DE102023200506A1 - Method and assistance system for adapting a bicycle geometry of a mobile bicycle - Google Patents

Method and assistance system for adapting a bicycle geometry of a mobile bicycle Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anpassung einer Fahrradgeometrie eines mobilen Fahrrades (1), das Fahrrad (1) umfassend ein Assistenzsystem (11) mit- mindestens einem in einem Sattel (3) integrierten ersten Drucksensor (12),- mindestens einem in mindestens einem Lenkergriff (5) integrierten zweiten Drucksensor (13),- mindestens einem ersten Aktuator (14) zur adaptiven Positionsverstellung des Sattels (3) in Bezug auf einen Rahmen (2) des Fahrrades (1), und- mindestens einem zweiten Aktuator (15) zur adaptiven Positionsverstellung eines Lenkervorbaus (4a) eines Lenkers (4) des Fahrrades (1) in Bezug auf den Rahmen (2), wobei anhand der Sensordaten des ersten und zweiten Drucksensors (12, 13) mittels eines Kl-basierten Algorithmus eine Gefährdungsanalyse über das Wohlbefinden eines auf dem Fahrrad (1) sitzenden Fahrradfahrers durchgeführt wird, um eine aktuelle Gefährdungsstufe sowie eine optimale Fahrradgeometrie zu ermitteln, wobei, wenn die aktuelle Gefährdungsstufe einen Grenzwert übersteigt, mittels einer Steuereinrichtung (16) des Fahrrades (1) Befehlssignale an den ersten und/oder zweiten Aktuator (14, 15) übermittelt werden, um die Fahrradgeometrie an die ermittelte optimale Fahrradgeometrie anzupassen. Ferner betrifft die Erfindung ein Assistenzsystem (11), ein Computerprogrammprodukt, eine Bereitstellungsvorrichtung für das Computerprogrammprodukt sowie ein mobiles Fahrrad (1).The invention relates to a method for adapting a bicycle geometry of a mobile bicycle (1), the bicycle (1) comprising an assistance system (11) with at least one pressure sensor (12) integrated in a saddle (3), at least one in at least one Handlebar grip (5) integrated second pressure sensor (13), - at least one first actuator (14) for adaptive position adjustment of the saddle (3) in relation to a frame (2) of the bicycle (1), and - at least one second actuator (15) for adaptively adjusting the position of a handlebar stem (4a) of a handlebar (4) of the bicycle (1) in relation to the frame (2), using the sensor data from the first and second pressure sensors (12, 13) using a Kl-based algorithm to carry out a risk analysis the well-being of a cyclist sitting on the bicycle (1) is carried out in order to determine a current risk level and an optimal bicycle geometry, wherein if the current risk level exceeds a limit value, a control device (16) of the bicycle (1) sends command signals to the first and/or the second actuator (14, 15) in order to adapt the bicycle geometry to the determined optimal bicycle geometry. The invention also relates to an assistance system (11), a computer program product, a provision device for the computer program product and a mobile bicycle (1).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie ein Assistenzsystem zur Anpassung einer Fahrradgeometrie eines mobilen Fahrrades. Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt, eine Bereitstellungsvorrichtung sowie ein mobiles Fahrrad.The present invention relates to a method and an assistance system for adapting a bicycle geometry of a mobile bicycle. Furthermore, the invention relates to a computer program product, a provision device and a mobile bicycle.

Unter einem mobilen Fahrrad ist ein Fahrzeug mit mindestens zwei, üblicherweise genau zwei Rädern zu verstehen, das entweder nur durch Muskelkraft, also durch das Treten von Pedalen, oder durch Muskelkraft mit Unterstützung durch einen elektromechanischen Hilfsantrieb antreibbar ist. Auch ausschließlich elektrisch angetriebene, mobile Fahrräder sind bekannt. Ein solches Fahrrad ist in der Regel, insbesondere wenn es genau zwei Räder umfasst, einspurig ausgebildet, wobei es zur Fahrt den Einsatz des Gleichgewichtssinns erfordert. Mit Hilfe eines am Rahmen des Fahrrades schwenkbar angeordneten Lenkers lässt sich die Fahrtrichtung des mobilen Fahrrades festlegen.A mobile bicycle is a vehicle with at least two, usually exactly two, wheels that can be driven either by muscle power, ie by pedaling, or by muscle power with the support of an electromechanical auxiliary drive. Also exclusively electrically driven, mobile bicycles are known. As a rule, such a bicycle, especially if it has exactly two wheels, is single-track, requiring the use of a sense of balance to ride. The direction of travel of the mobile bicycle can be determined with the aid of a handlebar which is pivotably arranged on the frame of the bicycle.

Als mobiles Fahrrad ist somit kein stationäres Fahrrad oder fahrradähnliches Gerät zu verstehen, das primär im Innenbereich genutzt wird und stationär, also unbeweglich, ist. Stationäre Fahrräder können nur ein Rad aufweisen oder ganz ohne Räder ausgebildet sein, wenn durch das Treten in die Pedal eine beispielsweise unterhalb des Sattels angeordnete Schwungmasse angetrieben wird, deren Bremsleistungsbereich beispielsweise zu Trainingszwecken einstellbar ist. Die Arme des Fahrradfahrers stützen sich auf beliebig geformte, aber üblicherweise unbewegliche Griffe ab, die an einem Vorbau angeordnet sind. Da das Fahrrad stationär ist, müssen die Griffe auch nicht an einem Lenker angeordnet sein, sondern können ortsfest an einem Gehäuse oder dergleichen angeordnet sein. Derartige stationäre Fahrräder sind unter den verschiedenen Begriffen wie Heimtrainer, Ergometer, Fahrradergometer oder Spinningmaschinen bekannt.A mobile bicycle is therefore not to be understood as a stationary bicycle or bicycle-like device that is primarily used indoors and is stationary, i.e. immobile. Stationary bicycles can only have one wheel or be designed without wheels if pedaling causes a flywheel mass arranged below the saddle, for example, to be driven, the braking power range of which can be adjusted, for example for training purposes. The cyclist's arms rest on handles of any shape, but usually immovable, which are arranged on a stem. Also, since the bicycle is stationary, the grips need not be located on a handlebar, but may be fixedly located on a housing or the like. Such stationary bicycles are known under various terms such as exercise bikes, ergometers, bicycle ergometers or spinning machines.

Die EP 3 945 009 A1 betrifft ein mobiles Fahrrad, umfassend einen Fahrradkörper, eine Sitzbasis, die an dem Fahrradkörper angeordnet ist, einen Schwebesitz, der auf einer Seite der Sitzbasis angeordnet ist, ein Steuermodul, ein Batteriemodul, und ein Magnetkraft-Einstellmodul, das eine erste Magnetkraft-Einstelleinheit und eine zweite Magnetkraft-Einstelleinheit enthält. Die erste Magnetkraft-Einstelleinheit ist an der Sitzbasis angeordnet. Die zweite Magnetkraft-Einstelleinheit ist auf dem Schwebesitz angeordnet. Beide Magnetkraft-Einstelleinheit sind korrespondierend angeordnet. Das Steuermodul ist elektrisch mit dem Batteriemodul und der ersten Magnetkraft-Einstelleinheit und der zweiten Magnetkraft-Einstelleinheit des Magnetkraft-Einstellmoduls verbunden. Das Steuermodul liefert Steuersignale an das Batteriemodul, die erste Magnetkraft-Einstelleinheit sowie die zweite Magnetkraft-Einstelleinheit, so dass eine Magnetkraft zwischen der ersten Magnetkraft-Einstelleinheit und der zweiten Magnetkraft-Einstelleinheit erzeugt und der Schwebesitz über der Sitzbasis in einer vorgegebene Distanz angeordnet wird. Über das Einstellmodul wird somit die Sattelneigung, insbesondere während einer aktuellen Fahrsituation, justiert.The EP 3 945 009 A1 relates to a mobile bicycle, comprising a bicycle body, a seat base arranged on the bicycle body, a floating seat arranged on one side of the seat base, a control module, a battery module, and a magnetic force adjustment module, which includes a first magnetic force adjustment unit and includes a second magnetic force adjustment unit. The first magnetic force adjustment unit is arranged on the seat base. The second magnetic force adjustment unit is arranged on the floating seat. Both magnetic force adjustment units are arranged correspondingly. The control module is electrically connected to the battery module and the first magnetic force adjustment unit and the second magnetic force adjustment unit of the magnetic force adjustment module. The control module supplies control signals to the battery module, the first magnetic force adjustment unit, and the second magnetic force adjustment unit so that a magnetic force is generated between the first magnetic force adjustment unit and the second magnetic force adjustment unit and the floating seat is placed over the seat base at a predetermined distance. The saddle inclination is thus adjusted via the setting module, in particular during a current driving situation.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein optimiertes Verfahren und ein Assistenzsystem zur Anpassung einer Fahrradgeometrie eines mobilen Fahrrades bereitzustellen, mit deren Hilfe der Fahrradfahrer vor körperlichen Beeinträchtigungen, insbesondere vor Körperverletzungen, aufgrund ungünstiger Körperhaltung während des Fahrens geschützt wird. Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand der Patentansprüche 1, 8, 13, 14 und 15. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.The present invention is based on the object of providing an optimized method and an assistance system for adjusting the bicycle geometry of a mobile bicycle, with the aid of which the cyclist is protected from physical impairments, in particular physical injuries, due to an unfavorable posture while riding. The object is solved by the subject matter of patent claims 1, 8, 13, 14 and 15. Further advantageous embodiments can be found in the dependent claims.

