一種自平衡沖浪板制造技術

本發明專利技術公開了一種自平衡沖浪板，所述沖浪板為有動力沖浪板，所述動力為沖浪板具有可輸出推進力的裝置，該裝置會推動水流產生沖浪板前進所需要的動力，所述自平衡包含了推進力產生裝置，推進力方向調整模組，駕駛者重心位置檢測模組，主控制器模組，所述方法包括：主控制器模組通過駕駛者重心位置檢測模組獲取駕駛者重心在沖浪板上的位置；根據該重心位置調節沖浪板輸出動力的方向和大小，從而控制沖浪板的運動方向和速度，改變了駕駛者腳掌所受摩擦力的方向和大小，進而改變了駕駛者所受到的慣性力和離心力的方向和大小，平衡了駕駛者重心變化帶來的失穩力矩。

【技術實現步驟摘要】
一種自平衡沖浪板
本專利技術涉及水上運動設備、海上休閑娛樂設備等領域。
技術介紹
一般情況下，普通沖浪板不僅需要在海浪足夠高的情況下使用，同時需要駕駛者具有豐富的駕駛經驗和平衡能力，這些條件限制了普通沖浪板的使用場景：在一般的水面，例如湖泊河流等不具備海上浪濤的情況下，普通沖浪板使用受限；對于初學者來說，由于經驗匱乏、平衡感較差等原因，往往無法順利的駕馭一個普通沖浪板，從而抬高了普通玩家體驗水上沖浪樂趣的門檻。此外普通沖浪板自身為無動力設備，當駕駛者處于緊急情況時，無外力協助駕駛者自救，生還的可能性降低。
技術實現思路
有鑒于此，本專利技術旨在提供一種自平衡沖浪板，以至少解決以上部分或全部技術問題。本專利技術提供了一種自平衡沖浪板，該沖浪板由沖浪板主體，推進力產生裝置，推進力方向調整裝置，駕駛者重心位置檢測模組，主控制器模組組成：沖浪板主體與普通沖浪板相似，主要用來產生浮力，承載駕駛者，從而保持駕駛者立于水面；此外優化沖浪板主體的流線型可以降低沖浪板前進時受到的阻力。推進力產生裝置主要給沖浪板提供推進力，該推進力大小可調，需要時還可以提供負推力；通過控制沖浪板的推進力大小實現沖浪板在水面的加減速運動。推進力方向調整模組可以控制沖浪板推進力的方向，實現其在四個方向上的調整：以沖浪板前進方向為基準，控制推進力方向沿著沖浪板前進方向左右可調和以沖浪板上下表面為基準，控制推進力方向上下可調。駕駛者重心位置檢測模組主要用來檢測駕駛者身體重心距離沖浪板前后緣和左右緣的距離。主控制器模組基于所述駕駛者重心位置檢測模組獲得的駕駛者重心位置信息，確定控制邏輯，控制沖浪板的推進力大小和方向：當駕駛者身體的重心離沖浪板的前緣更近的時候，主控制器模組控制沖浪板的推進力增加，進而控制沖浪板加速運動，沖浪板通過與駕駛者腳掌接觸處的摩擦力，對駕駛者施加了一個前進方向上的正加速度，進而駕駛者受到了一個與前進方向相反的慣性力，從而抵消了駕駛者由于重心靠前產生的前翻傾覆力矩；當駕駛者的身體重心離沖浪板的后緣更近的時候，主控制器模組控制沖浪板的推進力降低，且低于當前運動速度下的前進阻力，從而實現沖浪板的減速運動，需要時還可以控制推進力產生裝置產生負推力，進一步增強沖浪板的減速運動，沖浪板通過與駕駛者腳掌接觸處的摩擦力，對駕駛者施加了一個前進方向上的負加速度，進而駕駛者受到了一個與前進方向相同的慣性力，從而抵消了駕駛者由于重心靠后產生的后翻傾覆力矩；當駕駛者的身體重心離沖浪板左側更近的時候，主控制器模組控制推進力的方向朝向右前方，從而控制沖浪板做逆時針轉彎，使駕駛者受到向右的離心力，從而抵消了由于重心靠左產生的左翻傾覆力矩；當駕駛者的身體重心離沖浪板右側更近的時候，主控制器模組控制推進力的方向朝向左前方，從而控制沖浪板做順時針轉彎，使駕駛者受到向左的離心力，從而抵消了由于重心靠右產生的右翻傾覆力矩。