本發(fā)明涉及一種基于風(fēng)力懸浮推進和地面滑跑兩用的新型智能代步工具，屬于交通工具技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

滑板是一種青少年玩具，操作者一只腳站在車體底座上，用另一只腳蹬地來驅(qū)動車子的前進?，F(xiàn)有的滑板包含無動力滑板和動力滑板，但都只能在地面上運行，無法給人提供懸浮飛行的快感。

懸浮滑板是一種時尚與科技結(jié)合的新型智能代步工具。目前，美國hendo公司發(fā)明的hoverboard和lexus公司發(fā)明的slidehoverboard，均是采用磁懸浮技術(shù)實現(xiàn)離地懸浮功能的新型滑板。磁懸浮滑板在技術(shù)理念上頗為超前，但價格昂貴，而且滑板使用起來有場地限制，目前都還只處于“原型機”階段。

隨著無人機技術(shù)的飛速發(fā)展，在傳統(tǒng)滑板基礎(chǔ)上增加電力驅(qū)動裝置以及涵道風(fēng)扇升力裝置，使滑板既能夠在地面滑跑，也可以在離地面一定高度空中懸浮飛行，本發(fā)明就屬于這種類型的智能滑板。隨著未來低空空域的開放，這種新型懸浮推進滑板將打破人類傳統(tǒng)出行方式，成為未來十分受歡迎的智能代步工具。

公開號為103657063a的中國發(fā)明專利申請，在2014年3月26日公布了一種同性相斥磁懸浮滑板，主要結(jié)構(gòu)包括上踏板，平面懸浮運動磁塊、固定懸浮磁塊及下固定板組成；平面懸浮運動磁塊安裝在踏板的下面；固定懸浮磁塊安裝在固定板的上面。但是采用磁懸浮技術(shù)的產(chǎn)品，是由常溫下的超導(dǎo)磁體提供驅(qū)動力的。它只能在非鐵的金屬表面實現(xiàn)懸浮，所以實用性不高。

公告號為205627020u的中國實用新型專利，在2016年3月15日公開了一種遙控的自帶電源懸浮滑板，包括有相對底部中心對稱的垂直涵道和位于滑板尾部的水平涵道；還包括有遙控手柄和電池模塊，所述遙控手柄與滑板內(nèi)部設(shè)有的控制模塊通信，控制模塊與垂直涵道和水平涵道通信從而控制其工作狀態(tài)，所述電池模塊位于滑板內(nèi)部，為水平涵道和垂直涵道供電。此滑板并沒有詳細說明懸浮時的控制原理，而且只靠遙控器操縱會大大降低滑板使用者的操縱體驗，另外涵道風(fēng)扇耗電功率高，若滑板只能依靠自帶電源飛行，則飛行時間短暫，實用性不高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是解決上述存在的實用性不高的問題，提供了一種基于風(fēng)力懸浮推進和地面滑跑兩用的新型智能代步工具，該代步工具不僅能在地面上滑跑，而且能在離地面一定范圍內(nèi)懸浮飛行，通過人身體重心位置的變化、腳部壓力操縱以及無線遙控操縱本裝置實現(xiàn)起飛、前進、后退、懸浮、轉(zhuǎn)彎、降落等動作，同時設(shè)計可快速更換的電池箱，使得該代步工具具有較長的工作時間，是一種操作體驗良好的新型智能代步工具。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的基于風(fēng)力懸浮推進和地面滑跑兩用的新型智能代步工具，包括框架、地面滑跑系統(tǒng)、風(fēng)力懸浮系統(tǒng)、控制協(xié)調(diào)系統(tǒng)和電力驅(qū)動系統(tǒng)。

其中：地面滑跑系統(tǒng)安裝于框架下端，風(fēng)力懸浮系統(tǒng)和控制協(xié)調(diào)系統(tǒng)安裝于框架內(nèi)部，電力驅(qū)動系統(tǒng)為地面滑跑系統(tǒng)和風(fēng)力懸浮系統(tǒng)提供動力。

所述的框架主要包括底座和外殼；所述的底座主要包括底座面板、涵道風(fēng)扇安裝槽、涵道風(fēng)扇出風(fēng)口和電池箱安裝槽；底座面板為橢圓狀蜂窩結(jié)構(gòu)的碳纖維復(fù)合材料，對稱開有12個涵道風(fēng)扇出風(fēng)口以流通氣流；底座面板中部設(shè)電池箱安裝槽以安置電力驅(qū)動系統(tǒng)；所述的外殼主要包括外殼面板、四周隔框、中央隔框、涵道風(fēng)扇保護罩、智能顯示屏以及涵道風(fēng)扇進風(fēng)口；外殼面板的尺寸與底座面板尺寸相同以方便兩者安裝；四周隔框和中央隔框?qū)?2個涵道風(fēng)扇分成a、b、c、d四組共4個區(qū)域，中央隔框與電池箱安裝槽尺寸相同，四周隔框連接外殼面板與中央隔框；外殼面板上在風(fēng)扇進氣位置開涵道風(fēng)扇進風(fēng)口，并安裝涵道風(fēng)扇保護罩。