Gemäß einem ersten Erfindungsaspekt wird ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Anpassung einer Fahrradgeometrie eines mobilen Fahrrades vorgeschlagen, das Fahrrad umfassend ein Assistenzsystem mit

  • - mindestens einem in einem Sattel integrierten ersten Drucksensor,
  • - mindestens einem in mindestens einem Lenkergriff integrierten zweiten Drucksensor,
  • - mindestens einem ersten Aktuator zur adaptiven Positionsverstellung des Sattels in Bezug auf einen Rahmen des Fahrrades, und
  • - mindestens einem zweiten Aktuator zur adaptiven Positionsverstellung eines Lenkervorbaus eines Lenkers des Fahrrades in Bezug auf den Rahmen,
wobei anhand der Sensordaten des zumindest einen ersten Drucksensors und des zumindest einen zweiten Drucksensors mittels eines Kl-basierten Algorithmus eine Gefährdungsanalyse über das Wohlbefinden eines auf dem Fahrrad sitzenden Fahrradfahrers durchgeführt wird, um eine aktuelle Gefährdungsstufe sowie eine optimale Fahrradgeometrie zu ermitteln, wobei, wenn die aktuelle Gefährdungsstufe einen Grenzwert übersteigt, mittels einer Steuereinrichtung des Fahrrades Befehlssignale an den ersten und/oder zweiten Aktuator übermittelt werden, um die Fahrradgeometrie an die ermittelte optimale Fahrradgeometrie anzupassen.According to a first aspect of the invention, a method according to the invention for adapting a bicycle geometry of a mobile bicycle is proposed, the bicycle comprising an assistance system
  • - at least one first pressure sensor integrated in a saddle,
  • - at least one second pressure sensor integrated in at least one handlebar grip,
  • - at least a first actuator for adaptively adjusting the position of the saddle in relation to a frame of the bicycle, and
  • - at least one second actuator for adaptively adjusting the position of a handlebar stem of a handlebar of the bicycle in relation to the frame,
wherein, based on the sensor data of the at least one first pressure sensor and the at least one second pressure sensor, a hazard analysis is carried out on the well-being of a cyclist sitting on the bicycle using a Kl-based algorithm, in order to determine a current hazard level and an optimal bicycle geometry, wherein if the current risk level exceeds a limit value, command signals are transmitted to the first and/or second actuator by means of a control device of the bicycle in order to adapt the bicycle geometry to the optimal bicycle geometry determined.

Durch ein solches Verfahren kann dem Fahrradfahrer während der Fahrt ein besseres, sicheres und komfortableres Gefühl geboten werden, da sowohl der Sattel als auch der Lenkervorbau mit den daran angeordneten Lenkergriffen optimal an den Körperbau des Fahrradfahrers angepasst werden.With such a method, the cyclist can be offered a better, safer and more comfortable feeling while riding, since both the saddle and the handlebar stem with the handlebar grips arranged on it fit optimally be adapted to the physique of the cyclist.

Während der Fahrt erfolgt mittels der Drucksensoren eine Sattel- und Lenkerdruckmessung. Insbesondere können durch die Sattel- und Lenkerdruckmessung das Körpergewicht sowie die Gewichtsverteilung auf dem Fahrrad erfasst bzw. bestimmt werden. Die erfassten Sensordaten werden durch den KI-basierten Algorithmus analysiert, wobei der KI-basierten Algorithmus eine Gefährdungsanalyse über das Wohlbefinden des Fahrradfahrers ausführt. Bei der Gefährdungsanalyse wird ausgehend von einer aktuellen Ist-Fahrradgeometrie eine Soll-Fahrradgeometrie ermittelt oder bereitgestellt, wobei die Soll-Fahrradgeometrie ein bestimmtes bzw. gewünschtes Wohlbefinden des Fahrradfahrers widerspiegelt. Insbesondere wird bei der Gefährdungsanalyse unter Berücksichtigung der aktuellen Sattelneigung, Sattelposition, Sattelhöhe und Lenkerposition relativ zum Rahmen eine aktuelle Gefährdungsstufe für das Wohlbefinden des Fahrradfahrers bestimmt. Mithin entscheidet der KI-basierte Algorithmus anhand der Satteldruck- und Lenkdruckmessung, ob die Sattelneigung und/oder die Sattelposition in Längsrichtung des Fahrrades, die Sattelhöhe und/oder die Position des Lenkers bzw. des Lenkervorbaus und/oder der Winkel des Lenkers bzw. des Lenkervorbaus in Bezug auf den Rahmen angepasst werden muss bzw. müssen, oder ob die aktuellen Einstellungen beibehalten werden können. Der Ki-basierte Algorithmus ist zur Verbesserung der Fahrradgeometrie während des Betriebs des Assistenzsystems während der Fahrt des Fahrrades vorgesehen.During the ride, the saddle and handlebar pressure are measured using the pressure sensors. In particular, the body weight and the weight distribution on the bicycle can be recorded or determined by measuring the saddle and handlebar pressure. The captured sensor data is analyzed by the AI-based algorithm, with the AI-based algorithm performing a hazard analysis on the well-being of the cyclist. In the risk analysis, a target bicycle geometry is determined or provided based on a current actual bicycle geometry, with the target bicycle geometry reflecting a specific or desired well-being of the cyclist. In particular, a current risk level for the well-being of the cyclist is determined in the risk analysis, taking into account the current saddle inclination, saddle position, saddle height and handlebar position relative to the frame. The AI-based algorithm therefore uses the saddle pressure and steering pressure measurement to decide whether the saddle inclination and/or the saddle position in the longitudinal direction of the bicycle, the saddle height and/or the position of the handlebars or the handlebar stem and/or the angle of the handlebars or the handlebar stem must be adjusted in relation to the frame, or whether the current settings can be retained. The Ki-based algorithm is intended to improve the bike geometry during the operation of the assistance system while riding the bike.

Ein zu geringes Wohlbefinden ist insbesondere dann gegeben, wenn der Fahrradfahrer in einer ungünstigen, das heißt unangenehmen, gegebenenfalls gekrümmten, Sitzhaltung auf dem Fahrrad sitzt, die zu Schmerzen oder Verletzungen führen könnte. Ein Indiz für ein zu geringes Wohlbefinden liegt insbesondere bei einer ungünstigen Gewichtsverteilung zwischen Sattel und Lenker vor. Ein zu geringes Wohlbefinden wird durch den KI-basierte Algorithmus erkannt, wenn die aktuelle Gefährdungsstufe größer als der Grenzwert für das Wohlbefinden ist.Insufficient well-being is given in particular when the cyclist is sitting on the bicycle in an unfavorable, that is to say uncomfortable, possibly crooked, sitting position which could lead to pain or injuries. An indication of a lack of well-being is in particular an unfavorable weight distribution between saddle and handlebars. Insufficient well-being is detected by the AI-based algorithm if the current risk level is greater than the well-being threshold.

Ein hohes oder optimales Wohlbefinden ist insbesondere dann gegeben, wenn der Fahrradfahrer in einer für ihn angenehmeren Sitzhaltung auf dem Fahrrad sitzt, wobei insbesondere die Gewichtsverteilung zwischen Sattel und Lenker optimal oder nahezu optimal ist. Vorzugsweise liegt eine optimale Gewichtsverteilung vor, wenn 80-90% des Gesamtkörpergewichts bzw. des auf den Sattel bzw. Lenker ausgeübten Drucks auf dem Sattel und entsprechend 10-20% auf dem Lenker bzw. dem Lenkervorbau lasten. Ein zumindest ausreichend hohes Wohlbefinden wird durch den Kl-basierte Algorithmus erkannt, wenn die aktuelle Gefährdungsstufe kleiner gleich dem Grenzwert für das Wohlbefinden ist.A high or optimal sense of well-being is given in particular when the cyclist sits on the bicycle in a sitting position that is more comfortable for him, with the weight distribution between the saddle and the handlebars being optimal or almost optimal. Optimal weight distribution is preferably present when 80-90% of the total body weight or the pressure exerted on the saddle or handlebars is on the saddle and correspondingly 10-20% on the handlebars or handlebar stem. A well-being that is at least sufficiently high is recognized by the Kl-based algorithm if the current risk level is less than or equal to the limit value for well-being.

Die Grenze zwischen einer günstigen und ungünstigen Gewichtsverteilung bzw. zwischen einem zu geringen und einem optimalen Wohlbefinden des Fahrradfahrers wird durch mindestens einen Grenzwert definiert. Ein solcher Grenzwert kann beispielsweise 80% des Gesamtkörpergewichts des Fahrradfahrers betragen. Wenn mittels des KI-basierten Algorithmus beispielsweise festgestellt wird, dass auf dem Sattel weniger als 80% des Gesamtkörpergewichts des Fahrradfahrers aufliegen, stellt das Assistenzsystem fest, dass ein Grenzwert der Gefährdungsstufe für das Wohlbefinden des Fahrradfahrers überschritten wurde und damit nicht dem angestrebten Optimum entspricht.The border between a favorable and unfavorable weight distribution or between a too low and an optimal well-being of the cyclist is defined by at least one limit value. Such a limit value can be, for example, 80% of the total body weight of the cyclist. If, for example, the AI-based algorithm determines that less than 80% of the cyclist's total body weight is on the saddle, the assistance system determines that a limit value of the risk level for the cyclist's well-being has been exceeded and thus does not correspond to the desired optimum.

Ausgehend von den erfassten Sensordaten und den aktuellen Ist-Fahrradgeometriedaten ermittelt der KI-basierte Algorithmus, ob die aktuelle Gefährdungsstufe unterhalb des Grenzwert ist, das heißt ob eine optimale Sattelneigung, eine optimale Sattelhöhe eine optimale Sattelposition, eine optimale Lenkerposition relativ zum Rahmen und/oder ein optimaler Winkel des Lenkervorbaus relativ zum Rahmen eingestellt ist, oder ob eine Einstellung mindestens eines der genannten Bauteile bzw. Parameter erforderlich ist, um die Ist-Fahrradgeometrie an eine für das Wohlbefinden des Fahrradfahrers bessere Soll-Fahrradgeometrie einzustellen. Aus der Kombination der aktuellen Sattel- und Lenkergriffdruckmessung wird ein Optimum ermittelt, wobei entweder die Sattelneigung und/oder -höhe in Bezug auf den Rahmen und/oder Sattelposition in Längsrichtung des Fahrrades und/oder die Lenkerposition relativ zum Rahmen und/oder der Winkel des Lenkervorbaus relativ zum Rahmen über verstellbare Vorbauten eingestellt wird.Based on the recorded sensor data and the current actual bicycle geometry data, the AI-based algorithm determines whether the current risk level is below the limit value, i.e. whether an optimal saddle inclination, an optimal saddle height, an optimal saddle position, an optimal handlebar position relative to the frame and/or an optimal angle of the handlebar stem is set relative to the frame, or whether an adjustment of at least one of the components or parameters mentioned is necessary in order to adjust the actual bicycle geometry to a target bicycle geometry that is better for the well-being of the cyclist. An optimum is determined from the combination of the current saddle and handlebar grip pressure measurement, whereby either the saddle inclination and/or height in relation to the frame and/or saddle position in the longitudinal direction of the bicycle and/or the handlebar position relative to the frame and/or the angle of the Handlebar stem is adjusted relative to the frame via adjustable stems.

