CN102336184A - 自行车安全刹车装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种自行车安全刹车装置，该自行车安全刹车装置包括电子装置、制动装置以及多个安装在自行车刹车装置上的刹车感应器。利用所述电子装置可侦测到自行车处于下坡状态，获取所述刹车感应器侦测的刹车状态的数据以判断所述自行车是否进行了不当刹车。在所述自行车进行了不当刹车时发送第一制动指令至所述的制动装置以控制所述制动装置的步进马达将该不当刹车转换为安全刹车。本发明还提供一种自行车安全刹车方法。利用本发明可使自行车在下坡时实现安全刹车，避免意外翻车。

Description

自行车安全刹车装置及方法

技术领域

本发明涉及一种控制装置及方法，尤其涉及一种自行车安全刹车装置及方法。

背景技术

随着环境保护的意识逐渐增强，为了实现节能减碳，越来越多人重新使用自行车作为交通工具，使得公路上行驶的自行车越来越多。自行车有不同的类型，脚踏车以及电动自行车。然而，如果不当的操作自行车，仍然会导致骑乘自行车的人受到意外的伤害。例如，目前市场销售的自行车，其刹车系统的“前后刹车位置”多与机动车辆相反。传统自行车的刹车方式通常取决于骑乘者当时的意识进行控制。自行车的正确刹车方式为“先刹后轮，再刹前轮”，但遭遇紧急状况时，骑乘者容易因紧张或直觉反应，以错误的方式进行刹车(例如先刹前轮，再刹后轮)，如此容易导致自行车前翻，骑士摔车伤亡等意外发生(可参考如图1所示的示意图)。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种自行车安全刹车装置及方法，可识别骑乘自行车的用户作出的不当刹车的操作，并且自动调整该不当刹车为安全刹车，从而避免由于用户的操作不当导致的意外伤害。

一种自行车安全刹车装置，该自行车安全刹车装置包括电子装置、制动装置以及多个安装在自行车刹车装置上的刹车感应器，其中：所述的电子装置，包括：重力感应器，用于侦测所述电子装置的倾斜度；水平校准模块，用于在所述电子装置放置在所述自行车的托架后利用所述重力感应器的提示调整该托架以使得所述电子装置处于水平状态；侦测模块，用于在自行车行驶过程中根据所述重力感应器侦测到的电子装置的倾斜度判断所述自行车是否处于下坡状态；判断模块，用于在所述自行车处于下坡状态时根据所述刹车感应器侦测的刹车状态的数据判断所述自行车是否先刹前轮或仅刹前轮；及命令模块，用于在所述自行车先刹前轮或仅刹前轮时发送第一制动指令至所述的制动装置；所述的制动装置，用于根据所述第一制动指令控制所述制动装置的步进马达在预设的时间内以预设的次数反复拉紧、放松所述自行车的前后轮的刹车线进行刹车。

一种自行车安全刹车方法，利用安装在自行车上的自行车安全刹车装置控制自行车安全刹车，该自行车安全刹车装置包括电子装置、制动装置以及多个安装在自行车刹车装置上的刹车感应器，该电子装置安装有重力感应器，该方法包括如下步骤：在所述电子装置放置在所述自行车的托架后，利用所述重力感应器的提示调整该托架以使得所述电子装置处于水平状态；在自行车行驶过程中根据所述重力感应器侦测到的电子装置的倾斜度判断所述自行车是否处于下坡状态；在所述自行车处于下坡状态时根据所述刹车感应器侦测的刹车状态的数据判断所述自行车是否先刹前轮或仅刹前轮；及在所述自行车先刹前轮或仅刹前轮时，发送第一制动指令至所述的制动装置以控制所述制动装置的步进马达在预设的时间内以预设的次数反复拉紧、放松所述自行车的前后轮的刹车线进行刹车。

相较于现有技术，所述的自行车安全刹车装置及方法，可识别骑乘自行车的用户作出的不当刹车的操作，并且自动调整该不当刹车为安全刹车，从而避免由于用户的操作不当导致的意外伤害，并减少交通事故的发生。

