背包滑板
——關(guān)于產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)及其基本技術(shù)

?？诮?jīng)濟(jì)學(xué)院 林其立 張 立 劉浩毅 陳 瑞

該文介紹了在一定程度中可以解決短途出行等方面的壓力，同時(shí)具備儲(chǔ)物能力大、攜帶方便，重量輕巧等優(yōu)點(diǎn)的一款背包滑板。在人們不需要代步工具的時(shí)候，可將其收回，并轉(zhuǎn)換成一款輕便的背包。主要講解：背包滑板的運(yùn)行的基本原理已經(jīng)在技術(shù)中如何實(shí)現(xiàn)對(duì)代步工具的控制問(wèn)題。

在日常生活中，學(xué)校中、上班工作中，短途出行的問(wèn)題一直對(duì)于很多人來(lái)講是一種困擾，擠地鐵等雖然很方便可是在一些方面卻存在人流量大、線路復(fù)雜、耗費(fèi)時(shí)間等問(wèn)題。而在當(dāng)今時(shí)代中，便利的交通工具已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪械谋匦杵?，我們團(tuán)隊(duì)名為“freedom”的背包滑板則可以和這個(gè)時(shí)代中的“便利”“快捷”等詞匯完美契合。他的主要受眾群體是在校大學(xué)生與城市中的上班族，傳統(tǒng)的交通工具在短途的行進(jìn)間無(wú)法滿足受眾群體，很多人對(duì)于上課、上班的路程叫苦不迭。而背包滑板能夠提供方便的代步工具，讓人們?cè)诙掏镜穆烦讨蟹奖憧旖?。而且搭載了背包，可以使人們?cè)诔鲂械耐瑫r(shí)攜帶更多的物品，更加提高了出行的快捷。

1 背包滑板產(chǎn)品介紹

背包滑板主體可由兩部分構(gòu)成，分別為尼龍防水材質(zhì)的背包與可折疊智能滑板組成，在平時(shí)的日常生活中便于使用者在大儲(chǔ)物的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)更加快捷的出行方式。大多數(shù)背包的材料為滌綸和帆布，在使用中并沒(méi)有特別的堅(jiān)韌可靠，而且因?yàn)楸嘲宓闹饕康氖菍?duì)于出行便利的同時(shí)增加其儲(chǔ)物能力，所以背包主體采用了尼龍材質(zhì)，這種材質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)在于具有極高的韌性和防水能力。背包后具有一定的空間，可以存放用于驅(qū)動(dòng)滑板的電池、電路板等主體結(jié)構(gòu)?；逶O(shè)計(jì)成為可在中間折疊的結(jié)構(gòu)，在背包的后部可以收納折疊后的滑板，使滑板和背包成為一個(gè)共同的結(jié)合體，折疊的滑板中間會(huì)有一個(gè)軸承，使滑板中間分開(kāi)并向下進(jìn)行折疊，最后對(duì)滑板進(jìn)行收縮使其順利收進(jìn)背包中。背包中內(nèi)置一個(gè)充電裝置，具有多個(gè)USB接口，可用于在任何情況下對(duì)手機(jī)進(jìn)行充電。滑板在展開(kāi)時(shí)可達(dá)到最高25km/h的速度前進(jìn)，最大續(xù)航1.5h，可以承重110kg?；宓闹黧w由碳纖維制造，最大的程度上保證了滑板的重量輕、耗能低的優(yōu)點(diǎn)?；宓目刂品矫嬖O(shè)計(jì)了一個(gè)便于操控的手柄，在手柄中具有一個(gè)可以操控速度的旋鈕，讓使用者能夠簡(jiǎn)單直觀的操控使用，手柄上有一個(gè)壓力控制器，從而實(shí)現(xiàn)剎車(chē)等等功能。對(duì)于每一個(gè)“freedom”背包滑板，都擁有一個(gè)單獨(dú)的MAC與手機(jī)客戶端所對(duì)應(yīng)，當(dāng)使用者使用背包滑板時(shí)，可在對(duì)應(yīng)的手機(jī)APP中第一時(shí)間查看到滑板的剩余電量、續(xù)航里程等等。軟件中還可以支持個(gè)性化的設(shè)計(jì)，并且設(shè)計(jì)了供使用者討論的社區(qū)功能，豐富了使用者的體驗(yàn)感覺(jué)。在后期還支持滑板的固件升級(jí)與軟件算法的更新，使滑板背包的體驗(yàn)更加豐富。