在一實施方式中，所述駕駛者重心位置檢測模組由分布在沖浪板上表面的多個壓力傳感器構成，多個傳感器充分覆蓋了駕駛者腳掌站立面及其周圍的區域；傳感器可以獲得駕駛者左右腳分別施加在沖浪板上的壓力數值，該數值反應了駕駛者的身體重心與左右腳支撐點的位置關系:當左腳處的壓力傳感器數值大于右腳處的壓力傳感器數值，則說明駕駛者的身體重心離左腳更近，隨著左腳處壓力傳感器數值的增加和右腳處壓力傳感器數值的降低，駕駛者的身體重心離左腳越來越近，反之離右腳越來越近；該駕駛者的左右腳站立面對應的是沖浪板上不同位置處的壓力傳感器，因此駕駛者的身體重心在沖浪板上的位置是可知的。在一實施方式中，所述駕駛者重心位置檢測模組由紅外光學傳感器組成，在沖浪板的邊緣布有多個紅外光學傳感器，通過不同位置處紅外光學傳感器接收到的紅外輻射強度的變化，判斷駕駛者身體離沖浪板不同邊緣的距離，從而估算駕駛者的重心在沖浪板上的位置。在一實施方式中，所述駕駛者重心位置檢測模組由安置在沖浪板前緣或者后緣上的攝像頭構成，該攝像頭通過判斷駕駛者在視覺成相中的景深和離成相邊框的距離來估算駕駛者重心在沖浪板上的位置。在一實施方式中，所述推進力產生裝置由集成在沖浪板主體上的葉輪機械通過將水流排向沖浪板的后方來產生沖浪板前進的推進力；該推進力產生裝置可由電池、內燃機等動力機械提供能量；該推進力產生裝置可以控制其葉輪機械的旋轉速度從而控制推進力的大小，甚至可以通過反方向旋轉葉輪機械產生阻礙沖浪板前進的推進力，使沖浪板減速，同時還可以由推進力方向調整模組控制推進力產生裝置旋轉180°產生負推力。在一實施方式中，所述推進力產生裝置由集成在沖浪板主體上的電磁推進器通過向推進器內部的水流中施加電流，同時外部施加一個固定磁場，通過電磁力的相互作用，將水流排向沖浪板的后方來產生沖浪板前進的推進力；通過控制施加的磁場強度，以及電流強度控制推進力的大小，通過改變電流的方向或者磁場的方向可以直接產生負推力。在一實施方式中，所述推進力方向調整模組直接控制推進力產生裝置以沖浪板前進方向為基準，左右可偏轉，而以沖浪板上下表面為基準，上下可偏轉，從而實現四個方向可調；控制推進力產生裝置以沖浪板前進方向為基準旋轉180°實現負推力。在一實施方式中，所述推進力方向調整模組通過控制沖浪板下方的尾鰭旋轉，實現以沖浪板前進方向為基準，推進力左右可調，和沖浪板上下表面為基準，推進力上下可調；控制推進力產生裝置中的葉輪反轉來產生負推力，控制尾鰭舵面與前進方向垂直來產生減速阻力。在一實施方式中，所述推進力方向調整模組可以由上述兩種推進力方向調整模組實施方式的任意組合。本專利技術基于駕駛者重心位置檢測模組獲取駕駛者的重心在沖浪板上的位置，結合推進力產生模組的推進力大小控制和推進力方向調整功能，實現了駕駛者在沖浪板上的自平衡，從而降低了沖浪運動對駕駛者的技能需求，同時由于本專利技術所述的自平衡沖浪板是有動力沖浪板，因此在無海浪的情況下，以及內陸的湖泊河流等水域中均能使用，使得沖浪運動門檻得以降低。