CN107328386A - 自行车踏面角度的量测装置与其量测方法 - Google Patents

自行车踏面角度的量测装置与其量测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种自行车踏面角度的量测装置与其量测方法，其包含有一踏板本体、一角度感测单元以及一中央处理单元，该角度感测单元置于该踏板本体的一容置槽内，并感测该踏板本体的角度而发出一角度感测信号，该中央处理单元分析该角度感测信号，而取得该踏板本体相对于一参考面的角度的一角度数据，借此，可以得知该踏板本体与该参考面的角度关系，并可配合其它感测单元作用，如与踏力感侧单元的数据相互修正分析，而可得到正确的踏力信息，且借由该角度数据可以得知骑乘者的踩踏角度是否正确，避免不正确的踩踏角度所造成的运动伤害。

Description

自行车踏面角度的量测装置与其量测方法
技术领域
本发明涉及一种量测装置，尤指一种自行车踏面角度的量测装置与其量测方法。
背景技术
随着时代的变迁，自行车从代步工具转变成为现代人娱乐健身的工具，且伴随着科技的进步，自行车上会装设许多传感器，使骑乘者于骑乘自行车的同时，可以记录其骑乘数据，如踩踏速度、骑乘里程数、踏频、踏力等等，并通过数据的分析，以供骑乘者了解自己的体能状况。
与踏力传感器结合的自行车如美国专利公告第US8689645号的“Bicyclecrank arm”，其包含有一曲柄主体、一参考构件以及一传感器，该参考构件设置于该曲柄主体之上，而该传感器则设置于该曲柄主体或该参考构件之上，骑乘者于踩踏时，该曲柄主体会受力而弯曲，导致该曲柄主体或该参考构件之间的距离产生变化，而可得知踏力的大小。
此外，现有技术中，亦有感测装置用以检测踏板在圆周运动上的角度位置，并配合该曲柄主体或该参考构件之间的距离变化，来计算出踏力大小与踩踏位置的相关程度，借此作为脚踏车骑乘者调整踏力的训练依据。
然而，上述方式于踩踏踏板时，根据踏板在圆周运动上的角度位置以及施加于曲柄上的施力大小而做修正，而脚踏车踏板以绕圆的方式供使用者出力，因而圆周的切线方向方为有效出力。现有的技术中，皆忽略了踏板的踏面本身的角度量测情况，因此无法计算出骑乘者真正有效的踏力；此外，为了满足自身的成就感，骑乘者通常较重视骑乘里程数、骑乘速度等等，而忽略了最重要的踩踏角度是否正确，长时间下来，容易造成脚部或其它部分的运动伤害，并使得骑乘效率下降，因此，如何检测出踏面与地面之间的角度关系，以计算出真正的踏力，并减少运动伤害，为相关业者所努力的目标。
发明内容
本发明的主要目的，在于提供一种自行车踏面角度的量测装置与其量测方法，解决无法检测出踏面与地面之间的角度关系，而容易造成运动伤害、骑乘效率下降以及无法计算出真正的踏力的问题。
为达上述目的，本发明提供一种自行车踏面角度的量测装置，其包含有一踏板本体、一角度感测单元以及一中央处理单元，该踏板本体包含有一容置槽，该角度感测单元置于该容置槽内，而该中央处理单元与该角度感测单元电性连接，该角度感测单元会感测该踏板本体的角度而发出一角度感测信号，该中央处理单元接收并分析该角度感测信号进而取得该踏板本体相对于一参考面的角度的一角度数据。
其中，更包含有一电性连接于该中央处理单元并储存该角度数据的数据储存单元。
其中，更包含有一无线连接该中央处理单元以及该角度感测单元的无线传输单元，该中央处理单元设置于一可携行动模块，该可携行动模块更包含有一移动应用软件，该中央处理单元通过该移动应用软件分析该角度感测信号以显示该角度数据。
其中，更包含有一与该中央处理单元电性连接的警示单元，该警示单元检测到不正常的该角度数据而发出警示。
其中，更包含有一电性连接于该中央处理单元的位置取得单元，该位置取得单元发出一位置数据至该中央处理单元。
其中，该参考面为水平面。
其中，该踏板本体更包含有一踩踏面、一心轴以及一电池槽，该心轴与该电池槽设置于该踩踏面与该容置槽之间。
其中，该角度感测单元选自于由加速计、陀螺仪、角度传感器及其组合所组成的群组。
为达上述目的，本发明更提供一种自行车踏面角度的量测方法，包含有以下步骤：
S1：利用一设置于一踏板本体上的角度感测单元感测该踏板本体的角度而发出一角度感测信号；以及