2 結(jié)構(gòu)介紹

2.1 滑板收納

背包滑板主要構(gòu)成是滑板和背包，該背包滑板的亮點(diǎn)在于背包和滑板的連接處的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)“板包一體”，所訴連接處設(shè)計(jì)在于滑板收納于背包里以及變?yōu)榛逍螒B(tài)，背包于人體背部接觸處有收納滑板的空間，接觸處下端有滑板與背包的連接軸。當(dāng)需要變?yōu)榛逍螒B(tài)時(shí)，可將書(shū)包下端的滑板體抽出，然后旋轉(zhuǎn)90°在加以固定變?yōu)榛逍螒B(tài)。整體上便捷、美觀、實(shí)用。滑板部分采用一體無(wú)縫式設(shè)計(jì)，板面無(wú)螺絲孔，開(kāi)孔不走線，搭配原裝可拆卸LED大燈提供夜間照明。

2.2 背包材料

基于用于軍事防彈衣的原始防彈編織尼龍，致密堅(jiān)固的CORDURA?防彈織物由高韌性尼龍6,6長(zhǎng)絲紗線制成，并具有更高的抗撕裂性和耐磨性。

特點(diǎn)如下：

●強(qiáng)-優(yōu)異的抗撕裂性

●致密-緊密的機(jī)織物輪廓

●光澤/光澤-100%高強(qiáng)度（>420D）尼龍6,6亮絲

面料類(lèi)型：機(jī)織-最小2x2籃子編織，可以涂層或?qū)訅?。材料如圖1所示。

圖1 材料圖片

2.3 電機(jī)設(shè)計(jì)

輪軸處采用加強(qiáng)軸承減震模塊，載重量達(dá)到150kg（含）-200kg（不含）?？蓪?shí)時(shí)根據(jù)用戶習(xí)慣記錄平衡參數(shù)，實(shí)現(xiàn)智能平衡適應(yīng)。讓用戶有個(gè)性化式體驗(yàn)。動(dòng)力方面采用無(wú)刷電機(jī)，無(wú)刷直流電機(jī)具有多種優(yōu)勢(shì)，比如效率高、便子小型化以及制造成本低。本項(xiàng)目所用電機(jī)應(yīng)用N52H瓦型磁鐵，精準(zhǔn)控制氣隙保證電機(jī)強(qiáng)勁動(dòng)力，同時(shí)采用了日本NSK軸承，高效順滑，耐高溫，不掉磁，輕量化的底座設(shè)計(jì)，高效散熱，保證了滑板的穩(wěn)定性。搭載Turbo功能，可實(shí)現(xiàn)曲線提速，在不降低電機(jī)扭矩的前提下實(shí)現(xiàn)渦輪增壓，并且擁有FOC有感控制，無(wú)感模式高速運(yùn)行平穩(wěn)且安靜，有感模式起步強(qiáng)勁且有力。制動(dòng)方面。省略了大量的傳動(dòng)部件，使得滑板背包更加的輕便敏捷，

內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，配置了固定傳動(dòng)比減速器，騎行是安全保障大增。電機(jī)轉(zhuǎn)速最高達(dá)到10000r/min。使其更加安全、靜音。并且雙電機(jī)所爆發(fā)出來(lái)的大扭矩能更是能媲美小型的電動(dòng)車(chē)。節(jié)省空間，提高空利用率。使用離合機(jī)構(gòu)，減小電磁阻力，結(jié)構(gòu)如圖2所示：

圖2 結(jié)構(gòu)圖

2.4 電池選用

電池方面選擇合適的可充電的鋰電池，要綜合電池容量、重量等因素，分析放電能力以及壓力，電池內(nèi)阻要為最小量。本項(xiàng)目所選電池可進(jìn)行無(wú)線充電，也可以在特殊情況下為手機(jī)反向充電，并且可以通過(guò)電量指示燈隨時(shí)查看電池電量剩余情況，方便使用者觀察電量情況。采用智能鋰電池，體積小，電量高，超級(jí)續(xù)航，標(biāo)配快充適配器，120min快速充滿單次充滿續(xù)航里程37.5km。三十分鐘，即可補(bǔ)充十公里續(xù)航里程，支持8000次以上放電、長(zhǎng)壽命、更持久。兩排30000mAh電池串聯(lián)在一起。