所述的地面滑跑系統(tǒng)主要包括前輪組件和后輪組件，分別通過前輪組件安裝片和后輪組件安裝片安裝在本裝置底座下表面。前輪組件上設(shè)置有前輪驅(qū)動電機。

所述的風(fēng)力懸浮系統(tǒng)主要包括涵道風(fēng)扇，涵道風(fēng)扇與涵道風(fēng)扇安裝槽配合實現(xiàn)在底座上的固定。

所述的控制協(xié)調(diào)系統(tǒng)主要為控制模塊、涵道風(fēng)扇調(diào)速器、壓力傳感器、右前輪電機調(diào)速器和左前輪電機調(diào)速器，控制模塊包含陀螺儀、接收器、gps模塊和激光高度計等。每一個涵道風(fēng)扇都配置一個涵道風(fēng)扇調(diào)速器。當(dāng)滑板在地面滑跑時，涵道風(fēng)扇不工作，電力驅(qū)動系統(tǒng)為前輪驅(qū)動電機供電，控制模塊通過壓力傳感器感知操作者腳部壓力，并對比左腳與右腳、腳前部與后跟壓力，輸出控制信號到右前輪電機調(diào)速器和左前輪電機調(diào)速器，實現(xiàn)滑板的加速、減速以及轉(zhuǎn)向。當(dāng)滑板離地懸浮飛行時，前輪驅(qū)動電機不工作，電力驅(qū)動系統(tǒng)為a、b、c、d四組涵道風(fēng)扇供電，控制模塊根據(jù)內(nèi)部陀螺儀和外置gps模塊、激光高度計等傳感器傳輸?shù)男盘柨刂坪里L(fēng)扇調(diào)速器，繼而控制涵道風(fēng)扇電機轉(zhuǎn)速，涵道風(fēng)扇電機帶動涵道風(fēng)扇葉片轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)滑板的風(fēng)力懸浮推進，保持滑板的平衡，以及實現(xiàn)滑板的各類運動。另外，無論滑板處于哪一種工作狀態(tài)，壓力傳感器都能保證滑板在只有其上承載有人的情況下才能在操作，否則即使接通電源也不會在地面滑跑或離地懸浮飛行。

所述的外殼還包括防滑墊和智能顯示屏、led燈。防滑墊為橡膠材質(zhì)，與外殼面板膠結(jié)貼合，表面采用滾花紋；智能顯示屏顯示代步工具的運動參數(shù)，包括速度、高度和方向。所述的涵道風(fēng)扇防護罩為不銹鋼絲材質(zhì)編織成的圓形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

所述的電池箱安裝槽底部開有減重的圓孔，最大限度地減少底座重量。所述的四周隔框和中央隔框開均勻圓孔，加強了結(jié)構(gòu)強度、減少結(jié)構(gòu)重量。

所述前輪組件包括右前輪、右前輪電機、左前輪、左前輪電機、前輪橋和前輪支架。左前輪和右前輪均通過滾動軸承安裝在前輪橋兩端，前輪橋與前輪支架通過螺栓螺母固定連接，在螺栓上設(shè)置有前輪減震墊片和前輪減震彈簧。左前輪電機和右前輪電機分別固定在前輪橋兩端的電機座上，在電力驅(qū)動系統(tǒng)供電下，左前輪電機和右前輪電機分別驅(qū)動兩端的主動帶輪，并通過傳動帶驅(qū)動從動帶輪，使得通過螺栓連接在從動帶輪上的左前輪、右前輪隨之轉(zhuǎn)動。

所述后輪組件包括右后輪、左后輪、后輪橋、后輪支架。右后輪與左后輪分別安裝在后輪橋兩端，后輪橋與后輪支架通過通過螺栓螺母固定連接，在螺栓上設(shè)置有減震墊片和減震彈簧。

所述的a、b、c、d四組涵道風(fēng)扇，每組涵道風(fēng)扇數(shù)目相同，且在滑板上對稱均衡分布。設(shè)a、b、c、d四組涵道風(fēng)扇分別位于滑板的左端、后端、右端和前端，a、c組涵道風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)方向相同，b、d組涵道風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)方向相同且和a、c組涵道風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)方向相反。

所述的電力驅(qū)動系統(tǒng)包括電池箱體、電池箱內(nèi)部格柵、電池箱蓋、電池箱安裝環(huán)、電池箱充電插口以及鋰電池模塊。電池箱體通過內(nèi)部格柵分為多個區(qū)域，每個區(qū)域由鋰電池模塊按一定方式排列填充。電池箱體放置于電池箱安裝槽內(nèi)，并且電池箱兩側(cè)有安裝環(huán)，方便使用者快速地從電池箱安裝槽內(nèi)取出電池箱進行充電、替換電池單元以及維修工作。