Anschließend wird, wenn eine Überschreitung des Grenzwertes erkannt wurde, in Abhängigkeit der Sensordaten der mindestens erste und/oder der mindestens zweite Aktuator durch die Steuereinrichtung angesteuert, wobei die Sattelneigung, die Sattelhöhe, die Lenkerposition und/oder der Winkel des Lenkervorbaus relativ zum Rahmen des Fahrrades und/oder die Sattelposition in Längsrichtung des Fahrrades eingestellt wird bzw. werden. Mittels des zumindest ersten Aktuators ist eine Position des Sattels in Bezug auf die Längsrichtung des Fahrrades, also nach vorne oder nach hinten, einstellbar. Alternativ oder ergänzend ist mittels desselben oder eines alternativen ersten Aktuators die Sattelhöhe in Bezug auf den Rahmen, also nach oben oder nach unten, einstellbar. Alternativ oder ergänzend ist mittels desselben oder eines alternativen ersten Aktuators die Sattelneigung in Bezug auf den Rahmen einstellbar. Mithin kann ein einziger erster Aktuator oder mehrere separate erste Aktuatoren zur Einstellung des Sattels eingesetzt werden.Then, if it is detected that the limit value has been exceeded, the at least first and/or the at least second actuator is actuated by the control device depending on the sensor data, with the saddle inclination, the saddle height, the handlebar position and/or the angle of the handlebar stem relative to the frame of the Bicycle and / or the saddle position is adjusted in the longitudinal direction of the bicycle or be. A position of the saddle in relation to the longitudinal direction of the bicycle, ie forwards or backwards, can be adjusted by means of the at least first actuator. Alternatively or additionally, the saddle height in relation to the frame, ie upwards or downwards, can be adjusted by means of the same or an alternative first actuator. Alternatively or additionally, the saddle inclination in relation to the frame is on by means of the same or an alternative first actuator adjustable. Consequently, a single first actuator or several separate first actuators can be used to adjust the saddle.

Als Lenkerposition ist die Höhe und die Position des Lenkervorbaus bzw. der Lenkergriffe relativ zum Rahmen zu verstehen. Der zumindest eine zweite Aktuator kann dazu eingerichtet sein, den Lenkervorbau mit den daran angeordneten Lenkergriffen nach oben, unten, hinten oder vorne zu justieren. Zudem kann derselbe oder ein alternativer zweiter Aktuator dazu eingerichtet sein, die Neigung bzw. den Winkel des Lenkervorbaus relativ zum Rahmen einzustellen. Mithin kann ein einziger zweiter Aktuator oder mehrere separate zweite Aktuatoren zur Einstellung des Lenkers bzw. des Lenkervorbaus eingesetzt werden. Die Einstellung des Lenkervorbaus kann alternativ oder ergänzend das Einstellen eines höhenverstellbaren Gabelschaftes des Lenkers, insbesondere ein Verlängern oder Stauchen der Gabel des Fahrrades, umfassen.The handlebar position is the height and position of the handlebar stem or the handlebar grips relative to the frame. The at least one second actuator can be set up to adjust the handlebar stem with the handlebar grips arranged on it upwards, downwards, backwards or forwards. In addition, the same or an alternative second actuator can be set up to adjust the inclination or the angle of the handlebar stem relative to the frame. Consequently, a single second actuator or several separate second actuators can be used to adjust the handlebar or the handlebar stem. The adjustment of the handlebar stem can alternatively or additionally include the adjustment of a height-adjustable steerer tube of the handlebar, in particular lengthening or compressing the fork of the bicycle.

In diesem Sinn umfasst die Anpassung der Fahrradgeometrie vorzugsweise die Einstellung einer Sattelneigung und/oder einer Sattelhöhe in Bezug auf den Rahmen des Fahrrades und/oder einer Verschiebung des Sattels in Längsrichtung des Fahrrades. Dies erfolgt mittels des zumindest einen ersten Aktuators. Vorzugsweise sind im Sattel mehrere Aktuatoren integriert, die dazu ausgebildet und angeordnet sind, eine Sattelneigung und/oder eine Sattelhöhe in Bezug auf den Rahmen und/oder eine Sattelposition in Längsrichtung des Fahrrades einzustellen. Ferner umfasst die Anpassung der Fahrradgeometrie bevorzugt die Einstellung einer Position und/oder eines Winkels des Lenkervorbaus in Bezug auf den Rahmen des Fahrrades. Dies erfolgt mittels des zumindest einen zweiten Aktuators. Der Lenkervorbau kann durch den zumindest einen zweiten Aktuator in X-Richtung, in Y-Richtung und/oder in Z-Richtung eingestellt werden. Vorzugsweise; sind im Lenker, insbesondere am Lenkervorbau des Lenkers, mehrere zweite Aktuatoren integriert, die dazu ausgebildet und angeordnet sind, die Position und/oder den Winkel des Lenkervorbaus einzustellen.In this sense, the adjustment of the bicycle geometry preferably includes the adjustment of a saddle inclination and/or a saddle height in relation to the frame of the bicycle and/or a displacement of the saddle in the longitudinal direction of the bicycle. This is done using the at least one first actuator. Several actuators are preferably integrated in the saddle, which are designed and arranged to adjust a saddle inclination and/or a saddle height in relation to the frame and/or a saddle position in the longitudinal direction of the bicycle. Furthermore, the adjustment of the bicycle geometry preferably includes the setting of a position and/or an angle of the handlebar stem in relation to the frame of the bicycle. This is done using the at least one second actuator. The handlebar stem can be adjusted in the X direction, in the Y direction and/or in the Z direction by the at least one second actuator. Preferably; several second actuators are integrated in the handlebar, in particular on the handlebar stem of the handlebar, which are designed and arranged to adjust the position and/or the angle of the handlebar stem.

Die Gefährdungsanalyse umfasst somit die Schritte: Empfangen der Sensordaten der Drucksensoren; Auswerten der Sensordaten mit dem KI-basierten Algorithmus; Ermitteln oder Bereitstellen wenigstens eines Grenzwerts für das Wohlbefinden des Fahrradfahrers; Ermitteln der aktuelle Gefährdungsstufe anhand der Sensordaten mittels des KI-basierten Algorithmus; Vergleichen der aktuellen Gefährdungsstufe mit dem zumindest einen ermittelten oder bereitgestellten Grenzwert; Bestimmen einer Soll-Fahrradgeometrie auf Basis der Sensordaten mittels des KI-basierten Algorithmus, der Ist-Fahrradgeometrie und der aktuellen Gefährdungsstufe; Ansteuern wenigstens eines der Aktuatoren zur Anpassung der Fahrradgeometrie an die bestimmte Soll-Fahrradgeometrie; Wiederholen der genannten Schritte, bis keine Anpassung der Ist-Fahrradgeometrie an eine durch den KI-basierten Algorithmus bestimmte Soll-Fahrradgeometrie mehr erfolgt, bzw. bis die aktuelle Gefährdungsstufe kleiner gleich dem zumindest einen Grenzwert ist. Wenn die aktuelle Gefährdungsstufe kleiner gleich dem zumindest einen Grenzwert ist, ist die Ist-Fahrradgeometrie für das Wohlbefinden des Fahrradfahrers optimal bzw. ausreichend gut eingestellt. The risk analysis thus includes the steps: receiving the sensor data from the pressure sensors; Evaluation of the sensor data with the AI-based algorithm; Determining or providing at least one limit value for the well-being of the cyclist; Determining the current risk level based on the sensor data using the AI-based algorithm; Comparing the current risk level with the at least one determined or provided limit value; Determining a target bicycle geometry based on the sensor data using the AI-based algorithm, the actual bicycle geometry and the current risk level; Driving at least one of the actuators to adapt the bicycle geometry to the specific target bicycle geometry; Repeating the steps mentioned until the actual bicycle geometry is no longer adapted to a target bicycle geometry determined by the AI-based algorithm, or until the current risk level is less than or equal to the at least one limit value. If the current danger level is less than or equal to the at least one limit value, the actual bicycle geometry is set optimally or sufficiently well for the well-being of the cyclist.

Der Vorteil des Verfahrens besteht darin, dass während eines realen Normalbetriebs des Fahrrades, das heißt während eines Betriebs im Feld, die Fahrradgeometrie adaptiv an die Körperproportionen des Fahrradfahrers optimal angepasst werden kann, um körperliche Beschwerden und Verletzungen zu vermeiden sowie um ggfs. die Sicherheit zu erhöhen und/oder um ggfs. den Antrieb effizienter zu gestalten.The advantage of the method is that during real normal operation of the bicycle, i.e. during operation in the field, the bicycle geometry can be optimally adapted to the body proportions of the cyclist in order to avoid physical complaints and injuries and, if necessary, to increase safety increase and/or to make the drive more efficient if necessary.

Die Anpassung bzw. Optimierung der Fahrradgeometrie zur Verbesserung des Wohlbefindens des Fahrradfahrers kann in regelmäßigen Abständen ausgeführt werden. Denkbar ist ebenfalls, dass die Anpassung bzw. Optimierung der Fahrradgeometrie alternativ oder ergänzend ausgeführt wird, wenn sich ein Betriebszustand des Fahrrades ändert, beispielsweise wenn sich der befahrene Untergrund oder die Umgebung des Fahrrades verändert.The adjustment or optimization of the bicycle geometry to improve the well-being of the cyclist can be carried out at regular intervals. It is also conceivable that the adaptation or optimization of the bicycle geometry is carried out alternatively or additionally if an operating state of the bicycle changes, for example if the surface being traveled on or the surroundings of the bicycle change.

Zwischen der Steuereinrichtung und den Drucksensoren sowie zwischen der Steuereinrichtung und den Aktuatoren kann eine physikalische und/oder eine drahtlose Kommunikation erfolgen.Physical and/or wireless communication can take place between the control device and the pressure sensors and between the control device and the actuators.

Vorzugsweise sind im Sattel mehrere erste Drucksensoren integriert. Je mehr erste Drucksensoren vorgesehen sind, desto genauer kann eine Gewichtsverteilung ermittelt und desto genauer kann in Kombination mit den Sensordaten des zumindest einen zweiten Drucksensors eine für das Wohlbefinden des Fahrradfahrers optimale Fahrradgeometrie bestimmt werden. Bevorzugt weist jeder Lenkergriff wenigstens einen zweiten Drucksensor auf. Je mehr zweite Drucksensoren an einem oder beiden Lenkergriffen vorgesehen sind, desto genauer kann eine Gewichtsverteilung ermittelt und desto genauer kann in Kombination mit den Sensordaten des zumindest einen ersten Drucksensors eine für das Wohlbefinden des Fahrradfahrers optimale Fahrradgeometrie bestimmt werden.A plurality of first pressure sensors are preferably integrated in the saddle. The more first pressure sensors are provided, the more precisely a weight distribution can be determined and the more precisely a bicycle geometry that is optimal for the well-being of the cyclist can be determined in combination with the sensor data of the at least one second pressure sensor. Each handlebar grip preferably has at least one second pressure sensor. The more second pressure sensors are provided on one or both handlebar grips, the more precisely a weight distribution can be determined and the more precisely a bicycle geometry optimal for the well-being of the cyclist can be determined in combination with the sensor data of the at least one first pressure sensor.

