CN107235111A - 一种智能变速自行车及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能变速自行车及使用方法，智能变速自行车包括大架、前叉、后叉、坐垫、牙盘、曲柄及脚踏板、前轮、后轮、链条、变速轮盘，所述变速轮盘侧面设有电动变速机构，所述前叉上部设有车把，车把上设有把手、刹车把、副把、变速按钮，所述电动变速机构包括控制盒、机座、连接固定杆、曲柄、连杆、平行四边形移动机构、导向轮、扭力弹性装置、张力轮，所述控制盒内设有控制器，所述控制器分别与所述变速按钮、舵机连接。本发明的智能变速自行车，解决了运动过程中由于坡度变化手动变速麻烦的问题，运动过程中根据运动时间和强度的不同，人体会逐渐疲劳，根据人体疲劳程度自动调节档位，具有结构稳定、智能变速、操作简便等特点。

Description

一种智能变速自行车及使用方法

技术领域

本发明涉及自行车技术领域，具体地，涉及一种智能变速自行车以及使用方法。

背景技术

目前市面上的变速自行车分为手动变速自行车，和自动变速自行车，手动变速自行车最为常见，通过变换链轮的大小，改变传动比来进行调速，另外一种自动变速的自行车采用离心和杠杆原理，通过脚踩踏板的速度来自动改变档位，从而实现自动变速。这两种方式均不能根据人体疲劳程度进行自动调节。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能变速自行车，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种智能变速自行车，包括大架、安装于所述大架前端的前叉、安装于所述大架后端的后叉、安装于大架上的坐垫、牙盘、曲柄及脚踏板，所述前叉上通过前轮轮轴固定安装前轮，所述后叉上通过后轮轮轴固定安装后轮，所述牙盘通过链条与所述后轮的变速轮盘传动连接，所述变速轮盘侧面设有电动变速机构，所述前叉上部设有车把，所述车把上设有把手、刹车把、副把、变速按钮，所述变速按钮包括加档按钮、减档按钮，设于所述把手与所述副把交接处、与所述电动变速机构连接。

优选的，所述电动变速机构包括控制盒、机座、舵机、连接固定杆、曲柄、连杆、平行四边形移动机构、导向轮、扭力弹性装置、张力轮，所述控制盒、舵机、平行四边形移动机构的一侧固定安装于所述机座上，所述连接固定杆一端与所述机座连接、另一端与所述后轮轮轴连接，所述舵机与所述曲柄一端连接，所述曲柄另一端与所述连杆一端连接，所述连杆另一端与所述平行四边形移动机构连接，所述导向轮安装于所述行四边形移动机构的侧面，所述导向轮通过所述扭力弹性装置与所述张力轮连接，所述张力轮、导向轮分别与所述链条齿轮连接，所述控制盒内设有控制器，所述控制器分别与所述变速按钮、舵机连接。

通过舵机带动曲柄、曲柄带动连杆、连杆带动平行移动机构移动，从而使导向轮及张力轮横向移动，调节链条在轮盘上的位置，实现电动变速。由于从轮盘的大盘调节到小盘或小盘调节到大盘，链条松紧度会发生变化，所述扭力弹性装置在弹性作用下调节张力轮的角度，从而张紧链条，避免链条晃动或脱离。

优选的，所述车把设有心率检测装置，所述心率检测装置包括发光二极管、摄像头，所述发光二极管、摄像头与所述控制器连接。

优选的，所述发光二极管、摄像头设于所述把手和/或副把的手握处，骑车时，手握把手或副把，手指贴紧发光二极管和摄像头，人体血液在心脏的搏动下输送血液时，手指颜色会发生规律性微小变化，通过摄像头采集手指颜色变化来计算心率。

优选的，所述导向轮上设置发电装置，所述发电装置包括微型发电机、充电电路、蓄电池，所述微型发电机的线圈及转轴固定于所述平行四边形移动机构的另一侧上、磁铁固定在所述导向轮上，通过所述导向轮旋转发电，所述充电电路分别与所述控制器、蓄电池、微型发电机连接，所述蓄电池所述控制器连接。在骑行中，所述微型发电机通过充电电路向整个电路供电，同时向蓄电池充电；当骑行速度较慢或停止状态时，所述蓄电池向整个电路供电；所述充电电路通过检测发电电压，将测得的电压数据传送给所述控制器处理分析，由相关算法间接算出骑行人员的脚踏频率。