本發(fā)明是通過控制協(xié)調(diào)系統(tǒng)的指令使用電力驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動地面滑跑系統(tǒng)與風(fēng)力懸浮系統(tǒng)，實現(xiàn)地面滑跑和風(fēng)力懸浮推進兩種功能的裝置。a、b、c、d四組涵道風(fēng)扇分別位于滑板的左端、后端、右端和前端；a、c組涵道風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)方向相同，b、d組涵道風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)方向相同且和a、c組涵道風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)方向相反。

在地面滑跑時，涵道風(fēng)扇不工作，電力驅(qū)動系統(tǒng)為前輪驅(qū)動供電，控制模塊芯片讀取陀螺儀、加速度傳感器以及壓力傳感器數(shù)據(jù)，然后對所得數(shù)據(jù)進行綜合計算，得出滑板的速度信息，同時感知操作者腳部操縱信號，輸出控制信號到右前輪電機調(diào)速器和左前輪電機調(diào)速器。當(dāng)左前輪電機和右前輪電機轉(zhuǎn)速同時增加(減小)相同數(shù)值，滑板加速(減速)；當(dāng)左前輪電機轉(zhuǎn)速增加、右前輪電機轉(zhuǎn)速減小或反轉(zhuǎn)，滑板向右偏轉(zhuǎn)；當(dāng)右前輪電機轉(zhuǎn)速增加、左前輪電機轉(zhuǎn)速減小或反轉(zhuǎn)，滑板向左偏轉(zhuǎn)。

在懸浮飛行時，前輪驅(qū)動電機不工作，a、b、c、d四組涵道風(fēng)扇在電力驅(qū)動系統(tǒng)供電下開始工作。假定以本裝置質(zhì)心為坐標(biāo)原點，縱向?qū)ΨQ軸為x軸，橫向?qū)ΨQ軸為y軸，z軸為豎直向下，規(guī)定沿x軸正方向的運動為向前運動。實現(xiàn)滑板上下運動、俯仰運動、滾轉(zhuǎn)運動、偏航運動、前后運動的工作控制方式分別為：

(1)上下運動，沿z軸運動；同時增加所有涵道風(fēng)扇電機的輸出功率，涵道風(fēng)扇葉片轉(zhuǎn)速增加使得拉力增加，當(dāng)總拉力大于本裝置重力時，滑板便可以垂直上升；相反地，同時減小所有涵道風(fēng)扇電機的輸出功率，滑板則垂直下降，直至平衡落地。不改變涵道風(fēng)扇電機的輸出功率，可以使得滑板在離地面某一高度懸停。

(2)俯仰運動，繞y軸運動；提高d組涵道風(fēng)扇電機的輸出功率，同時降低b組涵道風(fēng)扇電機的輸出功率，且d組和b組涵道風(fēng)扇電機的輸出功率的改變量相等，不改變a組和c組涵道風(fēng)扇電機的輸出功率，則產(chǎn)生一個不平衡力矩使得滑板繞y軸轉(zhuǎn)動，前端上傾。相反地，降低d組涵道風(fēng)扇電機的輸出功率，同時提高b組涵道風(fēng)扇電機的輸出功率，且d組和b組涵道風(fēng)扇電機的輸出功率的改變量對應(yīng)相等，不改變a組和c組涵道風(fēng)扇電機的輸出功率，則使得滑板后端上傾。

(3)滾轉(zhuǎn)運動，繞x軸運動；提高a組涵道風(fēng)扇電機的輸出功率，同時降低c組涵道風(fēng)扇電機的輸出功率，且a組和c組涵道風(fēng)扇電機的輸出功率的改變量相等，不改變d組和b組涵道風(fēng)扇電機的輸出功率，則產(chǎn)生一個不平衡力矩使得滑板繞x軸轉(zhuǎn)動，滑板左端上傾。相反地，降低a組涵道風(fēng)扇電機的輸出功率，同時提高c組涵道風(fēng)扇電機的輸出功率，且a組和c組涵道風(fēng)扇電機的輸出功率的改變量相等，不改變d組和b組涵道風(fēng)扇電機的輸出功率，則滑板右端上傾。

(4)偏航運動，繞z軸運動；當(dāng)所有涵道風(fēng)扇電機轉(zhuǎn)速相同時，涵道風(fēng)扇葉片產(chǎn)生的反扭矩相互平衡，滑板不繞z軸轉(zhuǎn)動；當(dāng)涵道風(fēng)扇電機轉(zhuǎn)速不完全相同時，不平衡的反扭矩會引起滑板轉(zhuǎn)動。當(dāng)b組和d組涵道風(fēng)扇的電機轉(zhuǎn)速上升，a組和c組涵道風(fēng)扇的電機轉(zhuǎn)速下降時，b組和d組涵道風(fēng)扇的旋翼對滑板的反扭矩大于a組和c組涵道風(fēng)扇旋翼對滑板的反扭矩，滑板便在多余反扭矩的作用下繞z軸轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)偏航運動。