附图说明

图1是本发明自行车安全刹车装置的较佳实施方式的不当刹车示意图。

图2是本发明自行车安全刹车装置的较佳实施方式的硬件架构图。

图3是本发明自行车安全刹车装置的较佳实施方式的电子装置的功能模块图。

图4是本发明自行车安全刹车装置的较佳实施方式的电子装置的水平位置校准示意图。

图5是本发明自行车安全刹车装置的较佳实施方式的自行车倾斜示意图。

图6是本发明自行车安全刹车装置的较佳实施方式的全球定位系统应用示意图。

图7是本发明自行车安全刹车方法的较佳实施方式的水平校准流程图。

图8是本发明自行车安全刹车方法的较佳实施方式的流程图。

主要元件符号说明

自行车安全刹车装置  1

电子装置            10

重力感应器          100

处理器              101

存储装置            102

显示屏              103

水平校准模块        104

侦测模块            105

判断模块            106

命令模块            107

GPS                 108

刹车感应器          12

制动装置    14

步进马达    140

处理器      16

气泡        6

具体实施方式

如图2所示，是本发明自行车安全刹车装置的较佳实施方式的硬件架构图。所述的自行车安全刹车装置1安装在自行车上，用于在用户骑乘自行车并作出不当刹车时，将该不当刹车的操作转换为安全刹车，从而保障用户的行车安全。

所述的自行车安全刹车装置1包括电子装置10、多个刹车感应器12(图2中仅示出一个)、制动装置14以及处理器16。其中，所述的刹车感应器12、制动装置14以及处理器16可直接安装在所述自行车上，并可通过电路或者通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)进行连接以形成回路。所述电子装置10可在需要开启所述自行车安全刹车装置1时放置在所述自行车的一个托架上，并通过USB线与上述刹车感应器12、制动装置14以及处理器16所组成的回路进行连接以实现数据的传输。所述托架可固定所述电子装置10以防止所述电子装置10的掉落。

所述自行车安全刹车装置1可包括一个电源用于为所述刹车感应器12、制动装置14以及处理器16组成的回路进行供电，还可包括一个开关，用于启动该电源。在其它实施方式中，所述电子装置10也可作为所述刹车感应器12、制动装置14以及处理器16组成的回路的电源。

所述的电子装置10，用于对所述自行车的行驶状态以及不当刹车进行侦测以及发出指令使所述自行车得以安全刹车。所述的电子装置10可以是手机、个人数字助理等。

所述电子装置10内置重力感应器100，通过该重力感应器100可判断所述电子装置10的倾斜度。所述重力感应器100能利用地球重力场感知所述电子装置10目前的姿态，如直立、水平、横向等。在本较佳实施方式中，当所述电子装置10被放置在所述自行车的托架上时，可先调整该电子装置10的放置位置，使得该电子装置10在所述自行车在平地处于静止状态下时处于水平位置，则后续在所述自行车行驶过程中，可利用所述的重力感应器100判断所述自行车是否处于下坡状态。

所述的多个刹车感应器12，分别安装在自行车的前后轮胎的刹车装置上。例如，卡钳式或者杠杆式的自行车的刹车装置是最常见的，操作者压下手柄，刹车装置就卡住自行车的轮缘。这样的刹车装置通常包括由安装在刹车构架里面的两块刹皮，相对地安装在轮缘的两侧。刹皮跟轮缘接触，靠摩擦力刹车，而所述的刹车感应器12即可安装在刹皮上，用于感应自行车的前轮或者后轮是否有刹车。所述的刹车感应器12可以是位移感应器，用于通过侦测所述自行车上的刹车装置的位移变化来判断是否有刹车，也可以是液压式的感应器，用以侦测作用于所述刹车装置上的压力来判断是否有刹车。

所述的制动装置14包括步进马达140。通常，步进马达可以将脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。每输入一个脉冲信号，步进马达即可固定的旋转一个步进角度，该步进角度依步进马达的规格而定，例如，步进角度为1.8度的步进马达。由于步进马达旋转角度和输入的脉冲信号的数目成正比，只要控制输入的脉冲信号的数目便可以控制步进马达的步进角度。在本较佳实施方式中，所述步进马达140与所述自行车的刹车线相连接，用于在用户不当刹车时控制所述刹车线，从而将不当刹车转换为安全刹车。

所述的处理器16可执行所述电子装置10传送的指令以控制所述的刹车感应器12及制动装置14。

如图3所示，是本发明自行车安全刹车装置的较佳实施方式的电子装置的功能模块图。所述的电子装置10除了包括重力感应器100外，还包括处理器101、存储装置102以及显示屏103。所述的处理器101用于执行所述电子装置10内安装的各类软件。所述的存储装置102用于存储各类数据以及指令等。