优选的，所述控制盒内设有加速度传感器，所述加速度传感器与所述控制器连接，通过加速度传感器可以感知自行车是在上坡还是下坡，并测量坡度，通过上坡坡度自动变换档位。

优选的，所述控制盒内设有蓝牙模块，所述蓝牙模块与所述控制器连接，与智能手机、手环等外部智能穿戴设备通过蓝牙进行数据交互。

为更好地说明本发明，现将其使用方法描述如下：

一种智能变速自行车的使用方法，具体包括如下步骤：

S1.骑上自行车，自行车运动时，所述导向轮处的微型发电机转动开始发电，通过所述充电电路给蓄电池充电，并给整个电路提供电源；

S2.所述控制器通过加速度传感器测量车体姿态是处于平路、上坡还是下坡，当检测为上坡时，由所述控制器根据坡度控制所述舵机，所述舵机带动平行四边形移动机构向内移动，调节减档，即从轮盘的小盘调节到大盘；当检测为下坡时，由所述舵机带动平行四边形移动机构向外移动，调节加档，即从轮盘的大盘调节到小盘；

S3.所述控制器通过所述发光二极管、摄像头采集人体心率参数，通过心率间接测算出骑行人员的疲劳程度，通过心率在正常行驶过程中自动调节档位，当心率偏高时，调节减档以减少疲劳。

优选的，所述蓝牙模块与外部智能穿戴设备连接，从外部智能穿戴设备下载人体特征参数，所述控制器根据人体特征参数调节自行车车速，起到均衡锻炼的效果，避免过度疲劳。

优选的，骑行人员手动按压所述加档按钮将轮盘从大盘到小盘进行加档，按压所述减档按钮将轮盘从小盘到大盘进行减档，这种按压按钮的操作比现有的变速盘等方式更为便捷。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明所述的智能变速自行车，通过电动变速机构及其附属部件能够感测人体数据参数和自行车行驶环境，设计了全新的变速结构，实现了对自行车的自动变速，解决了运动过程中由于坡度变化手动变速麻烦的问题，运动过程中根据运动时间和强度的不同，人体会逐渐疲劳，根据人体疲劳程度自动调节档位，以达到舒适骑行的目的，具有结构稳定、智能变速、操作简便等特点。

附图说明

图1为本发明实施例的整体结构图；

图2为本发明实施例的电动变速机构结构图；

图3为本发明实施例的车把内侧结构图；

图4为本发明实施例的车把外侧结构图；

图5为本发明实施例的电路原理图；

其中：1.大架，2.前叉，3.后叉，4.坐垫，5.牙盘，6.曲柄，7.脚踏板，8.前轮，9.微型发电机，10.后轮，11.链条，12.轮盘，13.电动变速机构，14.车把，15.把手，16.刹车把，17.副把，18.加档按钮，19.减档按钮，20.控制盒，21.机座，22.连接固定杆，23.曲柄，24.连杆，25.平行四边形移动机构，26.导向轮，27.扭力弹性装置，28.张力轮，29.舵机，30.发光二极管，31.摄像头。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1-图5所示，一种智能变速自行车，包括大架1、安装于所述大架1前端的前叉2、安装于所述大架1后端的后叉3、安装于大架1上的坐垫4、牙盘5、曲柄236及脚踏板7，所述前叉2上通过前轮8轮轴固定安装前轮8，所述后叉3上通过后轮10轮轴固定安装后轮10，所述牙盘5通过链条11与所述后轮10的变速轮盘12传动连接，所述变速轮盘12侧面设有电动变速机构13，所述前叉2上部设有车把14，所述车把14上设有把手15、刹车把1614、副把17、变速按钮，所述变速按钮包括加档按钮18、减档按钮19，设于所述把手15与所述副把17交接处、与所述电动变速机构13连接。

