一种轮滑鞋自适应控制方法及其轮滑鞋与流程

本发明涉及运动产品领域，特别涉及一种轮滑鞋自适应控制方法及其轮滑鞋。

背景技术：

1、轮滑鞋作为一种兼具运动健身与代步功能的体育用品，已广泛应用于休闲娱乐、专业速滑及花式表演等领域。按照轮子排列方式的不同，轮滑鞋主要分为双排轮轮滑鞋和直排轮轮滑鞋，其中直排轮轮滑鞋因其滑行阻力小、速度快的优势，已成为市场主流产品。现有的直排轮轮滑鞋通常包括鞋身和固定安装于鞋身下方的轮架，轮架沿纵向排布有多个滑轮，然而，传统的直排轮轮滑鞋在实际使用过程中存在以下技术缺陷：

2、第一、现有直排轮轮滑鞋的前后滑轮组之间的轮距是固定的。当轮距较长时，虽然高速滑行稳定性较好，但在低速转弯或花式动作时灵活性不足，转向半径大；当轮距较短时，虽转向灵活，但高速滑行时容易发飘甚至侧翻。使用者无法根据滑行状态实时调整轮距，导致产品性能难以兼顾不同场景的使用需求。

3、第二、现有轮滑鞋的轮架相对于鞋底的离地间隙是固定不变的。在平整路面高速滑行时，希望重心降低以提高稳定性；在崎岖路面或需要通过障碍物时，则希望离地间隙增大以避免轮架刮擦地面。固定高度的轮架无法满足上述差异化需求。

4、第三、直排轮滑鞋的四个滑轮处于同一条纵向直线上，转弯时缺乏类似双排轮的左右轮速差机制，完全依赖使用者的倾斜角度和身体重心控制，过弯时外侧轮与地面的摩擦力不足，极易发生侧向滑移甚至摔倒，对使用者的技术要求较高，也限制了轮滑鞋在复杂路况下的安全性。

5、第四、现有轮滑鞋均为纯机械固定结构，轮距和轮架高度无法根据使用者脚掌受力状况主动调节。使用者的运动意图（如加速、减速、转弯等）完全依靠身体姿态调整，无法通过轮滑鞋自身的主动变形来辅助响应，智能化程度低，人机协同性差。

技术实现思路

1、为了解决上述存在的问题，本技术采用了如下技术方案：

2、一种轮滑鞋自适应控制方法，包括如下步骤：

3、s1：实时获取脚部在轮滑鞋内部的第一压力值和第二压力值，以及任意一个滑轮所输出的当前滑行的实时轮速值；

4、s2：将所述第一压力值与所述第二压力值进行比对，根据比对结果判定使用者的运动意图，所述运动意图包括触发轮距伸长且升降板上移的第一意图，以及触发轮距缩短且升降板下降的第二意图；

5、s3：根据所述实时轮速值对所述运动意图对应的调节动作执行验证，当所述实时轮速值达到预设第一阈值时，限制所述轮距缩短动作的执行权限；

6、s4：根据所述运动意图以及验证结果，控制第一电缸和第二电缸驱动前支撑架和后支撑架执行轮距调节，并同步控制第三电缸通过驱动块和驱动槽带动升降板执行高度调节。

7、优选的，s3中，当所述实时轮速值大于等于所述预设第一阈值时，执行以下操作：

8、锁定所述第一电缸和第二电缸中用于执行轮距缩短动作的驱动方向，使前支撑架和后支撑架仅允许执行相互远离的轮距伸长动作而禁止执行相互靠近的轮距缩短动作；同时，限制所述第三电缸的驱动速度，以控制所述升降板的下降速率。

9、优选的，s4中，当判定为第一意图时，所述第一电缸和第二电缸分别驱动所述前支撑架向前方移动、所述后支撑架向后方移动，使前后两组滑轮之间的轮距增大；同时，所述第三电缸驱动所述驱动块沿第一方向滑动，所述驱动杆沿所述驱动槽的对应区段滑动并带动所述升降板向上移动，使脚底靠近地面，以降低滑行重心；

10、当判定为第二意图时，所述第一电缸和第二电缸分别驱动所述前支撑架向后方移动、所述后支撑架向前方移动，使前后两组滑轮之间的轮距缩短；同时，所述第三电缸驱动所述驱动块沿第二方向滑动，使得驱动杆沿所述驱动槽的对应区段滑动并带动所述升降板向下移动，使脚底远离地面，以增大离地间隙。

11、优选的，控制方法还包括弯道辅助调节，其具体步骤如下：

12、获取第一个滑轮与最后一个滑轮之间的轮速差，当所述轮速差超出预设第二阈值时，判定当前处于转弯轨迹中，并识别转弯方向；

13、根据识别结果，通过所述控制组件驱动前支撑架和后支撑架在水平面内产生相对横向错位，其中：

14、当识别为向左转弯时，控制所述前支撑架向左横向平移，同时控制所述后支撑架向右横向平移，形成前左后右的交错轮迹分布；

15、当识别为向右转弯时，控制所述前支撑架向右横向平移，同时控制所述后支撑架向左横向平移，形成前右后左的交错轮迹分布。

16、优选的，所述前支撑架与后支撑架的横向错位幅度，与所述轮速差的绝对值成正比关系。

17、优选的，s4执行完成且所述第一压力值与第二压力值的比对结果回落至预设静态死区范围内后，还包括自动回正复位步骤：

18、当所述实时轮速值小于预设第三阈值，且所述第一压力值与第二压力值的比对结果持续处于所述静态死区范围内达到预设时长时，控制所述第一电缸和第二电缸驱动前支撑架和后支撑架回缩至预设中位轮距，同时控制所述第三电缸驱动所述驱动块滑动至预设中位位置，使所述升降板恢复至预设中位高度，并控制所述控制组件驱动前支撑架和后支撑架同步回正至升降板的纵向中心线位置。