此外，所述电子装置10进一步包括多个功能模块，分别是：水平校准模块104、侦测模块105、判断模块106以及命令模块107。

在启动所述自行车安全刹车装置1时，用户需要先将所述电子装置10放在所述自行车的托架上，并通过USB线将所述电子装置10与所述刹车感应器12、制动装置14以及处理器16组成的回路进行连接。

参考如图4所示的示意图，该托架安置在所述自行车的横杠上，此外，该托架还可以安装在自行车的把手或者其它位置。所述托架的倾斜度可以调整。在本较佳实施方式中，由于需要利用所述电子装置10内的重力感应器100对所述自行车的倾斜度进行感测，因此，需要在将所述电子装置10放在所述托架上后，调整该托架的倾斜度以使得所述电子装置10与所述自行车保持在同一个水平位置。例如，由于地面状况等因素，所述自行车在静止时也并非是绝对的水平位置，而是相对的水平位置。通过调节所述托架可以使得所述电子装置10与所述自行车在同一个相对的水平位置。

所述的水平校准模块104，用于在将所述电子装置10放在所述自行车的托架上时，利用所述的重力感应器100侦测的数据调整该托架以使得所述电子装置10处于水平状态。

所述的水平校准模块104，还用于提供一个在所述电子装置10的显示屏上显示的倾斜度提示界面，用于通过该倾斜度提示界面提示用户所述电子装置10的倾斜状态。如图4所示的电子装置10的水平位置校准示意图中，所述电子装置10提供了一个倾斜度提示界面，用于协助用户直观的判断校准是否正确。

在该倾斜度提示界面中，提供一个可移动的气泡6以及一个圆环。当托架的倾斜度发生变化时，该气泡6在圆环中的位置也会相应发生变化。例如，当托架向左下方向倾斜时，所述气泡6在圆环的下方；而当托架向左上方倾斜时，所述气泡6移动至圆环的上方。当所述气泡6处于圆环的中心时，表示该电子装置10处于水平位置。用户可以根据该倾斜度提示界面的气泡6的移动位置来调节所述托架的倾斜度。

在其它实施方式中，还可通过语言提示、文字信息提示等方式来提示用户所述电子装置10的水平位置完成校准。

当所述电子装置10的水平位置完成校准之后，表示所述电子装置10与所述自行车在同一水平位置，后续即可根据所述电子装置10内重力感应器100所感测到的倾斜度来判断所述自行车的倾斜度。

所述的侦测模块105，用于根据所述重力感应器100侦测到的倾斜度判断所述自行车是否处于下坡状态。参考如图5所示的自行车倾斜示意图，当所述自行车处于水平位置时，所述倾斜度提示界面中的气泡6位于圆环的中心；当所述自行车处于下坡位置时，所述气泡6位于圆环的下方；当所述自行车处于上坡位置时，所述气泡6位于圆环的上方。

在本较佳实施方式中，所述的侦测模块105可预先设定一个倾斜度，当达到该倾斜度的时候，即可判断所述自行车处于下坡状态。例如，该倾斜度可设置为45度，当斜坡与水平位置的夹角达到或超过45度时，所述侦测模块105即确认所述自行车处于下坡状态。

所述的刹车感应器12用于侦测所述自行车的刹车状态，并将侦测到的刹车状态的数据传送至所述处理器16。所述处理器16将刹车状态的数据的格式转换为可扩展标记语言(XML，Extensible MarkupLanguage)格式，并通过USB线将该转换格式后的刹车状态的数据传送到所述电子装置10。

所述的判断模块106，用于根据所述刹车感应器12侦测的刹车状态的数据判断所述自行车是否先刹前轮或仅刹前轮。

在第一实施方式中，所述的命令模块107用于在所述自行车先刹前轮或仅刹前轮时发送第一制动指令至所述的制动装置14。所述的制动装置14根据所述第一制动指令控制所述步进马达140在预设的时间内以预设的次数反复拉紧、放松所述自行车的前后轮的刹车线，从而使所述自行车以点刹的方式进行刹车。例如，该预设的时间是1秒，该预设的次数是20次。通过点刹的方式，可以使得车轮不在同一个点上与地面摩擦，并加大所述自行车与地面的摩擦力，从而使得刹车更有效率且安全。