(5)前后運動，沿x軸運動；保持a組和c組涵道風(fēng)扇電機功率以及轉(zhuǎn)速不變，改變b組和d組涵道風(fēng)扇的電機輸出功率，實現(xiàn)前后運動；當(dāng)減小d組涵道風(fēng)扇電機的輸出功率，增加b組涵道風(fēng)扇電機的輸出功率時，使滑板在水平拉力的作用下向前運動；相反地，當(dāng)增加d組涵道風(fēng)扇電機的輸出功率，減小b組涵道風(fēng)扇電機的輸出功率時，使滑板向后運動。

作為優(yōu)選的本發(fā)明控制方式，在懸浮飛行時，本裝置采用自穩(wěn)控制和遙控、手機無線控制手段相結(jié)合，穩(wěn)定可靠地控制本裝置在離地一定高度時的運動。

所述的自穩(wěn)控制包括高度控制和姿態(tài)控制，基于現(xiàn)有飛控的原理，其中姿態(tài)控制由控制模塊通過imu姿態(tài)解算后進行pid控制，實現(xiàn)自身最小化傾斜；高度控制通過激光高度計測得高度后，實現(xiàn)飛行器定高懸停。對高度控制設(shè)置高度閾值50cm，使本裝置始終保持安全飛行高度。

所述的無線控制是指使用遙控器或在控制模塊中安裝wi-fi或者藍牙模塊，通過手機端遙控本裝置。設(shè)計了一個手機端控制界面，界面下方模擬實際遙控器設(shè)計了油門、副翼、升降舵、方向舵四個通道的操縱。上方菜單欄設(shè)置4個按鈕和兩個顯示標(biāo)志，按鈕1表示無線連接狀態(tài)，分為“未連接”和“已連接”；按鈕2表示微調(diào)，在停飛狀態(tài)下按此鍵進行相關(guān)通道設(shè)置；按鈕3表示控制模式選擇，分兩個控制模式：一是手動觸摸操縱，即在屏幕上操縱搖桿，二是手機重力感應(yīng)控制；按鈕3表示觸摸靈敏度設(shè)置，可以調(diào)節(jié)控制力度；最右邊兩個顯示標(biāo)志分別表示無線連接的信號強弱以及本裝置電池電量剩余水平。

本發(fā)明實現(xiàn)了一種基于風(fēng)力懸浮推進和地面滑跑兩用的新型智能代步工具，兼具地面滑跑和空中懸浮推進兩種功能，突破地面限制，能幫助使用者在各種路況下安全舒適地駕駛本代步工具。本發(fā)明采用多種控制方式相結(jié)合，既可以選擇自穩(wěn)模式，也可以選擇遙控器、腳部壓力控制甚至手機控制等較靈活的方式，提高可操縱性。本發(fā)明自帶可重復(fù)使用電力驅(qū)動系統(tǒng)，有充足的電量儲備，同時設(shè)計了電池快速更換裝置使得地面滑跑系統(tǒng)和風(fēng)力懸浮系統(tǒng)有較長的工作時間。本發(fā)明作為一種新型智能代步工具，能節(jié)省人們的出行時間、緩解交通擁堵、帶給使用者全新的操縱體驗，并具有廣闊的市場前景。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的代步工具的爆炸結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的左視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4中，(a)為圖3中的a-a剖視圖，(b)為后輪組件示意圖，(c)為前輪組件示意圖；

圖5為圖2中的b-b剖視圖；

圖6為圖2中的c-c剖視圖；

圖7為本發(fā)明的運動分析示意圖；

圖8為本發(fā)明的控制原理示意圖；

圖9為本發(fā)明的手機端控制界面示意圖；

圖中：

1-底座面板、2-涵道風(fēng)扇安裝槽、3-涵道風(fēng)扇出風(fēng)口、4-電池箱安裝槽、5-涵道風(fēng)扇、

6-涵道風(fēng)扇調(diào)速器、7-電池箱體、8-電池箱內(nèi)部格柵、9-電池箱蓋、10-外殼面板、

11-防滑墊、12-壓力傳感器、13-涵道風(fēng)扇防護罩、14-智能顯示屏、15-涵道風(fēng)扇進風(fēng)口、

16-led燈、17-電池箱安裝環(huán)、18-電池箱充電插口、19-控制模塊、20-右前輪電機調(diào)速器、

21-左前輪電機調(diào)速器、22-右前輪、23-軸承套、24-滾動軸承、25-右前輪電機、

26-前輪組件安裝片、27-前輪軸端螺母、28-前輪橋、29-左前輪電機、30-卡盤、31-電機座、

32-主動帶輪、33-傳動帶、34-從動帶輪、35-左前輪、36-右后輪、37-左后輪、

38-后輪軸端螺母、39-后輪橋、40-后輪組件安裝片、41-后輪中心螺母、42-后輪減震墊片、

43-后輪中心螺栓、44-后輪減震彈簧、45-前輪中心螺栓、46-前輪減震彈簧、47-前輪減震墊片、

48-前輪中心螺母、49-中央隔框、50-四周隔框、51-后輪支架、52-前輪支架。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步說明。