Der jeweilige Aktuator kann ein Linearantrieb, wie beispielsweise ein Spindeltrieb, sein oder einen Spindeltrieb umfassen, um beispielsweise die Höhe des Sattels, die Sattelneigung, die Sattelposition, die Position und/oder den Winkel des Lenkervorbaus in Bezug auf den befahrenen Untergrund und/oder den Fahrradrahmen einzustellen. Die Aktuatoren können elektrische Motoren sowie gegebenenfalls Getriebestufen umfassen. Die Aktuatoren können Bremsen oder Kupplungen aufweisen, um insbesondere ein ungewolltes Betätigung zu verhindern. Zu Höhenverstellung des Sattels kann der zumindest eine erste Aktuator am Schaft angeordnet sein, um den Sattel durch Linearverlagerung des Schaftes in der Höhe zu verstehen.The respective actuator can be a linear drive, such as a spindle drive, or can include a spindle drive, for example to adjust the height of the saddle, the saddle inclination, the saddle position, the position and/or the angle of the handlebars adjust the stem in relation to the surface being driven on and/or the bicycle frame. The actuators can include electric motors and, if necessary, gear stages. The actuators can have brakes or clutches, in particular to prevent unwanted actuation. To adjust the height of the saddle, the at least one first actuator can be arranged on the shaft in order to adjust the height of the saddle by linear displacement of the shaft.

Die Steuereinrichtung ist bevorzugt als ECU (im Englischen „electronic control unit“) ausgebildet, wobei es sich um ein Steuergerät handelt, welches die Regelung, Steuerung und/oder Überwachung der Drucksensoren sowie der Aktuatoren übernimmt. Die Steuereinrichtung bezieht sich primär auf den Empfang der Sensordaten der Drucksensoren sowie auf die Ansteuerung der Aktuatoren. Zum Beispiel kann die Steuereinrichtung eine eigene Recheneinheit sein oder in einer auch für andere Zwecke vorgesehenen Recheneinheit integriert sein. Die Steuereinrichtung bewirkt die Ansteuerung eines oder mehrerer der genannten Aktuatoren, z.B. durch ein dafür erzeugtes Ansteuerungs- oder Befehlssignal, oder durch Weiterleiten eines derartigen Signals. Die Steuereinrichtung ist Teil des Assistenzsystems.The control device is preferably embodied as an ECU (“electronic control unit”), which is a control unit that regulates, controls and/or monitors the pressure sensors and the actuators. The control device relates primarily to the receipt of the sensor data from the pressure sensors and to the actuation of the actuators. For example, the control device can be its own processing unit or can be integrated in a processing unit that is also provided for other purposes. The control device activates one or more of the actuators mentioned, e.g. by means of an activation or command signal generated for this purpose, or by forwarding such a signal. The control device is part of the assistance system.

In einem Ausführungsbeispiel ist der KI-basierte Algorithmus auf der Steuereinrichtung des Fahrrades hinterlegt. Mithin bezieht sich die Steuereinrichtung auch auf die Analyse eines Gefährdungspotentials für das Wohlbefinden des Fahrradfahrers anhand der erfassten Sensordaten. Die Steuereinrichtung empfängt die Sensordaten der Drucksensoren zunächst und führt anhand der Sensordaten die Gefährdungsanalyse durch, wobei, wenn die Gefährdungsanalyse durch entsprechende Ermittlung der Gefährdungsstufe mit anschließender Gegenüberstellung mit dem zumindest einen Grenzwert ergibt, dass das Wohlbefinden des Fahrradfahrers gefährdet ist, die Ansteuerung wenigstens eines der Aktuatoren erfolgt, um die Fahrradgeometrie entsprechend anzupassen.In one embodiment, the AI-based algorithm is stored on the bicycle's control device. Consequently, the control device also relates to the analysis of a risk potential for the well-being of the cyclist using the recorded sensor data. The control device first receives the sensor data from the pressure sensors and uses the sensor data to carry out the risk analysis, whereby if the risk analysis shows that the well-being of the cyclist is endangered by appropriate determination of the risk level and subsequent comparison with the at least one limit value, at least one of the Actuators are used to adjust the bike geometry accordingly.

In einem alternativen Ausführungsbeispiel werden die Sensordaten der Drucksensoren über eine Cloud-Sensor-Schnittstelle an eine Cloud übermittelt, wobei der KI-basierte Algorithmus zur Durchführung der Gefährdungsanalyse auf der Cloud hinterlegt ist. Entsprechend ist die Steuereinrichtung des Fahrrades dazu eingerichtet, über eine Cloud-Sensor-Schnittstelle mit einer Cloud verbunden oder verbindbar zu sein, wobei die Sensordaten der Drucksensoren über die Cloud-Sensor-Schnittstelle an die Cloud übermittelbar sind, und wobei der KI-basierte Algorithmus zur Durchführung der Gefährdungsanalyse auf der Cloud hinterlegt ist. Die Steuereinrichtung sendet die Sensordaten über die Cloud-Sensor-Schnittstelle an die Cloud, wobei der Kl-basierten Algorithmus die Gefährdungsanalyse auf der Cloud ausführt.In an alternative exemplary embodiment, the sensor data from the pressure sensors are transmitted to a cloud via a cloud sensor interface, with the AI-based algorithm for carrying out the risk analysis being stored on the cloud. Accordingly, the control device of the bicycle is set up to be connected or connectable to a cloud via a cloud sensor interface, the sensor data from the pressure sensors being transmittable to the cloud via the cloud sensor interface, and the AI-based algorithm is stored on the cloud to carry out the risk analysis. The control device sends the sensor data to the cloud via the cloud sensor interface, with the AI-based algorithm executing the risk analysis on the cloud.

Die Steuereinrichtung kann dadurch einfacher gestaltet werden, wobei die Steuereinrichtung lediglich über eine kompatible Cloud-Sensor-Schnittstelle verfügen muss, um die Kommunikation mit der dezentralen Cloud durchführen zu können. Zudem können eine Vielzahl von Fahrrädern, jeweils umfassend das erfindungsgemäße Assistenzsystem, über eine eigene Cloud-Sensor-Schnittstelle auf eine einzige Cloud zugreifen. Dies kann vorteilhafterweise zeitgleich erfolgen. Die Cloud automatisiert die Anpassung und Optimierung der Fahrradgeometrie für ein Fahrrad, vorzugsweise für mehrere Fahrräder hochpräzise.As a result, the control device can be designed more simply, with the control device only having to have a compatible cloud sensor interface in order to be able to communicate with the decentralized cloud. In addition, a large number of bicycles, each comprising the assistance system according to the invention, can access a single cloud via their own cloud sensor interface. This can advantageously be done at the same time. The cloud automates the adjustment and optimization of bike geometry for one bike, preferably for multiple bikes with high precision.

Die Cloud-Sensor-Schnittstelle kann ein Kommunikationsmodul oder Teil eines Kommunikationsmoduls sein. Das Kommunikationsmodul ist dazu eingerichtet, Sensordaten an eine Cloud zu übermitteln sowie Befehlssignale zur Anpassung der Fahrradgeometrie zu empfangen und zur Weiterverarbeitung, insbesondere zur Ansteuerung der Aktuatoren, bereitzustellen.The cloud sensor interface can be a communication module or part of a communication module. The communication module is set up to transmit sensor data to a cloud and to receive command signals for adjusting the bicycle geometry and to provide them for further processing, in particular for controlling the actuators.

Je nach Fahrmodus kann sich die Druckverteilung bzw. die Körpergewichtsverteilung während der Fahrt verändern. Das Optimum der Druckverteilung zwischen Lenker und Sattel kann abhängig von der aktuellen Fahrsituation ermittelt werden. Mithin kann der zumindest eine Grenzwert fahrsituationsabhängig angepasst werden. In diesem Sinn wird mittels einer Sensorik zur Umfeldüberwachung des Fahrrades das Umfeld des Fahrrades überwacht, wobei die Gefährdungsanalyse über das Wohlbefinden des Fahrradfahrers zusätzlich anhand der Sensordaten der Sensorik zur Umfeldüberwachung mittels des KI-basierten Algorithmus durchgeführt wird. Die Sensorik zur Umfeldüberwachung kann beispielsweise GPS-Daten und/oder Daten über mindestens ein Objekt im Umfeld des Fahrrades bereitstellen, die zur Erstellung der Gefährdungsanalyse herangezogen werden können.Depending on the driving mode, the pressure distribution or body weight distribution can change while driving. The optimum pressure distribution between handlebars and saddle can be determined depending on the current riding situation. Consequently, the at least one limit value can be adjusted as a function of the driving situation. In this sense, the surroundings of the bicycle are monitored using sensors for monitoring the surroundings of the bicycle, with the risk analysis of the well-being of the cyclist also being carried out using the sensor data from the sensors for monitoring the surroundings using the AI-based algorithm. The sensors for monitoring the surroundings can, for example, provide GPS data and/or data about at least one object in the vicinity of the bicycle, which can be used to create the risk analysis.

Die GPS-Daten können Positionsdaten über das Fahrrad und/oder des gegebenenfalls erfassten Objektes umfassend. Das Objekt kann ein sich bewegendes Objekt sein, wie beispielsweise ein sich bewegendes Tier, eine sich bewegende Person oder ein sich bewegendes Fahrzeug, wie ein PKW, ein Motorrad oder ein weiteres Fahrrad. Das Objekt kann ein sich nicht bewegendes Objekt sein, wie beispielsweise ein Baum, ein großer Stein oder dergleichen, der eine potenzielle Gefahr für das Wohlbefinden des Fahrradfahrers sein kann. Im Rahmen der Gefährdungsanalyse kann die Fahrradgeometrie derart eingestellt werden, dass der Fahrradfahrer besser auf sein Umfeld reagieren kann oder dass die Fahrradgeometrie auf einen Bremsvorgang vorbereitet wird. Ergänzend können eine aktuelle Geschwindigkeit und/oder eine aktuelle Beschleunigung des Fahrrades bestimmt und zur Gefährdungsanalyse mittels des KI-basierten Algorithmus herangezogen werden. Die Sensorik zur Umfeldüberwachung umfasst bevorzugt zumindest einen Radarsensor, einen Lidarsensor, einen optischen Sensor und/oder einen akustischen Sensor. Insbesondere umfasst die Sensorik eine oder mehrere Kameras zur optischen Umgebungserfassung. Die GPS-Daten können durch eine Navigationseinheit, insbesondere Karteninformationen umfassend, bestimmt und der Steuereinrichtung bereitgestellt werden.The GPS data can include position data about the bicycle and/or the possibly detected object. The object may be a moving object, such as a moving animal, person, or vehicle such as a car, motorcycle, or other bicycle. The object may be a non-moving object, such as a tree, large rock, or the like, which may be a potential hazard to the cyclist's well-being. As part of the risk analysis, the bicycle geometry can be adjusted in such a way that the cyclist can react better to his environment or that the bicycle geometry is prepared for a braking process. In addition, a current speed and/or a current acceleration of the bicycle can be determined and used for the risk analysis using the AI-based algorithm. The sensor system for monitoring the surroundings preferably includes at least one radar sensor, one lidar sensor, one optical sensor and/or one acoustic sensor. In particular, the sensor system includes one or more cameras for optically detecting the surroundings. The GPS data can be determined by a navigation unit, in particular including map information, and made available to the control device.