所述电动变速机构13包括控制盒20、机座21、舵机29、连接固定杆22、曲柄236、连杆24、平行四边形移动机构25、导向轮26、扭力弹性装置27、张力轮28，所述控制盒20、舵机29、平行四边形移动机构25的一侧固定安装于所述机座21上，所述连接固定杆22一端与所述机座21连接、另一端与所述后轮10轮轴连接，所述舵机29与所述曲柄236一端连接，所述曲柄236另一端与所述连杆24一端连接，所述连杆24另一端与所述平行四边形移动机构25连接，所述导向轮26安装于所述行四边形移动机构的侧面，所述导向轮26通过所述扭力弹性装置27与所述张力轮28连接，所述张力轮28、导向轮26分别与所述链条11齿轮连接，所述控制盒20内设有控制器，所述控制器分别与所述变速按钮、舵机29连接。

通过舵机29带动曲柄236、曲柄236带动连杆24、连杆24带动平行移动机构移动，从而使导向轮26及张力轮28横向移动，调节链条11在轮盘12上的位置，实现电动变速。由于从轮盘12的大盘调节到小盘或小盘调节到大盘，链条11松紧度会发生变化，所述扭力弹性装置27在弹性作用下调节张力轮28的角度，从而张紧链条11，避免链条11晃动或脱离。

所述车把14设有心率检测装置，所述心率检测装置包括发光二极管30、摄像头31，所述发光二极管30、摄像头31与所述控制器连接。

所述发光二极管30、摄像头31设于所述把手15和/或副把17的手握处，骑车时，手握把手15或副把17，手指贴紧发光二极管30和摄像头31，人体血液在心脏的搏动下输送血液时，手指颜色会发生规律性微小变化，通过摄像头31采集手指颜色变化来计算心率。

所述导向轮26上设置发电装置，所述发电装置包括微型发电机9、充电电路、蓄电池，所述微型发电机9的线圈及转轴固定于所述平行四边形移动机构25的另一侧上、磁铁固定在所述导向轮26上，通过所述导向轮26旋转发电，所述充电电路分别与所述控制器、蓄电池、微型发电机9连接，所述蓄电池所述控制器连接。在骑行中，所述微型发电机9通过充电电路向整个电路供电，同时向蓄电池充电；当骑行速度较慢或停止状态时，所述蓄电池向整个电路供电；所述充电电路通过检测发电电压，将测得的电压数据传送给所述控制器处理分析，由相关算法间接算出骑行人员的脚踏频率。

所述控制盒20内设有加速度传感器，所述加速度传感器与所述控制器连接，通过加速度传感器可以感知自行车是在上坡还是下坡，并测量坡度，通过上坡坡度自动变换档位。

所述控制盒20内设有蓝牙模块，所述蓝牙模块与所述控制器连接，与智能手机、手环等外部智能穿戴设备通过蓝牙进行数据交互。

为更好地说明本发明，现将其使用方法描述如下：

一种智能变速自行车的使用方法，具体包括如下步骤：

S1.骑上自行车，自行车运动时，所述导向轮26处的微型发电机9转动开始发电，通过所述充电电路给蓄电池充电，并给整个电路提供电源；

S2.所述控制器通过加速度传感器测量车体姿态是处于平路、上坡还是下坡，当检测为上坡时，由所述控制器根据坡度控制所述舵机29，所述舵机29带动平行四边形移动机构25向内移动，调节减档，即从轮盘12的小盘调节到大盘；当检测为下坡时，由所述舵机29带动平行四边形移动机构25向外移动，调节加档，即从轮盘12的大盘调节到小盘；

S3.所述控制器通过所述发光二极管30、摄像头31采集人体心率参数，通过心率间接测算出骑行人员的疲劳程度，通过心率在正常行驶过程中自动调节档位，当心率偏高时，调节减档以减少疲劳。