附圖說明圖1為本專利技術實施例一的一種自平衡沖浪板的結構示意圖；圖2為本專利技術實施例一的一種自平衡沖浪板左右平衡示意圖；圖3為本專利技術實施例一的一種自平衡沖浪板前后平衡示意圖；圖4為本專利技術實施例二的一種自平衡沖浪板的結構示意圖。具體實施方式以下結合附圖對本專利技術的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本專利技術，并非用于限定本專利技術的范圍。下面結合具體附圖并分實施例詳細闡述本專利技術的技術方案。實施例一本專利技術實施例一提供了一種自平衡沖浪板的結構示意圖，如圖1所示，其中推進力產生裝置02位于沖浪板尾鰭01的前方，推進力方向調整模組通過調整尾鰭的轉向如圖中R箭頭和L箭頭的旋轉方向，實現沖浪板推進力方向的左右控制，而沖浪板推力的上下控制由推進力產生裝置自身的上下偏擺產生；推進力的大小由推進力產生裝置依據需要來調整，包括產生負推力。圖2闡述了自平衡沖浪板如何實現左右方向上的自平衡，如圖所示：a為沖浪板的縱向中心線，b為沖浪板的橫向中心線；此外為了更加直白的闡述沖浪板的自平衡原理，將沖浪板的上表面分成圖示的16個區域，實際應用中不限于該16個區域。當駕駛者的重心落在3，7，11，15，區域時，說明駕駛者的重心在沖浪板的縱向中心線的偏右側方向，此時由于駕駛者的重力作用，已經在沖浪板上施加了一個右翻傾覆力矩，如果駕駛本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種自平衡沖浪板，其特征在于，所述沖浪板為有動力沖浪板，所述動力可以提供沖浪板前進、后退的推進力，所述推進力的方向是可調整的，所述自平衡包括：通過沖浪板上的駕駛者重心位置檢測模組感知駕駛者身體重心在沖浪板上的位置；根據所述重心位置信息，控制沖浪板輸出的推進力大小和方向，調節沖浪板的運動速度和運動軌跡，進一步改變駕駛者所受的慣性力和離心力的大小和方向；通過控制駕駛者所受的慣性力、離心力、重力等作用力的合成力矩為零，保持駕駛者的身體平衡。

【技術特征摘要】
1.一種自平衡沖浪板，其特征在于，所述沖浪板為有動力沖浪板，所述動力可以提供沖浪板前進、后退的推進力，所述推進力的方向是可調整的，所述自平衡包括：通過沖浪板上的駕駛者重心位置檢測模組感知駕駛者身體重心在沖浪板上的位置；根據所述重心位置信息，控制沖浪板輸出的推進力大小和方向，調節沖浪板的運動速度和運動軌跡，進一步改變駕駛者所受的慣性力和離心力的大小和方向；通過控制駕駛者所受的慣性力、離心力、重力等作用力的合成力矩為零，保持駕駛者的身體平衡。2.根據權利要求1所述的一種自平衡沖浪板，其特征在于，所述動力提供了沖浪板運動所需要的推進力，該力的大小、方向可調，以控制沖浪板的加速、減速、左轉彎、右轉彎等運動。3.根據權利要求1所述的一種自平衡沖浪板，其特征在于，所述自平衡通過改變沖浪板的運動狀態，改變了駕駛者的運動速度和運動軌跡，進一步改變了駕駛者所受的合力矩，實現了駕駛者...

【專利技術屬性】
技術研發人員：不公告發明人，
申請(專利權)人：陳夢，
類型：發明
國別省市：江蘇,32