本發(fā)明提供的一種基于風(fēng)力懸浮推進和地面滑跑兩用的新型智能代步工具，主要包括框架、地面滑跑系統(tǒng)、風(fēng)力懸浮系統(tǒng)、控制協(xié)調(diào)系統(tǒng)和電力驅(qū)動系統(tǒng)。地面滑跑系統(tǒng)安裝于框架下端，風(fēng)力懸浮系統(tǒng)和控制協(xié)調(diào)系統(tǒng)安裝于框架內(nèi)部，電力驅(qū)動系統(tǒng)為地面滑跑系統(tǒng)和風(fēng)力懸浮系統(tǒng)提供動力。

如圖1、圖2、圖3和圖5所示，所述的框架主要包括底座和外殼，底座和外殼通過螺栓螺母方式連接；

所述的底座主要包括底座面板1、涵道風(fēng)扇安裝槽2、涵道風(fēng)扇出風(fēng)口3和電池箱安裝槽4；底座面板1外形為橢圓狀，所用材料為蜂窩結(jié)構(gòu)的碳纖維復(fù)合材料，沿著底座面板1一周開12個分別關(guān)于底座面板1長短軸對稱的涵道風(fēng)扇出風(fēng)口3，以流通氣流，涵道風(fēng)扇出風(fēng)口3的直徑與涵道風(fēng)扇5外殼直徑相同，使得涵道風(fēng)扇與滑板底座之間不留空隙，防止風(fēng)扇氣流吹起地面沙塵進入滑板內(nèi)部；底座面板1中部設(shè)下凸的橢圓狀電池箱安裝槽4以安置電力驅(qū)動系統(tǒng)，電池箱安裝槽4所用材料同為蜂窩結(jié)構(gòu)的碳纖維復(fù)合材料，并與底座面板1膠合，同時電池箱安裝槽4底部開有若干整齊排列的小圓孔，最大限度地減少本裝置底座的重量。

所述的外殼主要包括外殼面板10、四周隔框50、中央隔框49、防滑墊11、涵道風(fēng)扇保護罩13、智能顯示屏14、涵道風(fēng)扇進風(fēng)口15以及l(fā)ed燈16；外殼面板10采用蜂窩結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，具有一定厚度，與底座面板1通過螺栓連接；四周隔框50和中央隔框49一方面起到了加強筋的作用，加強了本裝置結(jié)構(gòu)強度，另一方面將12個涵道風(fēng)扇分成a、b、c、d四個區(qū)域；中央隔框49與電池箱安裝槽4尺寸相同，二者上下貼合將電池箱裝入其間，四周隔框50通過環(huán)氧樹脂膠粘方式連接外殼面板10與中央隔框49，四周隔框50和中央隔框49均開若干減重圓孔；防滑墊11為橡膠材質(zhì)，與外殼面板10膠粘貼合，表面采用滾花紋路，滑板操作者雙腳置于其上，可以提高防滑效果。壓力傳感器位于防滑墊之下，用于感受操作者腳部壓力變化，并傳輸至控制模塊19。智能顯示屏14為液晶控制顯示器，顯示本裝置行駛速度、飛行速度、飛行高度、飛行方向、電池剩余電量等參數(shù)；外殼面板10上在風(fēng)扇進氣位置開涵道風(fēng)扇進風(fēng)口15，并安裝涵道風(fēng)扇防護罩13，涵道風(fēng)扇防護罩13為不銹鋼絲材質(zhì)編織成的圓形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其尺寸略大于涵道風(fēng)扇進風(fēng)口15的尺寸。led燈16為設(shè)置的指示燈，用于提示代步工具的啟動狀態(tài)和工作狀態(tài)等。

結(jié)合圖1、圖4、圖5、圖6所示，所述的地面滑跑系統(tǒng)主要包括前輪組件和后輪組件，分別通過前輪組件安裝片26和后輪組件安裝片40以螺栓連接的方式安裝在本裝置底座下表面。所述前輪組件主要包括右前輪22、右前輪電機25、前輪軸端螺母27、前輪橋28、左前輪電機29、左前輪35、前輪中心螺栓45、前輪中心螺母48和前輪支架52。左前輪35和右前輪22均通過軸承套23和滾動軸承24分別安裝在前輪橋28兩端，前輪橋28與前輪支架52通過前輪中心螺栓45和前輪中心螺母48連接。左前輪電機29和右前輪電機25分別固定在前輪橋28兩端的電機座31上，電機座31通過螺栓與卡盤30連接，而卡盤30具有卡口與前輪橋28配合，從而實現(xiàn)了電機的固定。在電力驅(qū)動系統(tǒng)供電下，左前輪電機29和右前輪電機25分別驅(qū)動兩端的主動帶輪32，并通過傳動帶33驅(qū)動從動帶輪34，使得通過螺栓連接在從動帶輪34上的左前輪35、右前輪22隨之轉(zhuǎn)動。由于本裝置質(zhì)量較大，為了減輕降落時候?qū)Φ氐臎_擊作用，在前輪中心螺栓45上采用前輪減震彈簧46和前輪減震墊片47共同作用，實現(xiàn)緩沖減震。整個前輪組件的主要作用是支撐滑板和驅(qū)動滑板，當(dāng)使用者在地面滑跑時，可以依靠身體重心的偏移以及腳部施加壓力的不同實現(xiàn)滑板的轉(zhuǎn)向。所述后輪組件包括右后輪36、左后輪37、后輪橋39、后輪中心螺母41、后輪中心螺栓43、后輪支架51和后輪軸端螺母38。右后輪36與左后輪37分別通過軸承套23和滾動軸承24安裝在后輪橋39兩端，并各自通過一個后輪軸端螺母38固定。后輪橋39與后輪支架51通過后輪中心螺母41和后輪中心螺栓43連接。后輪組件與前輪組件相比，沒有電機驅(qū)動裝置，其余組件相同。在后輪中心螺栓43上設(shè)置有后輪減震墊片42和后輪減震彈簧44，以減輕降落時候?qū)Φ氐臎_擊作用。