在第二实施方式中，所述的命令模块107用于在所述自行车先刹前轮或仅刹前轮时发送第二制动指令至所述的制动装置14。所述的制动装置14根据所述第二制动指令控制所述步进马达140放松前轮的刹车线，并拉紧后轮的刹车线，从而先刹后轮，使得所述自行车有效并安全的降低行进速度。

所述的第一、第二制动指令可采用XML格式编写。

在其它实施方式中，所述的电子装置10还可进一步包括全球定位系统(GPS，Global Position System)108。所述的侦测模块105还用于利用所述GPS108预设斜坡路段，并在所述自行车到达所预设的斜坡路段时根据所述重力感应器100判断所述自行车是否处于下坡状态，或者通过比对所述GPS108获取的位置坐标以确认所述自行车是否处于下坡状态。

此外，为了节省电源，所述自行车安全刹车装置1可以先不开启应用，而在所述电子装置10内的GPS108以及侦测模块105判断所述自行车处于下坡状态时，提示用户开启所述自行车安全刹车装置1(参考如图6所示的全球定位系统应用示意图)。

此外，在其它实施方式中，所述电子装置10可以包括陀螺仪以取代所述的重力感应器100对所述电子装置10的倾斜度进行侦测。

如图7所示，是本发明自行车安全刹车方法的较佳实施方式的水平校准流程图。首先，步骤S2，将所述电子装置10放在所述自行车的托架上，所述托架可固定所述电子装置10以防止所述电子装置10从自行车上掉落。

步骤S4，利用USB线将所述电子装置10与所述刹车感应器12、制动装置14以及处理器16组成的回路进行连接。

步骤S6，所述的水平校准模块104提供一个在所述电子装置10的显示屏上显示的倾斜度提示界面。该倾斜度提示界面可提示用户所述电子装置10的倾斜状态。

步骤S8，所述的水平校准模块104利用所述的重力感应器100所侦测的数据以及通过所述倾斜度提示界面的提示，调整该托架以使得所述电子装置10处于水平状态，从而完成对所述电子装置10的水平位置的校准，并结束本流程。

如图8所示，是本发明自行车安全刹车方法的较佳实施方式的流程图。首先，步骤S10，在骑乘自行车前进时，所述电子装置10的重力感应器100侦测所述电子装置10的倾斜度，从而确认该自行车的倾斜度。

步骤S12，所述的侦测模块105根据所述重力感应器100侦测到的倾斜度判断所述自行车是否处于下坡状态。在本较佳实施方式中，所述的侦测模块105可预先设定一个倾斜度，当达到该倾斜度的时候，即可判断所述自行车处于下坡状态。

若自行车并非处于下坡状态时，流程返回至步骤S12。

若自行车处于下坡状态时，于步骤S14，所处刹车感应器12侦测所述自行车的刹车状态，并将侦测到的刹车状态的数据传送至所述处理器16。所述处理器16将刹车状态的数据的格式转换为可扩展标记语言(XML，Extensible Markup Language)格式，并通过USB线将该转换格式后的刹车状态的数据传送到所述电子装置10。

步骤S16，所述的判断模块106根据所述刹车感应器12侦测的刹车状态的数据判断所述自行车是否先刹前轮或仅刹前轮。若所述自行车不是先刹前轮或仅刹前轮，则流程返回至步骤S14。

若所述自行车是先刹前轮或仅刹前轮，于步骤S18，所述的命令模块107发送制动指令至所述的制动装置14。

步骤S20，所述制动装置14根据所述制动指令控制所述步进马达140根据所述制动指令控制所述自行车的刹车线实现安全刹车，然后结束本流程。具体而言，可以分为两个实施方式：

在第一实施方式中，所述的命令模块107发送第一制动指令至所述的制动装置14。所述制动装置14根据所述第一制动指令控制所述步进马达140在预设的时间内以预设的次数反复拉紧、放松所述自行车的前后轮的刹车线，从而使所述自行车以点刹的方式进行刹车。例如，该预设的时间是1秒，该预设的次数是20次。

在第二实施方式中，所述的命令模块107发送第二制动指令至所述的制动装置14。所述的制动装置14根据所述第二制动指令控制所述步进马达140放松前轮的刹车线，并拉紧后轮的刹车线，从而先刹后轮。