2.5 滑板手柄控制

我們采用手柄控制，手柄采用“一機(jī)一柄”無(wú)線連接，手柄上可實(shí)現(xiàn)多種選擇模式：普通速度/加速行駛/慢速行駛/前后倒檔。手柄上的滾輪可以控制速度。食指板機(jī)鍵有力度傳感器，剎車(chē)時(shí)直根據(jù)手感力度輕重決定剎車(chē)之緩急，當(dāng)最大力度握死時(shí)也可后輪抱死制動(dòng)。

2.6 軟件設(shè)計(jì)

在軟件設(shè)計(jì)方面，我們會(huì)設(shè)計(jì)專(zhuān)有APP來(lái)綁定滑板，實(shí)現(xiàn)“一機(jī)一板”，反應(yīng)滑板使用狀況和實(shí)時(shí)電量，記錄用戶使用習(xí)慣，通過(guò)傳感器記錄用戶使用參數(shù)可傳輸至手機(jī)APP分析，可得出電池健康度以及用戶使用參數(shù)，提供個(gè)性化體驗(yàn)設(shè)置。支持后期固件升級(jí)，通過(guò)APP將優(yōu)化的新算法上傳至滑板，以達(dá)到后期升級(jí)新的功能。手機(jī)APP里還有社區(qū)板塊，用戶可以實(shí)時(shí)分享使用感受及不足，以方便后期算法更新，提升用戶體驗(yàn)。

2.7 藍(lán)牙設(shè)計(jì)

連接手機(jī)方面：采用藍(lán)牙連接，就是無(wú)線藍(lán)牙傳感器系統(tǒng)。使用手機(jī)開(kāi)啟藍(lán)牙，搜索附近藍(lán)牙設(shè)備，找到傳感器系統(tǒng)，匹配好，然后傳感器就可以直接把信號(hào)通過(guò)藍(lán)牙模式傳送到手機(jī)上了。同時(shí)可應(yīng)用ZigBee技術(shù)，ZigBee技術(shù)是一種無(wú)線通信技術(shù)，在運(yùn)行中具有功率低，成本低廉且性能穩(wěn)定的特征，應(yīng)用較為廣泛，也更為安全便捷，其性能穩(wěn)定，十分方便數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸給手機(jī)端，增強(qiáng)了用戶的體驗(yàn)。藍(lán)牙設(shè)計(jì)如圖3所示。

圖3 藍(lán)牙設(shè)計(jì)

2.8 滑板材料

傳統(tǒng)滑板的面板材料是采用幾層木片壓制而成，在傳統(tǒng)楓木的結(jié)構(gòu)上增加了碳纖維材料，不僅大大提升了板面的強(qiáng)度，更大大提升了板面的持續(xù)彈性，七層復(fù)合材質(zhì)面板，三層加拿大楓木，最頂層有兩層碳纖維，兩層碳化竹。碳纖維不僅是重量輕，實(shí)現(xiàn)面板輕量化，還使滑板具有良好的韌性、耐腐蝕性、高強(qiáng)度、耐高溫和抗沖擊能力。滑板質(zhì)量越輕，受到的阻力越小速度也就越快。碳纖維的重量輕，但是強(qiáng)度卻很大，能支撐起騎行者跟背包的質(zhì)量，長(zhǎng)期久用也不會(huì)損壞，長(zhǎng)時(shí)間的使用也不會(huì)變形，抗震性能也很好，足以應(yīng)對(duì)在城市的各種路況。

2.9 工作流程圖（圖4）

圖4 工作流程圖

結(jié)語(yǔ)：本文闡述了一款可折疊式遙控背包滑板的設(shè)計(jì)內(nèi)容，介紹了在當(dāng)代社會(huì)環(huán)境下這款設(shè)備可以帶給人們的好處?；灞嘲ㄟ^(guò)它的方便性、可操控性、安全穩(wěn)定性在代步工具中脫穎而出，它有相關(guān)的軟件可以為它進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，最大限度地讓使用者了解到背包滑板的狀態(tài)。另一方面，控制滑板的手柄功能較為齊全，在簡(jiǎn)單快捷的基礎(chǔ)上可以讓用戶達(dá)到最好的控制體驗(yàn)。背包滑板在原有的兩種物品上實(shí)現(xiàn)了有機(jī)結(jié)合，使兩種物品的優(yōu)點(diǎn)匯總到了一起。