結(jié)合圖1、圖3、圖7所示，所述的風(fēng)力懸浮系統(tǒng)主要為涵道風(fēng)扇5。本發(fā)明實施例中涵道風(fēng)扇的數(shù)量為12個，12個涵道風(fēng)扇可以提供足夠推力而使整個滑板體積最小。涵道風(fēng)扇5分為a/b/c/d四組，每組3個；涵道風(fēng)扇5與風(fēng)扇安裝槽2通過螺栓連接，實現(xiàn)涵道風(fēng)扇在底座上的固定。所述的風(fēng)力懸浮系統(tǒng)包括左端涵道風(fēng)扇組a(包括a1、a2、a3)、后端涵道風(fēng)扇組b(包括b1、b2、b3)、右端涵道風(fēng)扇組c(包括c1、c2、c3)和前端涵道風(fēng)扇組d(包括d1、d2、d3)。a、c組涵道風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)方向相同，b、d組涵道風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)方向相同且和a、c組涵道風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)方向相反。本發(fā)明實施例中設(shè)定a、c組涵道風(fēng)扇逆時針旋轉(zhuǎn)，b、d組涵道風(fēng)扇順時針旋轉(zhuǎn)，當(dāng)本裝置平衡時，涵道風(fēng)扇扇葉旋轉(zhuǎn)造成的陀螺效應(yīng)和空氣動力扭矩效應(yīng)均被抵消。改變各組風(fēng)扇轉(zhuǎn)速大小，可使得滑板產(chǎn)生相應(yīng)的動作。

結(jié)合圖1、圖6所示，所述的電力驅(qū)動系統(tǒng)包括電池箱體7、電池箱內(nèi)部格柵8、電池箱蓋9、電池箱安裝環(huán)17、電池箱充電插口18以及鋰電池單元。電池箱體7通過內(nèi)部格柵8分為多個區(qū)域，每個區(qū)域由鋰電池單元按一定方式排列填充。電池箱體7放置于電池箱安裝槽4內(nèi)，避免電池箱的晃動引起本裝置重心移動。電池箱兩側(cè)有安裝環(huán)17，可以方便使用者快速地從電池箱安裝槽4內(nèi)取出電池箱進行充電、替換電池單元以及維修工作。所述鋰電池單元可以是鋰離子電芯或者鋰聚合物電芯組成的。所述電力驅(qū)動系統(tǒng)為整個懸浮本裝置的所有電機提供電能。

所述的控制協(xié)調(diào)系統(tǒng)主要包括控制模塊19、涵道風(fēng)扇調(diào)速器6、壓力傳感器12、右前輪電機調(diào)速器20和左前輪電機調(diào)速器21?？刂颇K19包含主控芯片、陀螺儀、加速度傳感器、接收器、gps模塊、激光高度計等；每一個涵道風(fēng)扇都配置一個涵道風(fēng)扇調(diào)速器6。