S2：利用一中央处理单元分析该角度感测信号，而取得该踏板本体相对于一参考面的角度的一角度数据。
其中，于步骤S1之中，更包含有以下步骤：S1A：对该角度感测单元进行一磁极归零动作，以因应不同地区的磁极差异问题；以及S1B：利用该角度感测单元感测该踏板本体的角度而发出该角度感测信号。
其中，于步骤S1A之中，该角度感测单元为角度传感器，并将该角度感测单元以在空中划8字的方式来进行该磁极归零动作。
其中，于步骤S1之后，更包含有以下步骤：P：利用一位置取得单元取得该踏板本体进行圆周循环的位置的一位置数据。
其中，于步骤S2之后，更包含有以下步骤：Q：利用一数据储存单元储存该角度数据。
其中，于步骤S2之后，更包含有以下步骤：R：借由一警示单元检测该中央处理单元传输的该角度数据，该警示单元检测到不正常的该角度数据而发出警示。
其中，于步骤S2之中，更包含有以下步骤：S2A：该中央处理单元通过一无线传输单元与一可携行动模块无线连接，并通过该可携行动模块的一移动应用软件分析该角度感测信号而显示该角度数据。
综上所述，本发明具有以下特点：
一、借由该角度感测单元与该中央处理单元，可以取得该踏板本体相对于该参考面的该角度数据，而可了解骑乘时的踩踏角度是否正确，以减少运动伤害的发生。
二、可以将该角度数据与其它感测单元相互配合修正，而取得正确的数值信息，如将该角度数据与踏力感测单元的数据相互修正分析，而可得到正确的踏力信息。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1为本发明第一实施例的立体结构示意图。
图2为本发明第一实施例的局部分解示意图。
图3为本发明第一实施例的功能方块示意图。
图4为本发明第一实施例的踏板角度示意图。
图5为本发明第一实施例的施力方向示意图。
图6为本发明第一实施例的流程示意图。
图7为本发明第二实施例的功能方块示意图。
图8为本发明第二实施例的流程示意图。
图9为本发明第三实施例的功能方块示意图。
其中，附图标记：
10 踏板本体
11 容置槽
12 踩踏面
13 心轴
14 电池槽
20 角度感测单元
30 中央处理单元
40 数据储存单元
50 无线传输单元
60 可携行动模块
61 移动应用软件
70 警示单元
80 位置取得单元
91 施力方向
92 有效施力方向
93 无效施力方向
A 角度
具体实施方式
涉及本发明的详细说明及技术内容，现就配合图式说明如下：
请参阅图1至图3所示，本发明为一种自行车踏面角度的量测装置，其包含有一踏板本体10、一角度感测单元20以及一中央处理单元30，该角度感测单元20置于该踏板本体10的一容置槽11内，而于本发明中，该踏板本体10更包含有一踩踏面12、一心轴13以及一电池槽14，该心轴13与该电池槽14设置于该踩踏面12与该容置槽11之间，该心轴13用以与一曲柄(图未示)连接而转动，该电池槽14用以容置一电源件以供给电源给该角度感测单元20以及该中央处理单元30，该电池槽14可以供容置一般的干电池，但亦可以设计成装设其它电池的大小，如锂电池等等，不以此为限。
请配合参阅图4所示，而当骑乘者骑乘时，该角度感测单元20会感测该踏板本体10的角度A而发出一角度感测信号，该中央处理单元30分析该角度感测信号进而取得该踏板本体10相对于一参考面的角度A的一角度数据，该参考面一般为水平面，但亦可以配合不同的需求而更改该参考面。而该角度感测单元20可以为加速计(Accelerometers)、陀螺仪(Gyroscope)、角度传感器(Anglesensor)及其组合等等，其中，加速计为借由两个方向的加速度计算，而可得知角度变化量；陀螺仪则是借由位于轴心的转子旋转的角动量而得知角度变化量；角度传感器则是将芯片的垂直检测面垂直于磁铁的轴心，借此检测转动时的方向。而其组合可以为将陀螺仪与角度传感器结合在一起，如此一来可以达成多轴感测，增加感测的精准度，但结合方式不以此为限。