Das Assistenzsystem umfasst vorzugsweise ferner mindestens einen in wenigstens einem Pedal des Fahrrades integrierten dritten Drucksensor, wobei anhand der Sensordaten des zumindest einen dritten Drucksensors mittels des KI-basierten Algorithmus eine Kraftübertragungsanalyse durchgeführt wird, um eine aktuelle Kraftübertragung auf das wenigstens eine Pedal zu ermitteln, wobei, wenn die aktuelle Kraftübertragung einen ersten Grenzwert unterschreitet und/oder einen zweiten Grenzwert überschreitet, mittels der Steuereinrichtung des Fahrrades Befehlssignale an den ersten und/oder zweiten Aktuator übermittelt werden, um die Fahrradgeometrie an die für einen effizienten Antrieb des Fahrrades optimale Kraftübertragung anzupassen. Neben der primären Funktion, das Wohlbefinden des Fahrradfahrers während des Fahrradfahrens im Feld zu optimieren, ergibt sich somit eine weitere Funktion, nämlich den Antrieb des Fahrrades zu optimieren.The assistance system preferably also includes at least one third pressure sensor integrated in at least one pedal of the bicycle, with the sensor data of the at least one third pressure sensor being used to carry out a force transmission analysis using the AI-based algorithm in order to determine a current force transmission to the at least one pedal, wherein If the current power transmission falls below a first limit value and/or exceeds a second limit value, command signals are transmitted to the first and/or second actuator by means of the bicycle's control device in order to adapt the bicycle geometry to the optimal power transmission for an efficient drive of the bicycle. In addition to the primary function of optimizing the cyclist's well-being while cycling in the field, there is a further function, namely optimizing the drive of the bicycle.

Der Ki-basierte Algorithmus ist somit dazu eingerichtet und vorgesehen, die Kraftübertragung, insbesondere einen Drehmomentverlauf, eine Lastverteilung oder dergleichen, zu analysieren und anschließend zu entscheiden, ob die Fahrradgeometrie angepasst, also hinsichtlich der Antriebseffizient optimiert werden soll. Dazu kann mindestens ein erster und/oder zweiter Grenzwert bestimmt werden, der beispielsweise ein Wirkungsgrad oder dergleichen ist. Wenn während des Betriebs des Fahrrades ein als Grenzwert festgelegter Mindest- und/oder Höchst-Wirkungsgrad unter- bzw. überschritten wird, erfolgt eine Anpassung der Fahrradgeometrie, um durch Anpassung der Sattelhöhe, der Sattelneigung, der Sattelposition, der Position des Lenkervorbaus und/oder dem Winkel des Lenkervorbaus relativ zum Fahrradrahmen den Wirkungsgrad zu verbessern. Dies erfolgt vorteilhafterweise, ohne das Wohlbefinden des Fahrradfahrers zu beeinträchtigen bzw. ohne die Gefährdungsstufe für das Wohlbefinden des Fahrradfahrers negativ zu beeinflussen.The Ki-based algorithm is thus set up and provided to analyze the power transmission, in particular a torque curve, a load distribution or the like, and then to decide whether the bicycle geometry should be adjusted, i.e. optimized with regard to drive efficiency. For this purpose, at least one first and/or second limit value can be determined, which is, for example, an efficiency or the like. If, during operation of the bicycle, a minimum and/or maximum efficiency level specified as a limit value is not reached or exceeded, the bicycle geometry is adjusted in order to improve this by adjusting the saddle height, the saddle angle, the saddle position, the position of the handlebar stem and/or the angle of the handlebar stem relative to the bicycle frame to improve efficiency. This is advantageously done without impairing the well-being of the cyclist or without negatively influencing the risk level for the well-being of the cyclist.

Gemäß einem zweiten Erfindungsaspekt wird ein Assistenzsystem zur Anpassung einer Fahrradgeometrie eines mobilen Fahrrades vorgeschlagen, umfassend

  • - mindestens einem in einem Sattel integrierten ersten Drucksensor,
  • - mindestens einem in mindestens einem Lenkergriff integrierten zweiten Drucksensor,
  • - mindestens einem ersten Aktuator zur adaptiven Positionsverstellung des Sattels in Bezug auf einen Rahmen des Fahrrades, und
  • - mindestens einem zweiten Aktuator zur adaptiven Positionsverstellung eines Lenkervorbaus eines Lenkers des Fahrrades in Bezug auf den Rahmen,
wobei anhand der Sensordaten des zumindest einen ersten Drucksensors und des zumindest einen zweiten Drucksensors mittels eines Kl-basierten Algorithmus eine Gefährdungsanalyse über das Wohlbefinden eines auf dem Fahrrad sitzenden Fahrradfahrers durchführbar ist, um eine aktuelle Gefährdungsstufe sowie eine optimale Fahrradgeometrie zu ermitteln, wobei, wenn die aktuelle Gefährdungsstufe einen Grenzwert übersteigt, mittels einer Steuereinrichtung des Fahrrades Befehlssignale an den ersten und/oder zweiten Aktuator übermittelbar sind, um die Fahrradgeometrie an die ermittelte optimale Fahrradgeometrie anzupassen. Das Assistenzsystem ist derart eingerichtet, dass anhand der Gefährdungsanalyse eine Ansteuerung der Aktuatoren mittels der Steuereinrichtung erfolgt, um das Wohlbefinden des Fahrradfahrers zu verbessern. Im Übrigen sei auf die obigen Ausführungen zum ersten Erfindungsaspekt verwiesen.According to a second aspect of the invention, an assistance system for adapting a bicycle geometry of a mobile bicycle is proposed, comprising
  • - at least one first pressure sensor integrated in a saddle,
  • - at least one second pressure sensor integrated in at least one handlebar grip,
  • - at least a first actuator for adaptively adjusting the position of the saddle in relation to a frame of the bicycle, and
  • - at least one second actuator for adaptively adjusting the position of a handlebar stem of a handlebar of the bicycle in relation to the frame,
wherein, based on the sensor data of the at least one first pressure sensor and the at least one second pressure sensor, a hazard analysis can be carried out on the well-being of a cyclist sitting on the bicycle using a Kl-based algorithm, in order to determine a current hazard level and an optimal bicycle geometry, wherein if the current risk level exceeds a limit value, command signals can be transmitted to the first and/or second actuator by means of a control device of the bicycle in order to adapt the bicycle geometry to the optimal bicycle geometry determined. The assistance system is set up in such a way that, based on the risk analysis, the actuators are actuated by the control device in order to improve the well-being of the cyclist. For the rest, reference is made to the above statements on the first aspect of the invention.

Vorzugsweise umfasst das Assistenzsystem ferner eine Sensorik zur Umfeldüberwachung des Fahrrades, wobei die Gefährdungsanalyse über das Wohlbefinden des Fahrradfahrers anhand der Sensordaten der Sensorik zur Umfeldüberwachung mittels des KI-basierten Algorithmus durchgeführt wird, um die aktuelle Gefährdungsstufe über das Wohlbefinden des Fahrradfahrers zu ermitteln.Preferably, the assistance system also includes sensors for monitoring the bicycle's surroundings, with the risk analysis being carried out on the well-being of the cyclist using the sensor data from the sensors for monitoring the surroundings using the AI-based algorithm in order to determine the current risk level on the well-being of the cyclist.

Das Assistenzsystem umfasst ferner mindestens einen in wenigstens einem Pedal des Fahrrades integrierten dritten Drucksensor, wobei anhand der Sensordaten des zumindest einen dritten Drucksensors mittels des Kl-basierten Algorithmus eine Kraftübertragungsanalyse durchführbar ist" um eine aktuelle Kraftübertragung auf das wenigstens eine Pedal zu ermitteln, wobei, wenn die aktuelle Kraftübertragung einen ersten Grenzwert unterschreitet und/oder einen zweiten Grenzwert überschreitet, mittels der Steuereinrichtung des Fahrrades Befehlssignale an den ersten und/oder zweiten Aktuator übermittelbar sind, um die Fahrradgeometrie an die für einen effizienten Antrieb des Fahrrades optimale Kraftübertragung anzupassen.The assistance system also includes at least one third pressure sensor integrated in at least one pedal of the bicycle, with the sensor data from the at least one third pressure sensor being able to be used to carry out a force transmission analysis using the Kl-based algorithm" in order to determine a current force transmission to the at least one pedal, wherein if the current power transmission falls below a first limit value and/or exceeds a second limit value, the control device of the bicycle can be used to transmit command signals to the first and/or second actuator in order to transmit the bicycle geometry to the to adapt optimal power transmission for an efficient drive of the bicycle.

Das Verfahren gemäß dem ersten Erfindungsaspekt kann insbesondere von einem Computer und/oder von einem Steuergerät ausgeführt werden. Somit kann das erfindungsgemäße Verfahren in Software implementiert sein. Die entsprechende Software ist insofern ein eigenständig verkaufsfähiges Produkt. Daher bezieht sich die Erfindung gemäß einem dritten Erfindungsaspekt ferner auf ein Computerprogrammprodukt mit maschinenlesbaren Anweisungen, die, wenn sie auf einem Computer beziehungsweise auf einer Steuereinrichtung ausgeführt werden, den Computer und/oder die Steuereinrichtung zu einer Bedienungslogik des Assistenzsystems gemäß dem zweiten Erfindungsaspekt aufwerten beziehungsweise dazu veranlassen, ein Verfahren gemäß dem ersten Erfindungsaspekt auszuführen.The method according to the first aspect of the invention can be carried out in particular by a computer and/or by a control unit. The method according to the invention can thus be implemented in software. In this respect, the corresponding software is an independently salable product. Therefore, according to a third aspect of the invention, the invention also relates to a computer program product with machine-readable instructions which, when executed on a computer or on a control device, upgrade the computer and/or the control device to an operating logic of the assistance system according to the second aspect of the invention or to do so cause to carry out a method according to the first aspect of the invention.