以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种自行车安全刹车装置，其特征在于，该自行车安全刹车装置包括电子装置、制动装置以及多个安装在自行车刹车装置上的刹车感应器，其中：

所述的电子装置，包括：

重力感应器，用于侦测所述电子装置的倾斜度；

水平校准模块，用于在所述电子装置放置在所述自行车的托架后利用所述重力感应器的提示调整该托架以使得所述电子装置处于水平状态；

侦测模块，用于在自行车行驶过程中根据所述重力感应器侦测到的电子装置的倾斜度判断所述自行车是否处于下坡状态；

判断模块，用于在所述自行车处于下坡状态时根据所述刹车感应器侦测的刹车状态的数据判断所述自行车是否先刹前轮或仅刹前轮；及

命令模块，用于在所述自行车先刹前轮或仅刹前轮时发送第一制动指令至所述的制动装置；

所述的制动装置，用于根据所述第一制动指令控制所述制动装置的步进马达在预设的时间内以预设的次数反复拉紧、放松所述自行车的前后轮的刹车线进行刹车。

2.如权利要求1所述的自行车安全刹车装置，其特征在于，所述的水平校准模块还用于提供一个在所述电子装置的显示屏上显示的倾斜度提示界面，用于提示用户所述电子装置的倾斜状态。

3.如权利要求1所述的自行车安全刹车装置，其特征在于，所述的侦测模块，还用于预先设定倾斜度，当所述重力感应器侦测到的倾斜度达到所设置的倾斜度时，判断所述自行车处于下坡状态。

4.如权利要求1所述的自行车安全刹车装置，其特征在于，所述的命令模块还用于在所述自行车先刹前轮或仅刹前轮时发送第二制动指令至所述的制动装置以控制所述步进马达放松前轮的刹车线，并拉紧后轮的刹车线，从而先刹后轮。

5.如权利要求1所述的自行车安全刹车装置，其特征在于，所述的电子装置还包括全球定位系统，所述的侦测模块还用于利用所述全球定位系统预设斜坡路段，并在所述自行车到达所预设的斜坡路段时根据所述重力感应器判断所述自行车是否处于下坡状态，或者通过比对所述全球定位系统获取的位置坐标以确认所述自行车是否处于下坡状态。

6.一种自行车安全刹车方法，利用安装在自行车上的自行车安全刹车装置控制自行车安全刹车，其特征在于，该自行车安全刹车装置包括电子装置、制动装置以及多个安装在自行车刹车装置上的刹车感应器，该电子装置安装有重力感应器，该方法包括如下步骤：

在所述电子装置放置在所述自行车的托架后，利用所述重力感应器的提示调整该托架以使得所述电子装置处于水平状态；

在自行车行驶过程中根据所述重力感应器侦测到的电子装置的倾斜度判断所述自行车是否处于下坡状态；

在所述自行车处于下坡状态时根据所述刹车感应器侦测的刹车状态的数据判断所述自行车是否先刹前轮或仅刹前轮；及

在所述自行车先刹前轮或仅刹前轮时，发送第一制动指令至所述的制动装置以控制所述制动装置的步进马达在预设的时间内以预设的次数反复拉紧、放松所述自行车的前后轮的刹车线进行刹车。

7.如权利要求6所述的自行车安全刹车方法，其特征在于，该方法还包括：

提供一个在所述电子装置的显示屏上显示的倾斜度提示界面，用于提示用户所述电子装置的倾斜状态。

8.如权利要求6所述的自行车安全刹车方法，其特征在于，该方法还包括：

预先设定倾斜度，当所述重力感应器侦测到的倾斜度达到所设置的倾斜度时，判断所述自行车处于下坡状态。

9.如权利要求6所述的自行车安全刹车方法，其特征在于，该方法还包括：

在所述自行车先刹前轮或仅刹前轮时，发送第二制动指令至所述的制动装置以控制所述步进马达放松前轮的刹车线，并拉紧后轮的刹车线，从而先刹后轮。

10.如权利要求6所述的自行车安全刹车方法，其特征在于，该方法还包括：

利用所述电子装置的全球定位系统预设斜坡路段，并在所述自行车到达所预设的斜坡路段时根据所述重力感应器判断所述自行车是否处于下坡状态；或

通过比对所述全球定位系统获取的位置坐标以确认所述自行车是否处于下坡状态。

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