此外，请特别配合参阅图3所示，本实施例中更包含有一位置取得单元80、一警示单元70以及一数据储存单元40，该位置取得单元80电性连接于该中央处理单元30，并可依据该踏板本体10进行圆周循环的位置而发出一位置数据至该中央处理单元30，该中央处理单元30结合该角度数据与该位置数据而可得到一踩踏运动信息；该数据储存单元40电性连接于该中央处理单元30并可储存该角度数据、该位置数据以及该踩踏运动信息，以供骑乘者于骑乘自行车之后，可以输出至外部装置，以检视自己的踩踏角度是否正确，以避免运动伤害的产生，并可提高骑乘效率；而该警示单元70亦与该中央处理单元30电性连接，于骑乘时，若骑乘者踩踏的角度不正确，该警示单元70会检测到不正常的该角度数据而发出警示警告骑乘者注意踩踏姿势，警示的方式可以为闪光或鸣响，或其它可以引起骑乘者注意的方式皆可。此实施例中，该中央处理单元30、该位置取得单元80、该警示单元70以及该数据储存单元40皆为设置于该容置槽11之中。
特别如图4及图5所示，该角度感测单元20感测该踏板本体10的踏面与参考面的角度A，可得到骑乘者垂直于该踏板本体10的踏面的施力方向91，再配合该位置取得单元80于圆周循环的位置，即可得到于圆周切线方向的有效施力方向92以及于法线方向的无效施力方向93，得到有效施力方向92之后，即可配合修正骑乘者的踩踏角度，而使踩踏的力量达到最佳化的利用。
而得到该角度数据之后，亦可以将其与其它数据互相配合修正，如将该角度数据与踏力感测单元的踏力数据互相配合修正，就可以得知正确的踏力，但亦可依据需求而与其它的感测单元相互配合，不以此举例为限。
续搭配参阅图6所示，自行车踏面角度的量测方法包含有以下步骤：
S1：利用一设置于一踏板本体10上的角度感测单元20感测该踏板本体10的角度而发出一角度感测信号，于此实施例中，更包含有以下步骤：
S1A：先对该角度感测单元20进行一磁极归零动作，以因应不同地区的磁极差异问题，以该角度感测单元20的磁极归零动作来说，是以在空中划8字的方式来进行该磁极归零动作，而其它的该角度感测单元20皆有其归零方式，在此则不另行赘述。
S1B：利用该角度感测单元20感测该踏板本体10的角度而发出该角度感测信号。
于此之后，更包含有以下步骤：
P：当该踏板本体10进行圆周循环时，利用一位置取得单元80取得该踏板本体10进行圆周循环的位置的一位置数据。
S2：利用一中央处理单元30分析该角度感测信号，而取得该踏板本体10相对于一参考面的角度的一角度数据，并可配合该位置数据而得到一踩踏运动信息。
Q：利用一数据储存单元40储存该角度数据、该位置数据与该踩踏运动信息，以供骑乘者于骑乘后观看，并检视自己的踩踏角度是否正确。
R：借由一警示单元70检测该中央处理单元30传输的该角度数据，当该警示单元70检测到不正常的该角度数据时，会发出警示来警示骑乘者。
续搭配参阅图7与图8所示，为本发明的第二实施例，与第一实施例不同的是，本实施例中更包含有一无线传输单元50与一可携行动模块60，该无线传输单元50无线连接该中央处理单元30以及该可携行动模块60，并通过该可携行动模块60的一移动应用软件61而进行该角度感测信号的分析并得到该角度数据，且该角度数据可以于该可携行动模块60显示。此外，该数据储存单元40所储存的数据亦可以显示于该可携行动模块60上，而供使用者观看。
而此实施例的量测方法于步骤S2之中，更包含有以下步骤：
S2A：该中央处理单元30通过一无线传输单元50而与一可携行动模块60无线连接，并通过该可携行动模块60的一移动应用软件61分析该角度感测信号而可于该可携行动模块60上显示出该角度数据。
续搭配参阅图9所示，为本发明的第三实施例，本实施例中，该中央处理单元30设置于一可携行动模块60之中，且该无线传输单元50无线连接该中央处理单元30以及该角度感测单元20，该无线传输单元50将该角度感测单元20发出的该角度感测信号传输至该中央处理单元30之中，并通过该移动应用软件61分析该角度感测信号，并可以于该可携行动模块60上显示出该角度数据。
而于本发明的第二实施例与第三实施例之中，该警示单元70以及该数据储存单元40是以设置于该踏板本体10的该容置槽11内作为说明，但亦可以设置于该可携行动模块60之中，不以此为限。
综上所述，本发明具有以下特点：
一、该角度数据可以与其它感测的数据互相配合修正，如将该角度数据与踏力感测单元的踏力数据互相配合修正，就可以得知正确的踏力。
