一种款式选择，也增添了滑行的趣味性、运动性和舒适性；

4.本发明的马蹄形折叠电动滑板车，仅用一个锁杆实现腿控支杆在车板槽口位置的折叠和展开，收纳和使用的操作简单便捷；

5.本发明的马蹄形折叠电动滑板车，通过检测腿控支杆的倾斜角度变化推测骑行者的身体姿态变化，在超过安全范围时立即停车，这种设计有效的保证了骑行者的安全。

6.本发明的马蹄形折叠电动滑板车，设置有训练和标准骑行模式，通过振动和警报器分阶段的介入，能友好的帮助骑行者从一个新手到熟手的安全平稳过渡。

附图说明

图1为本发明整体结构展开时侧面示意图；

图2为本发明整体结构收纳时侧面示意图；

图3为本发明整体结构收纳时俯视示意图；

图4为本发明马蹄形车板俯视结构示意图一；

图5为本发明马蹄形车板俯视结构示意图二；

图6为本发明腿控支杆正面示意图；

图7为本发明腿控支杆侧面示意图；

图8为本发明腿控把手结构示意图；

图9a为本发明车身右转弯的腿部支杆α角度示意图；

图9b为本发明车身左转向的腿部支杆β角度示意图；

图10为本发明腿部支杆前进的γ角度示意图；

图11为本发明的角度传感器和车身控制对应表示意图。

图中标号分别表示，100-马蹄形车板，101-连接座，102-槽口，103-左向车轮组，104-右向车轮组，105-锁杆，106-提手，107-主控板，108-电池组，200-腿控支杆，201-把手孔，202-姿态传感器，203-上支杆，204-弹簧链接器，205-下支杆，206-支杆槽口，207-振动警报器，300-腿控把手，301-连接栓。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种技术方案：

请参阅图1至图7，本发明提供的一种马蹄形折叠电动滑板车，所述电动滑板车包括马蹄形车板100、腿控支杆200，腿控把手300；所述马蹄形车板100包括连接座101、槽口102、左向车轮组103、右向车轮组104、锁杆105、提手106；所述腿控支杆200包括把手孔201、姿态传感器202、上支杆203、弹簧链接器204、下支杆205、支杆槽口206；所述腿控把手300包括连接栓301；

所述马蹄形车板100的中间部位设置有槽口102，槽口的顶部设置有连接座101，锁杆105与连接座101活动连接，左向车轮组103、右向车轮组104分别设置在马蹄形车板100的两片立足区域的左边底面下方和右边底面下方；

所述腿控支杆200的上支杆203和下支杆205通过弹簧链接器204固定连接，在上支杆203上部设置有姿态传感器202和振动警报器207，在上支杆203的顶部设置有把手孔201，在下支杆的底部设置有支架槽口206；

所述腿控支杆200和马蹄形车板100通过连接座101与支架槽口206活动连接，并通过收紧锁杆105可以固定腿控支杆200，释放锁杆105时腿控支杆200可以沿连接座90度旋转；

所述腿控支杆200与腿控把手300通过连接栓301活动连接。

所述电动滑板车的收纳过程为：

所述锁杆105释放，向下翻转腿控支杆200，收紧至马蹄形车板200的槽口102内，再次收紧锁杆105，保持腿控支杆200不能晃动，折叠腿控把手300，与马蹄形车板200平行。

所述电动滑板车的展开过程为：

所述锁杆105释放，向上翻转腿控支杆200，打开至与马蹄形车板200的垂直角度，再次收紧锁杆105，保持腿控支杆200不能晃动，翻转腿控把手300，与马蹄形车板200平行。

请参阅图8至图11，

所述电动滑板车的行走过程为：

骑行人的双腿向正前方推动腿控把手300，由于上支杆203联动，弹簧链接器204发生挤压变形，腿控支杆200的上支杆203向前方倾斜，姿态传感器202检测到腿控支杆200发生了向正前方的倾斜，主控板107接通左向车轮组103和右向车轮组104的电机同步转动，整车向前行进，并根据姿态传感器204监测到上支杆203倾斜角度大小的变化加快或减缓滑板车的行驶速度。