Darüber hinaus wird gemäß einem vierten Erfindungsaspekt eine Bereitstellungsvorrichtung zum Speichern und/oder Bereitstellen des Computerprogrammprodukts beansprucht. Die Bereitstellungsvorrichtung ist beispielsweise ein Speichereinheit, die das Computerprogrammprodukt speichert und/oder bereitstellt. Die Speichereinheit kann in der Steuereinrichtung integriert oder Teil derselben sein. Alternativ und/oder zusätzlich ist die Bereitstellungsvorrichtung beispielsweise ein Netzwerkdienst, ein Computersystem, ein Serversystem, insbesondere ein verteiltes, beispielsweise cloudbasiertes Computersystem und/oder virtuelles Rechnersystem, welches das Computerprogrammprodukt vorzugsweise in Form eines Datenstroms speichert und/oder bereitstellt. In diesem Sinn können die Daten, insbesondere die Sensordaten der Drucksensoren und gegebenenfalls die Umfelddaten, in die Bereitstellungsvorrichtung, insbesondere das cloudbasierte Computersystem, geladen werden.In addition, according to a fourth aspect of the invention, a provision device for storing and/or providing the computer program product is claimed. The provision device is, for example, a storage unit that stores and/or provides the computer program product. The memory unit can be integrated into the control device or be part of the same. Alternatively and/or additionally, the provision device is, for example, a network service, a computer system, a server system, in particular a distributed, for example cloud-based computer system and/or virtual computer system, which stores and/or provides the computer program product preferably in the form of a data stream. In this sense, the data, in particular the sensor data from the pressure sensors and possibly the environment data, can be loaded into the provision device, in particular the cloud-based computer system.

Die Bereitstellung erfolgt in Form eines Programmdatenblocks als Datei, insbesondere als Downloaddatei, oder als Datenstrom, insbesondere als Downloaddatenstrom, des Computerprogrammprodukts. Diese Bereitstellung kann beispielsweise aber auch als partieller Download erfolgen, der aus mehreren Teilen besteht. Ein solches Computerprogrammprodukt wird beispielsweise unter Verwendung der Bereitstellungsvorrichtung in ein System eingelesen, sodass das erfindungsgemäße Verfahren auf einem Computer, insbesondere auf der genannten Steuereinrichtung, zur Ausführung gebracht wird.The provision takes place in the form of a program data block as a file, in particular as a download file, or as a data stream, in particular as a download data stream, of the computer program product. However, this provision can also be made, for example, as a partial download consisting of several parts. Such a computer program product is read into a system, for example using the provision device, so that the method according to the invention is executed on a computer, in particular on the named control device.

Nach einem fünften Erfindungsaspekt umfasst ein erfindungsgemäßes Fahrrad einen verstellbaren Sattel, einen Lenker mit an einem verstellbaren Lenkervorbau angeordneten Lenkergriffen, zumindest ein Vorderrad sowie zumindest ein Hinterrad, wobei das Vorderrad und/oder das Hinterrad zumindest mittelbar mit einem Tretlagerantrieb antriebswirksam verbunden ist bzw. sind, wobei der Tretlagerantrieb mit einem ersten Pedal und einem zweiten Pedal wirkverbunden ist, das Fahrrad ferner umfassend ein Assistenzsystem gemäß dem zweiten Erfindungsaspekt.According to a fifth aspect of the invention, a bicycle according to the invention comprises an adjustable saddle, a handlebar with handlebar grips arranged on an adjustable handlebar stem, at least one front wheel and at least one rear wheel, the front wheel and/or the rear wheel being drive-effectively connected at least indirectly to a bottom bracket drive. wherein the bottom bracket drive is operatively connected to a first pedal and a second pedal, the bicycle also comprising an assistance system according to the second aspect of the invention.

Das Vorderrad und/oder das Hinterrad kann bzw. können beispielsweise über einen Zugmitteltrieb mit einem abtriebsseitigen Bauteil des Tretlagerantriebs, insbesondere einem Ritzel, wirkverbunden sein. Das mobile Fahrrad kann ein ausschließlich mit Muskelkraft betriebenes Fahrrad sein. Das mobile Fahrrad kann ebenso ein rein elektromotorisch angetriebenes Fahrrad, also ein E-Bike, oder ein teilweise mit Muskelkraft und teilweise elektromotorisch angetriebenes Fahrrad, also ein Pedelec, sein. E-Bikes und Pedelecs werden als Elektrofahrräder verstanden. Unter einem Tretlagerantrieb kann entweder ein rein mit Muskelkraft betriebener Antrieb, ein rein elektromotorischer Antrieb (E-Bike) oder ein mit Muskelkraft hybridbetriebener Antrieb (Pedelec) verstanden werden.The front wheel and/or the rear wheel can be operatively connected, for example via a traction drive, to an output-side component of the bottom bracket drive, in particular a pinion. The mobile bicycle can be a purely muscle-powered bicycle. The mobile bicycle can also be a bicycle driven purely by an electric motor, ie an e-bike, or a bicycle driven partly by muscle power and partly by an electric motor, ie a pedelec. E-bikes and pedelecs are understood as electric bicycles. A bottom bracket drive can either be understood as a drive operated purely with muscle power, a purely electric motor drive (e-bike) or a hybrid drive (pedelec) operated with muscle power.

Der Lenker umfasst den Lenkervorbau sowie die daran angeordneten Lenkergriffe, wobei der Lenkervorbau verschwenkbar am übrigen Rahmen des Fahrrades angeordnet ist, und wobei die Lenkergriffe eingerichtet sind, dass sich der Fahrer des Fahrrades daran festhalten sowie abstützen kann. Ferner kann der Lenker eine Gabel zur Aufnahme und ggfs. Federung des Vorderrades aufweisen.The handlebar comprises the handlebar stem and the handlebar grips arranged thereon, the handlebar stem being pivotably arranged on the rest of the frame of the bicycle, and the handlebar grips being set up so that the bicycle rider can hold on to them and support them. Furthermore, the handlebar can have a fork for receiving and, if necessary, springing of the front wheel.

Bei einem rein mit Muskelkraft betriebenen Antrieb umfasst der Tretlagerantrieb eine Tretkurbelwelle, die drehfest mit den Pedalen verbunden sind, wobei an der Tretkurbelwelle ferner ein Zahnrad bzw. Ritzel drehfest angeordnet ist, über das der Tretlagerantrieb mit dem Vorder- bzw. Hinterrad in Wirkverbindung steht.In the case of a drive operated purely by muscle power, the bottom bracket drive comprises a pedal crankshaft which is non-rotatably connected to the pedals, with a gear wheel or pinion also being non-rotatably arranged on the pedal crankshaft, via which the bottom bracket drive is operatively connected to the front or rear wheel.

Der Tretlagerantrieb eines rein elektrischen oder hybridisierten Antriebs umfasst bevorzugt einen Antriebsmotor, insbesondere in Form einer elektrischen Maschine, und ein Getriebe. Ein als elektrische Maschine ausgebildeter Antriebsmotor weist einen gehäusefesten Stator und einen drehbar dazu angeordneten Rotor auf. Der Rotor ist mit dem Getriebe antriebswirksam verbunden. Das Getriebe ist dazu eingerichtet, mit einem ersten Getriebeelement zumindest mittelbar mit einer Tretkurbelwelle des Elektrofahrrades und mit einem zweiten Getriebeelement zumindest mittelbar mit einem Ketten- oder Riemenritzel des Elektrofahrrades wirkverbunden zu sein. Das Getriebe kann ein Planetengetriebe mit wenigstens einem Planetenradsatz sein, wobei der jeweilige Planetenradsatz die Radsatzelemente Sonnenrad, Hohlrad und Planetenträger aufweist. Je eines dieser Radsatzelemente ist als Getriebeelement im Sinn dieser Erfindung zu verstehen. Das Getriebe kann ferner Schaltelemente zur Realisierung unterschiedlicher Gangstufen umfassen.The bottom bracket drive of a purely electric or hybridized drive preferably includes a drive motor, in particular in the form of an electric machine, and a gear. A drive motor designed as an electric machine has a stator fixed to the housing and a rotor arranged rotatably thereto. The rotor is drivingly connected to the transmission. The transmission is set up to be operatively connected at least indirectly with a first transmission element to a pedal crankshaft of the electric bicycle and with a second transmission element at least indirectly to a chain or belt sprocket of the electric bicycle. The gear can be a planetary gear with at least one planetary gear set, the respective planetary gear set having the gear set elements sun gear, ring gear and planet carrier. Each of these wheel set elements is to be understood as a transmission element within the meaning of this invention. The transmission can also include shifting elements for realizing different gear stages.

Die obigen Definitionen sowie Ausführungen zu technischen Effekten, Vorteilen und vorteilhaften Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß dem ersten Erfindungsaspekt gelten sinngemäß ebenfalls für das erfindungsgemäße Assistenzsystem gemäß dem zweiten Erfindungsaspekt, für das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt gemäß dem dritten Erfindungsaspekt, für die Bereitstellungsvorrichtung gemäß dem vierten Erfindungsaspekt sowie für das erfindungsgemäße Fahrrad gemäß dem fünften Erfindungsaspekt, und umgekehrt.The above definitions and statements on technical effects, advantages and advantageous embodiments of the method according to the first aspect of the invention also apply analogously to the assistance system according to the second aspect of the invention, to the computer program product according to the third aspect of the invention, to the provision device according to the fourth aspect of the invention and to the bicycle according to the invention according to the fifth aspect of the invention, and vice versa.

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der einzigen Figur näher erläutert, wobei gleiche oder ähnliche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind. Hierbei zeigt die einzige Figur eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Fahrrades mit einem erfindungsgemäßen Assistenzsystem.An exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the single figure, with the same or similar elements being provided with the same reference symbols. Here, the only figure shows a schematic side view of a bicycle according to the invention with an assistance system according to the invention.