所述蓝牙模块与外部智能穿戴设备连接，从外部智能穿戴设备下载人体特征参数，所述控制器根据人体特征参数调节自行车车速，起到均衡锻炼的效果，避免过度疲劳。

骑行人员手动按压所述加档按钮18将轮盘12从大盘到小盘进行加档，按压所述减档按钮19将轮盘12从小盘到大盘进行减档，这种按压按钮的操作比现有的变速盘等方式更为便捷。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种智能变速自行车，包括大架、安装于所述大架前端的前叉、安装于所述大架后端的后叉、安装于大架上的坐垫、牙盘、曲柄及脚踏板，所述前叉上通过前轮轮轴固定安装前轮，所述后叉上通过后轮轮轴固定安装后轮，所述牙盘通过链条与所述后轮的变速轮盘传动连接，所述变速轮盘侧面设有电动变速机构，所述前叉上部设有车把，其特征在于，所述车把上设有把手、刹车把、副把、变速按钮，所述变速按钮包括加档按钮、减档按钮，设于所述把手与所述副把交接处、与所述电动变速机构连接，所述电动变速机构包括控制盒、机座、连接固定杆、曲柄、连杆、平行四边形移动机构、导向轮、扭力弹性装置、张力轮，所述控制盒、舵机、平行四边形移动机构的一侧固定安装于所述机座上，所述连接固定杆一端与所述机座连接、另一端与所述后轮轮轴连接，所述舵机与所述曲柄一端连接，所述曲柄另一端与所述连杆一端连接，所述连杆另一端与所述平行四边形移动机构连接，所述导向轮安装于所述行四边形移动机构的侧面，所述导向轮通过所述扭力弹性装置与所述张力轮连接，所述张力轮、导向轮分别与所述链条齿轮连接，所述控制盒内设有控制器，所述控制器分别与所述变速按钮、舵机连接。

2.根据权利要求1所述的智能变速自行车，其特征在于，所述车把设有心率检测装置，所述心率检测装置包括发光二极管、摄像头，所述发光二极管、摄像头与所述控制器连接。

3.根据权利要求2所述的智能变速自行车，其特征在于，所述发光二极管、摄像头设于所述把手和/或副把的手握处，骑车时，手握把手或副把，手指贴紧发光二极管和摄像头，人体血液在心脏的搏动下输送血液时，手指颜色会发生规律性微小变化，通过摄像头采集手指颜色变化来计算心率。

4.根据权利要求1、2或3所述的智能变速自行车，其特征在于，所述导向轮上设置发电装置，所述发电装置包括微型发电机、充电电路、蓄电池，所述微型发电机的线圈及转轴固定于所述平行四边形移动机构的另一侧上、磁铁固定在所述导向轮上，通过所述导向轮旋转发电，所述充电电路分别与所述控制器、蓄电池、微型发电机连接，所述蓄电池所述控制器连接。

5.根据权利要求4所述的智能变速自行车，其特征在于，所述控制盒内设有加速度传感器，所述加速度传感器与所述控制器连接，通过加速度传感器可以感知自行车是在上坡还是下坡，并测量坡度，通过上坡坡度自动变换档位。

6.根据权利要求1所述的智能变速自行车，其特征在于，所述控制盒内设有蓝牙模块，所述蓝牙模块与所述控制器连接，与智能手机、手环等外部智能穿戴设备通过蓝牙进行数据交互。

7.一种智能变速自行车的使用方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

S1.骑上自行车，自行车运动时，所述导向轮处的微型发电机转动开始发电，通过所述充电电路给蓄电池充电，并给整个电路提供电源；

S2.所述控制器通过加速度传感器测量车体姿态是处于平路、上坡还是下坡，当检测为上坡时，由所述控制器根据坡度控制所述舵机，所述舵机带动平行四边形移动机构向内移动，调节减档，即从轮盘的小盘调节到大盘；当检测为下坡时，由所述舵机带动平行四边形移动机构向外移动，调节加档，即从轮盘的大盘调节到小盘；

S3.所述控制器通过所述发光二极管、摄像头采集人体心率参数，通过心率间接测算出骑行人员的疲劳程度，通过心率在正常行驶过程中自动调节档位，当心率偏高时，调节减档以减少疲劳。

8.根据权利要求7所述的智能变速自行车的使用方法，其特征在于，所述蓝牙模块与外部智能穿戴设备连接，从外部智能穿戴设备下载人体特征参数，所述控制器根据人体特征参数调节自行车车速。

9.根据权利要求7所述的智能变速自行车的使用方法，其特征在于，骑行人员手动按压所述加档按钮将轮盘从大盘到小盘进行加档，按压所述减档按钮将轮盘从小盘到大盘进行减档。