设腿控支杆200发生向正前方的倾斜角度为γ，设定γ的安全运行角度为1-30°(大于30°时主控板停止驱动电机)，设左向车轮组103速度为mlv、右向车轮组104速度为mrv、设左向车轮组103方向为mld、右向车轮组104方向为mrd，设定滑板车的最大速度为20km/h，由此条件下的车轮组行走速度和方向表达式为：

当30°≥γ≥1°，

mlv＝【γ】*0.67km/h，

mrv＝【γ】*0.67km/h，

mld＝forward，

mrd＝forward；

当γ>30°&γ<1°，

mlv＝0km/h，

mrv＝0km/h，

mld＝forward，

mrd＝forward。

所述电动滑板车的转向过程为：

静止状态的转向：骑行人的双腿向左方或右方向推动腿控把手300，由于上支杆203联动，弹簧链接器204发生挤压变形，腿控支杆200的上支杆203向左方或右方向倾斜，姿态传感器202检测到腿控支杆200发生了向左方或右方向的倾斜角度，主控板107接通左向车轮组103、右向车轮组104的电机异步转动，实现整车的方向改变。

设腿控支杆200发生向右方的倾斜角度为α，设腿控支杆200发生向左方的倾斜角度为β，设定α和β的安全运行角度为1-30°(大于30°时主控板停止驱动电机)，当γ等于0°，且α在1-30°范围时，设定静止时转向的车轮组速度最大为5km/h，主控板107驱动左向车轮组103以5km/h内速度正向转动、右向车轮组104以5km/h内速度反向行驶，车身实现右向原地转动；当γ等于0°，且β在1-30°范围时，主控板107驱动左向车轮组103以5km/h内速度反向转动、右向车轮组104以5km/h内速度正向行驶，车身实现左向原地转动。

此状态车轮行走速度和方向为：

条件1(γ＝0°,1°≤α≤30°,β＝0°)

mlv＝【α】*0.17km/h，

mrv＝【α】*0.17km/h，

mld＝forward，

mrd＝return。

条件2(γ＝0°,1°≤β≤30°,α＝0°)

mlv＝【β】*0.17km/h，

mrv＝【β】*0.17km/h，

mld＝return，

mrd＝forward。

行驶状态的转向：当主控板107监测到向左倾斜角度β时，左向车轮组103减缓速度，右向车轮组104保持速度，整车向左方转弯，此状态车轮行走速度和方向的表达式为：

条件

mlv＝【γ】*0.67km/h，

mld＝forward，

mrd＝forward。

当主控板107监测到向右倾斜角度α时，左向车轮组103保持速度，右向车轮组104减缓速度，整车向右方转弯。此状态车轮行走速度和方向的表达式为：

条件

mrv＝【γ】*0.67km/h，

mld＝forward，

mrd＝forward。

所述电动滑板车的停车过程为：

骑行人腿部离开腿控把手300，腿控支杆200在弹簧链接器204在无外力作用时回弹还原到初始状态，姿态传感器204监测到倾斜角度还原归零，主控板107停止驱动左向车轮组103、右向车轮组104，电动滑板车停止。此状态车轮行走速度和方向的表达式为：

条件(γ＝0,α＝0,β＝0)

mlv＝【γ】*0.67km/h，

mrv＝【γ】*0.67km/h，

mld＝forward，

mrd＝forward。

所述的马蹄形折叠电动滑板车，腿控支杆设置有振动警报器，通过振动和提醒模块提醒骑行者动作需要在安全范围内操作，当姿态传感器检测到角度α、β、γ值任一个值接近非安全角度(例如初学者设置为30度，熟练骑行者设置45度)时，警报器发出声音提醒，振动电机产生颤动传到至骑行者腿部由此提醒安全姿态；当姿态传感器检测到角度α、β、γ值任一个值超过非安全角度(例如初学者设置为30度，熟练骑行者设置45度)时，主控板判定骑行者身体姿态过于变形或可能骑行遇到危险，主控单元主动停车。

所述的所述马蹄形折叠电动滑板车，设置有训练和标准骑行模式，标准骑行模式下，腿控支杆的倾斜角度α、β、γ值可以接近30度；训练模式下，振动和警报器的动作设置从10度开始介入，随着骑行时间加长，主控制器逐渐提高介入角度至30度，充分的保证了初级骑行者的行驶安全。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。