Gemäß der einzigen Figur ist ein mobiles Fahrrad 1 dargestellt, umfassend einen Rahmen 2, einen daran angeordneten, durch einen ersten Aktuator 14 verstellbaren Sattel 3, einen Lenker 4 mit an einem durch einen zweiten Aktuator 15 verstellbaren Lenkervorbau 4a angeordneten Lenkergriffen 5, ein Vorderrad 6 sowie ein Hinterrad 7. Das Hinterrad 7 ist über eine Kette 21 mit einem Tretlagerantrieb 8 antriebswirksam verbunden. Der Tretlagerantrieb 8 umfasst eine - hier nicht näher gezeigte - Tretkurbelwelle, über die zwei Pedale 9, 10 drehfest miteinander verbunden sind. Der Tretlagerantrieb 8 weist ferner ein mit der Tretkurbelwelle wirkverbundenes Kettenritzel 22 auf, über das die Kette 21 zum Antrieb des Hinterrades 7 antreibbar ist. Ein - hier nicht gezeigter - Fahrradfahrer, nachfolgend auch Fahrer oder Nutzer genannt, sitzt auf dem Sattel 3 und stützt sich mit seinen Füßen an den Pedalen 9, 10 sowie mit seinen Händen an den Lenkergriffen 5 ab. Wenn nachfolgend von einem Fahrrad die Rede ist, so ist damit ein mobiles Fahrrad und kein stationäres Fahrrad zu verstehen.According to the single figure, a mobile bicycle 1 is shown, comprising a frame 2, a saddle 3 arranged thereon, which can be adjusted by a first actuator 14, handlebars 4 with handlebar grips 5 arranged on a handlebar stem 4a, which can be adjusted by a second actuator 15, a front wheel 6 and a rear wheel 7. The rear wheel 7 is drivingly connected via a chain 21 to a bottom bracket drive 8. The bottom bracket drive 8 comprises a pedal crankshaft, not shown in detail here, via which the two pedals 9, 10 are non-rotatably connected to one another. The bottom bracket drive 8 also has a chain pinion 22 which is operatively connected to the pedal crankshaft and via which the chain 21 for driving the rear wheel 7 can be driven. A cyclist—not shown here—also called driver or user below, sits on the saddle 3 and supports himself with his feet on the pedals 9 , 10 and with his hands on the handlebar grips 5 . If a bicycle is mentioned below, this is to be understood as a mobile bicycle and not a stationary bicycle.

Das Fahrrad 1 umfasst ferner ein erfindungsgemäßes Assistenzsystem 11, das nachfolgend näher beschrieben wird. Das Assistenzsystem 11 umfasst eine Steuereinrichtung 16, die kommunizierend mit Aktuatoren und Sensoren verbunden ist. Die Kommunikation zwischen der Steuereinrichtung 16 und Aktuatoren 14, 15 und Sensoren 12, 13, 20 des Assistenzsystems 11 erfolgt vorliegend drahtlos, wobei auch eine drahtgebundene Verbindung ohne Weiteres denkbar wäre. Die Steuereinrichtung 16 ist hier am Rahmen 2 des Fahrrades 1 angeordnet. Vorliegend umfasst das Assistenzsystem 11 mehrere im Sattel 3 integrierte erste Drucksensoren 12 und mehrere in den Lenkergriffen 5 integrierte zweite Drucksensoren 13. Außerdem umfasst das Assistenzsystem 11 einen im Bereich des Sattels 3 angeordneten ersten Aktuator 14 zur adaptiven Positionsverstellung des Sattels 3 in Bezug auf den Rahmen 2 sowie einen zweiten Aktuator 15 zur adaptiven Positionsverstellung des Lenkervorbaus 4a in Bezug auf den Rahmen 2. Durch Verstellung bzw. Anpassung des Sattels 3 und des Lenkervorbaus 4a ist die Fahrradgeometrie auf den Nutzer des Fahrrades 1 adaptiv einstellbar.The bicycle 1 also includes an assistance system 11 according to the invention, which is described in more detail below. The assistance system 11 includes a control device 16 which is communicatively connected to actuators and sensors. In the present case, the communication between the control device 16 and actuators 14, 15 and sensors 12, 13, 20 of the assistance system 11 takes place wirelessly, with a wired connection also being conceivable without further ado. The control device 16 is arranged on the frame 2 of the bicycle 1 here. In the present case, the assistance system 11 includes a plurality of first pressure sensors 12 integrated in the saddle 3 and a plurality of second pressure sensors 13 integrated in the handlebar grips 5. The assistance system 11 also includes a first actuator 14 arranged in the area of the saddle 3 for adaptively adjusting the position of the saddle 3 in relation to the frame 2 and a second actuator 15 for adaptively adjusting the position of the handlebar stem 4a in relation to the frame 2. The bicycle geometry can be adaptively adjusted to the user of the bicycle 1 by adjusting or adjusting the saddle 3 and the handlebar stem 4a.

Mit den Drucksensoren 12, 13 werden Sensordaten erfasst, insbesondere in Bezug auf das Gewicht des Fahrradfahrers. Während der Fahrt erfolgt eine Sattel- und Lenkerdruckmessung, um insbesondere eine Gewichtsverteilung zu erfassen. Anhand der Sensordaten der ersten und zweiten Drucksensoren 12, 13 wird dabei mittels eines Kl-basierten Algorithmus eine Gefährdungsanalyse über das Wohlbefinden des Fahrradfahrers durchgeführt.With the pressure sensors 12, 13 sensor data are recorded, in particular in relation to the weight of the cyclist. Saddle and handlebar pressure is measured while driving, in particular to record weight distribution. Using the sensor data from the first and second pressure sensors 12, 13, a risk analysis of the well-being of the cyclist is carried out using a Kl-based algorithm.

Der KI-basierte Algorithmus zur Durchführung der Gefährdungsanalyse ist hier auf einer Cloud 18 hinterlegt, die über eine Cloud-Sensor-Schnittstelle 17 mit der Steuereinrichtung 16 in kommunizierender Verbindung steht. Die Sensordaten der Drucksensoren 12, 13 werden über die Cloud-Sensor-Schnittstelle 17 an die Cloud 18 übermittelt, um die Gefährdungsanalyse über das Wohlbefinden des Fahrradfahrers durchzuführen. In einer - hier weder gezeigten noch beschriebenen - Ausführungsform kann der KI-basierte Algorithmus direkt auf der Steuereinrichtung 16 des Fahrrades 1 hinterlegt sein. Die Steuereinrichtung 16 weist ein - hier nicht gezeigtes - drahtloses Sende- und Empfangsmodul zum Datenaustausch mit der Cloud 18, insbesondere zum Empfang der nötigen Stellgrößen für die Aktuatoren 14, 15, auf.The AI-based algorithm for carrying out the risk analysis is stored here on a cloud 18 which is in communication with the control device 16 via a cloud sensor interface 17 . The sensor data from the pressure sensors 12, 13 are transmitted to the cloud 18 via the cloud sensor interface 17 in order to carry out the risk analysis of the well-being of the cyclist. In one embodiment—neither shown nor described here—the AI-based algorithm can be stored directly on the control device 16 of the bicycle 1 . The control device 16 has a wireless transmitting and receiving module--not shown here--for data exchange with the cloud 18, in particular for receiving the required manipulated variables for the actuators 14, 15.

Durch die Gefährdungsanalyse wird auf Basis der Sensordaten der Drucksensoren 12, 13 eine aktuelle Gefährdungsstufe sowie eine optimale Fahrradgeometrie ermittelt. Die optimale Fahrradgeometrie wird bestimmt durch einen vorher definierten oder einem von einer aktuell erfassten Fahrsituation abhängigen Grenzwert. Die aktuelle Gefährdungsstufe umfasst hier zumindest Daten über eine aktuelle Gewichtsverteilung zwischen Sattel 3 und Lenker 4. Die aktuelle Gefährdungsstufe wird dem Grenzwert gegenübergestellt, wobei, wenn die aktuelle Gefährdungsstufe den Grenzwert übersteigt, mittels der Steuereinrichtung 16 Befehlssignale erzeugt und an den ersten Aktuator 14 und/oder den zweiten Aktuator 15 übermittelt werden, um die Fahrradgeometrie des Fahrrades 1 an die ermittelte optimale Fahrradgeometrie anzupassen. Die Anpassung der Fahrradgeometrie umfasst sowohl die Einstellung einer Sattelneigung und/oder einer Sattelhöhe in Bezug auf den Rahmen 2 des Fahrrades 1 mittels des ersten Aktuators 14 sowie die Einstellung einer Position des Lenkervorbaus 4a in Bezug auf den Rahmen 2 des Fahrrades 1 mittels des zweiten Aktautors 15.Based on the sensor data from the pressure sensors 12, 13, the risk analysis determines a current risk level and an optimal bicycle geometry. The optimal bicycle geometry is determined by a previously defined limit value or by a limit value that is dependent on a currently detected driving situation. The current risk level here includes at least data on a current weight distribution between saddle 3 and handlebar 4. The current risk level is compared to the limit value, and if the current risk level exceeds the limit value, command signals are generated by means of the control device 16 and sent to the first actuator 14 and/or or transmitted to the second actuator 15 in order to adapt the bicycle geometry of the bicycle 1 to the determined optimal bicycle geometry. The anpas Solution of the bicycle geometry includes both the setting of a saddle inclination and/or a saddle height in relation to the frame 2 of the bicycle 1 by means of the first actuator 14 and the setting of a position of the handlebar stem 4a in relation to the frame 2 of the bicycle 1 by means of the second actuator 15 .

Durch Anpassung der Fahrradgeometrie wird eine Gewichtsverteilung des auf den Sattel 3 bzw. die Lenkergriffe 5 aufliegenden Gewichts verändert, insbesondere so optimiert, dass sich das Wohlbefinden des Fahrradfahrers verbessert. Als optimales bzw. ausreichend hohes Wohlbefinden des Fahrradfahrers kann beispielsweise eine Gewichtsverteilung zwischen Sattel 3 und Lenker 4 bzw. Lenkervorbau 4a von 80 zu 20 definiert sein, so dass körperliche Beeinträchtigungen oder Verletzungen des Fahrers verhindert werden. Eine bestimmte; Gewichtsverteilung zwischen Sattel 3 und Lenker 4 bzw. Lenkervorbau 4a kann als Grenzwert gemäß den obigen Ausführungen definiert werden. Es ist vorliegend denkbar, dass ein Übersteigen des Grenzwertes ermittelt wird, wenn der Anteil des auf den Sattel 3 einwirkenden Gewichts des Fahrradfahrers 80% übersteigt, während der Anteil des auf den Lenker 4 einwirkenden Gewichts entsprechend sinkt, oder wenn der Anteil des auf dem Lenker 4 einwirkenden Gewichts des Fahrradfahrers 20% übersteigt, während der Anteil des auf den Sattel 3 einwirkenden Gewichts sinkt.By adapting the bicycle geometry, a weight distribution of the weight resting on the saddle 3 or the handlebar grips 5 is changed, in particular optimized in such a way that the well-being of the cyclist is improved. A weight distribution between saddle 3 and handlebars 4 or handlebar stem 4a of 80 to 20 can be defined as optimal or sufficiently high well-being of the cyclist, so that physical impairments or injuries to the rider are prevented. A particular; Weight distribution between saddle 3 and handlebar 4 or handlebar stem 4a can be defined as a limit according to the above statements. In the present case, it is conceivable that an exceeding of the limit value is determined if the proportion of the cyclist's weight acting on the saddle 3 exceeds 80%, while the proportion of the weight acting on the handlebars 4 decreases accordingly, or if the proportion of the weight on the handlebars 4 acting weight of the cyclist exceeds 20%, while the proportion of the weight acting on the saddle 3 decreases.