本發(fā)明的代步工具，是通過控制協(xié)調(diào)系統(tǒng)的指令使用電力驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動地面滑跑系統(tǒng)與風(fēng)力懸浮系統(tǒng)，實現(xiàn)地面滑跑和風(fēng)力懸浮推進兩種功能。當(dāng)滑板在地面滑跑時，涵道風(fēng)扇不工作，電力驅(qū)動系統(tǒng)為前輪驅(qū)動供電，主控芯片讀取陀螺儀、加速度傳感器以及壓力傳感器數(shù)據(jù)，然后對所得數(shù)據(jù)進行綜合計算，得出滑板的速度信息，結(jié)合操作者腳部操縱信號，輸出控制信號到右前輪電機調(diào)速器20和左前輪電機調(diào)速器21。當(dāng)左前輪電機29和右前輪電機25轉(zhuǎn)速同時增加或減小相同數(shù)值時，滑板加速或減速。當(dāng)左前輪電機29轉(zhuǎn)速增加、右前輪電機25轉(zhuǎn)速減小或反轉(zhuǎn)，滑板向右偏轉(zhuǎn)；當(dāng)右前輪電機25轉(zhuǎn)速增加、左前輪電機29轉(zhuǎn)速減小或反轉(zhuǎn)，滑板向左偏轉(zhuǎn)。當(dāng)滑板離地懸浮飛行時，主控芯片讀取陀螺儀、加速度傳感器激光高度計以及壓力傳感器數(shù)據(jù)，然后對所得數(shù)據(jù)進行綜合計算，得出滑板的速度、姿態(tài)、高度信息，結(jié)合操作者遙控信號和腳部操縱信號，輸出控制信號到涵道風(fēng)扇調(diào)速器6從而改變涵道風(fēng)扇電機轉(zhuǎn)速，保持本裝置的平衡，以及實現(xiàn)本裝置的上下運動、俯仰運動、滾轉(zhuǎn)運動、偏航運動和前后運動等。在懸浮飛行時，前輪驅(qū)動電機不工作，a、b、c、d四組共12個涵道風(fēng)扇在電力驅(qū)動系統(tǒng)供電下開始工作，實現(xiàn)上下運動、俯仰運動、滾轉(zhuǎn)運動、偏航運動、前后運動。

結(jié)合圖7所示，作為優(yōu)選的本發(fā)明控制方式，采用自穩(wěn)控制和手機無線控制手段相結(jié)合，穩(wěn)定可靠地控制本裝置在離地一定高度時的運動。如圖7所示，假定以本裝置質(zhì)心為坐標(biāo)原點o，縱向?qū)ΨQ軸為x軸，橫向?qū)ΨQ軸為y軸，z軸為豎直向下，其中x軸正方向運動為向前運動。下面說明實現(xiàn)上下運動、俯仰運動、滾轉(zhuǎn)運動、偏航運動和前后運動等單個運動的控制方式。

1)上下運動，表現(xiàn)為沿z軸運動。通過各涵道風(fēng)扇調(diào)速器6調(diào)節(jié)12個涵道風(fēng)扇電機的輸出功率。同時增加12個涵道風(fēng)扇電機的輸出功率，涵道風(fēng)扇扇葉轉(zhuǎn)速增加使得拉力增加，當(dāng)總拉力大于本裝置重力時，本裝置便可以垂直上升；相反地，同時減小12個涵道風(fēng)扇電機的輸出功率，本裝置則垂直下降，直至平衡落地；不改變電機的輸出功率，可以使得本裝置在離地面某一高度懸停。由于不存在完全對稱的結(jié)構(gòu)，也沒有完全一樣的電機和涵道風(fēng)扇扇葉，所以需要控制模塊20進行實時轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，這樣才能飛起來。

2)俯仰運動，表現(xiàn)為繞y軸運動。提高d組涵道風(fēng)扇d1、d2、d3電機的輸出功率，同時降低b組涵道風(fēng)扇b1、b2、b3電機的輸出功率，d組和b組涵道風(fēng)扇電機的輸出功率的改變量對應(yīng)相等，使得d組三個涵道風(fēng)扇的升力ld1、ld2、ld3增加，b組三個涵道風(fēng)扇的升力lb1、lb2、lb3減少。其余涵道風(fēng)扇輸出功率不改變，則產(chǎn)生一個不平衡力矩m1使得本裝置繞y軸轉(zhuǎn)動，本裝置抬頭。相反地，如果降低d組涵道風(fēng)扇d1、d2、d3電機的輸出功率，同時提高b組涵道風(fēng)扇b1、b2、b3電機的輸出功率，d組和b組涵道風(fēng)扇電機的輸出功率的改變量對應(yīng)相等，其余涵道風(fēng)扇輸出功率不改變，本裝置產(chǎn)生低頭運動。

3)滾轉(zhuǎn)運動，表現(xiàn)為繞x軸運動。提高a組涵道風(fēng)扇a1、a2、a3電機的輸出功率，同時降低c組涵道風(fēng)扇c1、c2、c3電機的輸出功率，a組和c組涵道風(fēng)扇電機的輸出功率的改變量對應(yīng)相等，使得a組三個涵道風(fēng)扇的升力la1、la2、la3增加，c組三個涵道風(fēng)扇的升力lc1、lc2、lc3減少。其余涵道風(fēng)扇輸出功率不改變，則產(chǎn)生一個不平衡力矩m2使得本裝置繞x軸轉(zhuǎn)動，本裝置左端上傾，向右傾斜。相反地，如果降低a組涵道風(fēng)扇a1、a2、a3電機的輸出功率，同時提高c組涵道風(fēng)扇c1、c2、c3電機的輸出功率，a組和c組涵道風(fēng)扇電機的輸出功率的改變量對應(yīng)相等，其余涵道風(fēng)扇輸出功率不改變，則本裝置向左傾斜。