二、借由分析出该踏板本体相对于该参考面的该角度数据，而可了解骑乘时的踩踏角度是否正确，并搭配检视该数据储存单元储存该角度数据，可以减少运动伤害的发生，并提高骑乘效率。
三、借由该警示单元的设置，当检测到不正常的该角度数据时，会发出警示警告骑乘者注意踩踏姿势，以减少运动伤害的发生。
四、借由分析出该踏板本体相对于该参考面的该角度数据，即可得到于圆周切线方向的有效施力方向，进而修正骑乘者的踩踏角度，使踩踏的力量达到最佳化的利用。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (15)

1.一种自行车踏面角度的量测装置，其特征在于，包含有：
一踏板本体，包含有一容置槽；
一置于该容置槽内的角度感测单元；以及
一与该角度感测单元电性连接的中央处理单元；
该角度感测单元感测该踏板本体的角度而发出一角度感测信号，该中央处理单元分析该角度感测信号进而取得该踏板本体相对于一参考面的角度的一角度数据。
2.根据权利要求1所述的自行车踏面角度的量测装置，其特征在于，更包含有一电性连接于该中央处理单元并储存该角度数据的数据储存单元。
3.根据权利要求1所述的自行车踏面角度的量测装置，其特征在于，更包含有一无线连接该中央处理单元以及该角度感测单元的无线传输单元，该中央处理单元设置于一可携行动模块，该可携行动模块更包含有一移动应用软件，该中央处理单元通过该移动应用软件分析该角度感测信号以显示该角度数据。
4.根据权利要求1所述的自行车踏面角度的量测装置，其特征在于，更包含有一与该中央处理单元电性连接的警示单元，该警示单元检测到不正常的该角度数据而发出警示。
5.根据权利要求1所述的自行车踏面角度的量测装置，其特征在于，更包含有一电性连接于该中央处理单元的位置取得单元，该位置取得单元发出一位置数据至该中央处理单元。
6.根据权利要求1所述的自行车踏面角度的量测装置，其特征在于，该参考面为水平面。
7.根据权利要求1所述的自行车踏面角度的量测装置，其特征在于，该踏板本体更包含有一踩踏面、一心轴以及一电池槽，该心轴与该电池槽设置于该踩踏面与该容置槽之间。
8.根据权利要求1所述的自行车踏面角度的量测装置，其特征在于，该角度感测单元选自于由加速计、陀螺仪、角度传感器及其组合所组成的群组。
9.一种自行车踏面角度的量测方法，其特征在于，包含有以下步骤：
S1：利用一设置于一踏板本体上的角度感测单元感测该踏板本体的角度而发出一角度感测信号；以及
S2：利用一中央处理单元分析该角度感测信号，而取得该踏板本体相对于一参考面的角度的一角度数据。
10.根据权利要求9所述的自行车踏面角度的量测方法，其特征在于，于步骤S1之中，更包含有以下步骤：
S1A：对该角度感测单元进行一磁极归零动作，以因应不同地区的磁极差异问题；以及
S1B：利用该角度感测单元感测该踏板本体的角度而发出该角度感测信号。
11.根据权利要求10所述的自行车踏面角度的量测方法，其特征在于，于步骤S1A之中，该角度感测单元为角度传感器，并将该角度感测单元以在空中划8字的方式来进行该磁极归零动作。
12.根据权利要求9所述的自行车踏面角度的量测方法，其特征在于，于步骤S1之后，更包含有以下步骤：
P：利用一位置取得单元取得该踏板本体进行圆周循环的位置的一位置数据。
13.根据权利要求9所述的自行车踏面角度的量测方法，其特征在于，于步骤S2之后，更包含有以下步骤：
Q：利用一数据储存单元储存该角度数据。
14.根据权利要求9所述的自行车踏面角度的量测方法，其特征在于，于步骤S2之后，更包含有以下步骤：
R：借由一警示单元检测该中央处理单元传输的该角度数据，该警示单元检测到不正常的该角度数据而发出警示。
15.根据权利要求9所述的自行车踏面角度的量测方法，其特征在于，于步骤S2之中，更包含有以下步骤：
S2A：该中央处理单元通过一无线传输单元与一可携行动模块无线连接，并通过该可携行动模块的一移动应用软件分析该角度感测信号而显示该角度数据。
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