19、优选的，本发明还提供一种用于实现上述方法的轮滑鞋，所述轮滑鞋包括鞋身和鞋底板，所述鞋底板上部分布设置有第一压力单元和第二压力单元，所述鞋底板底面开设有纵向延伸的条形腔体，所述条形腔体内部还设置有控制器与矩形空心块，所述矩形空心块外部还套装有升降板，所述升降板端的前后两端分别开设t型槽，每个t型槽内通过控制组件滑动配装有前支撑架和后支撑架，所述前支撑架和后支撑架分别安装有一组滑轮，所述矩形空心块的内部还滑动设置有驱动块，所述驱动块贯彻开设有驱动槽，所述驱动槽内横向设置有驱动杆，并与升降板的两侧固定连接，所述升降板下方还镜像设置有第一电缸和第二电缸，所述第一电缸和第二电缸的伸缩端分别与对应的前支撑架和后支撑架固定连接，所述矩形空心块内还设有有第三电缸，所述第三电缸的伸缩端还与驱动块固定连接，且其中任意一个滑轮的轴心位置还安装有轮速采集单元，所述控制器还分别与第一压力单元、第二压力单元、控制组件、第一电缸、第二电缸、第三电缸和轮速采集单元信号连接。

20、优选的，控制组件包括t型板和横移板，所述t型板的上部分别滑动配装在对应的t型槽内，所述t型板的内部还设置有控制电机，所述控制电机的输出端固定安装有转动轮，所述控制电机的输出轴与转动轮为偏心设置，所述t型板的每侧还固定设置多个t型限位导向块，所述横移板位于t型板下方，且分别与多个t型限位导向块滑动连接，所述横移板相对于t型板底部的一面还固定有驱动圈，所述转动轮还水平位于驱动圈内，并与驱动圈的内壁接触，所述控制电机还与控制器信号连接。

21、优选的，所述升降板上部还设置多个减震弹簧，每个所述减震弹簧的上部还与条形腔体固定连接，所述矩形空心块的两侧均开设直槽口，所述直槽口为竖直方向设置，且所述驱动杆的两端分别穿过直槽口。

22、优选的，所述驱动槽为折线形，包括两个水平贯穿部和倾斜贯穿部，所述倾斜贯穿部位于两个水平贯穿部之间，且相互连通，所述矩形空心块内还设置有两个水平导轨，所述驱动块位于两个水平导轨之间，当所述驱动块在第三电缸的控制指令下往复滑移时，所述驱动槽迫使驱动杆在竖直方向沿直槽口升降移动，以使得升降板进行升降。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

24、1、实现轮距的自适应调节，本发明通过实时获取脚部在鞋内部的前掌压力值和后跟压力值，根据压力比对结果自动识别使用者的加速或灵活转向意图，并驱动第一电缸和第二电缸分别推动前支撑架和后支撑架沿t型槽纵向滑动，使前后两组滑轮之间的轮距相应增大或缩小。从而实现了轮距的智能无级调节，完美兼顾了高速滑行稳定性与低速转向灵活性这两种相互矛盾的使用需求。

25、2、本发明通过第三电缸驱动驱动块沿水平导轨往复滑动，利用驱动块上开设的折线形驱动槽与驱动杆的配合，将水平往复运动转换为升降板的垂直升降运动。当判定为加速意图时升降板上移，使脚底靠近地面以降低重心，提高滑行稳定性；当判定为灵活意图时升降板下降，使脚底远离地面以增大离地间隙，便于通过障碍物或进行大幅转向动作。同步联动控制使得轮距调节与高度调节协同进行，优化了滑行姿态。

26、3、本发明通过在第一个滑轮和最后一个滑轮的轴心处分别设置轮速采集单元，实时获取前后滑轮的轮速差，当轮速差超出预设阈值时判定处于转弯状态。通过控制组件中的偏心转动轮驱动前支撑架和后支撑架在水平面内产生相对横向错位——左转弯时前左后右交错、右转弯时前右后左交错，主动形成与弯道弧线匹配的交错轮迹分布，有效增大了弯道滑行时外侧轮的接地摩擦力，显著提升了直排轮滑鞋的过弯循迹性和安全性。

27、4、本发明在实时轮速值达到预设第一阈值时，自动锁定第一电缸和第二电缸中用于执行轮距缩短动作的驱动方向，使前后支撑架仅允许执行轮距伸长动作而禁止执行轮距缩短动作，同时限制第三电缸的驱动速度以控制升降板的下降速率。该机制有效防止了高速滑行中因脚部微小抖动触发非预期的轮距缩短或重心突变，避免了侧翻或前扑风险，大幅提升了高速滑行的安全性。