4)偏航運動，表現(xiàn)為繞z軸運動。當(dāng)12個涵道風(fēng)扇電機轉(zhuǎn)速相同時，涵道風(fēng)扇葉片產(chǎn)生的反扭矩相互平衡，本裝置不發(fā)生繞z軸的轉(zhuǎn)動；當(dāng)涵道風(fēng)扇電機轉(zhuǎn)速不完全相同時，不平衡的反扭矩會引起本裝置轉(zhuǎn)動。當(dāng)b組和d組涵道風(fēng)扇的電機轉(zhuǎn)速上升，a組和c組涵道風(fēng)扇的電機轉(zhuǎn)速下降時，b組和d組涵道風(fēng)扇的旋翼對本裝置的反扭矩大于a組和c組涵道風(fēng)扇旋翼對本裝置的反扭矩，而總體升力大小不改變，本裝置便在多余反扭矩的作用下繞z軸轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)向左偏轉(zhuǎn)。當(dāng)b組和d組涵道風(fēng)扇的電機轉(zhuǎn)速下降，a組和c組涵道風(fēng)扇的電機轉(zhuǎn)速上升時，b組和d組涵道風(fēng)扇的旋翼對本裝置的反扭矩小于a組和c組涵道風(fēng)扇旋翼對本裝置的反扭矩，實現(xiàn)向右偏轉(zhuǎn)。

5)前后運動，表現(xiàn)為沿x軸運動。減少d組涵道風(fēng)扇d1、d2、d3電機的輸出功率，增加b組涵道風(fēng)扇b1、b2、b3電機的輸出功率，其余a組和c組的6個涵道風(fēng)扇電機功率以及轉(zhuǎn)速不變，則本裝置發(fā)生一定程度的俯仰傾斜，通過控制模塊自動調(diào)節(jié)達到某一個俯仰角度后保持平衡，從而使涵道風(fēng)扇的升力產(chǎn)生了水平分量，使本裝置在水平拉力的作用下向前運動；相反地，可以實現(xiàn)本裝置后退運動。

結(jié)合圖8所示，所述的自穩(wěn)控制包括高度控制和姿態(tài)控制?；诂F(xiàn)有飛控系統(tǒng)的原理，姿態(tài)控制通過imu(慣性測量單元)姿態(tài)解算后進行pid(比例-積分-微分)控制，實現(xiàn)自身最小化傾斜。高度控制通過激光高度計測得高度后，實現(xiàn)飛行器定高懸停。對高度控制設(shè)置高度閾值50cm，使本裝置始終保持安全飛行高度。高度控制和姿態(tài)控制均是通過本裝置上下運動、俯仰運動、滾轉(zhuǎn)運動、偏航運動和前后運動的組合來實現(xiàn)的。本裝置中控制模塊即飛控，可采用如apm，pixhawk，大疆飛控等。

結(jié)合圖9所示，所述的手機無線控制是指在控制模塊的主板中安裝wi-fi或者藍牙模塊，通過手機端遙控本裝置。設(shè)計了一個手機端控制界面，界面下方模擬固定翼飛機遙控器設(shè)計了油門、副翼、升降舵、方向舵四個通道的操縱。上方菜單欄從左到右依次設(shè)置4個按鈕和兩個顯示標(biāo)志，按鈕1表示無線連接狀態(tài)，分為“未連接”和“已連接”；按鈕2表示微調(diào)，在停飛狀態(tài)下按此鍵進行相關(guān)通道設(shè)置；按鈕3表示控制模式選擇，分兩個控制模式：一是手動觸摸操縱，即在屏幕上操縱搖桿，二是手機重力感應(yīng)控制；按鈕3表示觸摸靈敏度設(shè)置，可以調(diào)節(jié)控制力度；最右邊兩個顯示標(biāo)志分別表示無線連接的信號強弱以及本裝置電池電量剩余水平。

所述的腳部壓力操縱是指壓力傳感器感受操作者腳部壓力實現(xiàn)滑板的上下以及左右運動。當(dāng)操作者從滑板上意外墜落時，壓力傳感器感受到壓力變化，控制模塊輸出控制信號，減少涵道風(fēng)扇電機轉(zhuǎn)速或斷開電源，防止滑板快速上升。當(dāng)腳部前部與后部壓力差值到達一定閾值時，控制模塊輸出信號，實現(xiàn)滑板的向前或者向后運動。當(dāng)腳部左部與右部壓力差值達到一定閾值時，控制模塊輸出信號，實現(xiàn)滑板的向右或向左偏轉(zhuǎn)。

本裝置的使用者立足于外殼面板10上的防滑墊11，在離地懸浮時，裝置和人整體重心產(chǎn)生的偏移，通過所述的自穩(wěn)控制保持整體的高度穩(wěn)定和姿態(tài)穩(wěn)定；通過遙控器或者所述的手機無線控制方式以及所述的腳部壓力操縱實現(xiàn)整體的上下運動、俯仰運動、滾轉(zhuǎn)運動、偏航運動和前后運動。

上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進行了描述，但并非對發(fā)明保護范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。