Die genannten Optimierungs- bzw. Anpassungsschritte können so oft wiederholt werden, das heißt die Fahrradgeometrie kann so oft angepasst werden, bis die aktuelle Gefährdungsstufe dem Grenzwert entspricht, gegebenenfalls mit einkalkulierten Toleranzen. Wenn die aktuelle Gefährdungsstufe dem Grenzwert entspricht, ist keine optimale Fahrradgeometrie ermittelbar, welche eine erneute Ansteuerung der Aktuatoren 14, 15 durch die Steuereinrichtung 16 zur Folge hätte. Die Einstellung des Sattels 3 und/oder des Lenkers 4 bzw. des Lenkervorbaus 4a erfolgt damit adaptiv.The optimization or adjustment steps mentioned can be repeated as often, that is to say the bicycle geometry can be adjusted as often as necessary, until the current risk level corresponds to the limit value, if necessary with tolerances taken into account. If the current danger level corresponds to the limit value, no optimal bicycle geometry can be determined, which would result in the actuators 14, 15 being activated again by the control device 16. The saddle 3 and/or the handlebars 4 or the handlebar stem 4a are thus adjusted adaptively.

Das erfindungsgemäße Verfahren und das erfindungsgemäße Assistenzsystem realisieren einen mit künstlicher Intelligenz (KI) konfigurierbaren Sattel 3 und Lenker 4 mit integrierten Drucksensoren 12, 13. Durch den KI-basierten Algorithmus erfolgt eine Auswertung und Evaluierung bezüglich einer potenziellen Gefährdung des Wohlbefindens des Fahrradfahrers.The method according to the invention and the assistance system according to the invention implement a saddle 3 and handlebar 4 with integrated pressure sensors 12, 13 that can be configured with artificial intelligence (AI).

Das Assistenzsystem 11 umfasst ferner eine Sensorik 19 zur Umfeldüberwachung des Fahrrades 1. Diese Sensorik 19 kann einen Kamera-, Radar- und/oder Lidar-Sensor umfassen, wobei das Umfeld des Fahrrades 1 überwacht wird. Insbesondere können sich nicht bewegende oder sich bewegende Objekte, Personen und/oder Fahrzeugs erfasst werden, wobei die Gefährdungsanalyse über das Wohlbefinden des Fahrradfahrers zusätzlich anhand der Sensordaten der Sensorik 19 mittels des Kl-basierten Algorithmus durchgeführt wird, um die aktuelle Gefährdungsstufe über das Wohlbefinden des Fahrradfahrers zu ermitteln. Vorliegend ist an der Vorderseite des Fahrrades 1 ein Radar-Sensor 23 am Rahmen 2 angeordnet, der das Umfeld in Vorwärtsfahrtrichtung vor dem Fahrrad 1 überwacht. Durch entsprechende Steuerung der Aktuatoren 14, 15 kann eine Gewichtsverteilung zwischen Sattel 3 und Lenker 4 auf Basis der Sensordaten der Sensorik 19 und den Drucksensoren 12, 13 so angepasst werden, dass beispielsweise im Fall eines Bremsvorgangs des Fahrrades 1 der Bremsweg verkürzt wird. Somit kann neben der Verbesserung des Wohlbefindens des Fahrradfahrers auch der Fahrbetrieb sicherer gestaltet werden. Auf die Sensorik 19 zur Umfeldüberwachung des Fahrrades 1 kann jedoch zur Vereinfachung des Assistenzsystems 11 verzichtet werden, insbesondere wenn das Assistenzsystem 11 ausschließlich zur Optimierung des Wohlbefindens des Fahrradfahrers gemäß den obigen Ausführungen eingerichtet ist.The assistance system 11 also includes a sensor system 19 for monitoring the area surrounding the bicycle 1. This sensor system 19 can include a camera, radar and/or lidar sensor, with the area surrounding the bicycle 1 being monitored. In particular, non-moving or moving objects, people and/or vehicles can be detected, with the risk analysis being carried out on the well-being of the cyclist using the sensor data from the sensor system 19 using the AI-based algorithm in order to determine the current risk level on the well-being of the cyclist identify cyclists. In the present case, a radar sensor 23 is arranged on the frame 2 at the front of the bicycle 1 and monitors the area in front of the bicycle 1 in the forward direction of travel. By appropriately controlling the actuators 14, 15, a weight distribution between the saddle 3 and the handlebar 4 can be adjusted on the basis of the sensor data from the sensors 19 and the pressure sensors 12, 13 such that, for example, when the bicycle 1 brakes, the braking distance is shortened. Thus, in addition to improving the well-being of the cyclist, driving can also be made safer. However, the sensor system 19 for monitoring the surroundings of the bicycle 1 can be dispensed with to simplify the assistance system 11, in particular if the assistance system 11 is set up exclusively to optimize the well-being of the cyclist in accordance with the above statements.

Das Assistenzsystem 11 umfasst außerdem in den Pedalen 9, 10 des Fahrrades 1 integrierte dritte Drucksensoren 20, wobei anhand der Sensordaten der dritten Drucksensoren 20 mittels des KI-basierten Algorithmus eine Kraftübertragungsanalyse durchgeführt wird, um eine aktuelle Kraftübertragung auf die Pedale 9, 10 zu ermitteln. Analog zu der oben beschriebenen Ermittlung und Optimierung des Wohlbefindens des Fahrradfahrers durch Änderung der Gewichtsverteilung zwischen Sattel 3 und Lenker 4 erfolgt anhand der Sensordaten der dritten Drucksensoren 20 eine Ermittlung und Optimierung des Antriebs des Fahrrades 1. Demnach wird, wenn die aktuelle Kraftübertragung auf die Pedale 9, 10 einen ersten Grenzwert unterschreitet oder einen zweiten Grenzwert überschreitet, also wenn beispielsweise ein Wirkungsgrad des Tretlagerantriebs 8 einen gewünschten Wert unterschreitet oder einen oberen Grenzwert überschreitet, mittels der Steuereinrichtung 16 des Fahrrades 1 eine Ansteuerung der Aktuatoren 14, 15 in Form von Befehlssignalen ausgeführt, wodurch die aktuelle Ist-Fahrradgeometrie an eine optimale Soll-Fahrradgeometrie angepasst wird, die für einen effizienten Antrieb des Fahrrades 1 ermittelt oder definiert wurde. Somit kann neben der Verbesserung des Wohlbefindens des Fahrradfahrers, und gegebenenfalls der Sicherheit, auch die Effizienz des Fahrbetriebs gesteigert werden. Auf die dritten Drucksensoren 20 kann jedoch zur Vereinfachung des Assistenzsystems 11 verzichtet werden, insbesondere wenn das Assistenzsystem 11 ausschließlich zur Optimierung des Wohlbefindens des Fahrradfahrers gemäß den obigen Ausführungen eingerichtet ist.The assistance system 11 also includes third pressure sensors 20 integrated in the pedals 9, 10 of the bicycle 1, with the sensor data from the third pressure sensors 20 being used to carry out a power transmission analysis using the AI-based algorithm in order to determine a current power transmission to the pedals 9, 10 . Analogously to the determination and optimization of the well-being of the cyclist described above by changing the weight distribution between the saddle 3 and the handlebars 4, the sensor data from the third pressure sensors 20 are used to determine and optimize the drive of the bicycle 1. Accordingly, when the current power transmission to the pedals 9, 10 falls below a first limit value or exceeds a second limit value, i.e. if, for example, the efficiency of the bottom bracket drive 8 falls below a desired value or exceeds an upper limit value, the control device 16 of the bicycle 1 triggers the actuators 14, 15 in the form of command signals , As a result of which the current actual bicycle geometry is adapted to an optimal target bicycle geometry that was determined or defined for efficient driving of the bicycle 1 . Thus, in addition to improving the well-being of the cyclist and possibly safety, the efficiency of the driving operation can also be increased. However, the third pressure sensors 20 can be dispensed with to simplify the assistance system 11, in particular if the assistance system 11 is set up exclusively to optimize the well-being of the cyclist in accordance with the above statements.

BezugszeichenlisteReference List

11
Mobiles Fahrradmobile bike
22
RahmenFrame
33
Sattelsaddle
44
Lenkerhandlebars
4a4a
Lenkervorbauhandlebar stem
55
Lenkergriffhandlebar grip
66
Vorderradfront wheel
77
Hinterradrear wheel
88th
Tretlagerantriebbottom bracket drive
99
Erstes PedalFirst pedal
1010
Zweites PedalSecond pedal
1111
Assistenzsystemassistance system
1212
Erster DrucksensorFirst pressure sensor
1313
Zweiter DrucksensorSecond pressure sensor
1414
Erster AktuatorFirst actuator
1515
Zweiter AktuatorSecond actuator
1616
Steuereinrichtungcontrol device
1717
Cloud-Sensor-SchnittstelleCloud Sensor Interface
1818
Cloudcloud
1919
Sensorik zur Umfeldüberwachung des FahrradesSensors for monitoring the surroundings of the bicycle
2020
Dritter DrucksensorThird pressure sensor
2121
KetteChain
2222
Kettenritzelsprocket
2323
Radar-Sensorradar sensor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • EP 3945009 A1 [0004]EP 3945009 A1 [0004]

Claims (15)

Verfahren zur Anpassung einer Fahrradgeometrie eines mobilen Fahrrades (1), das Fahrrad (1) umfassend ein Assistenzsystem (11) mit - mindestens einem in einem Sattel (3) integrierten ersten Drucksensor (12), - mindestens einem in mindestens einem Lenkergriff (5) integrierten zweiten Drucksensor (13), - mindestens einem ersten Aktuator (14) zur adaptiven Positionsverstellung des Sattels (3) in Bezug auf einen Rahmen (2) des Fahrrades (1), und - mindestens einem zweiten Aktuator (15) zur adaptiven Positionsverstellung eines Lenkervorbaus (4a) eines Lenkers (4) des Fahrrades (1) in Bezug auf den Rahmen (2), wobei anhand der Sensordaten des ersten zumindest einen ersten Drucksensors (12) und des zumindest einen zweiten Drucksensors (13) mittels eines Kl-basierten Algorithmus eine Gefährdungsanalyse über das Wohlbefinden eines auf dem Fahrrad (1) sitzenden Fahrradfahrers durchgeführt wird, um eine aktuelle Gefährdungsstufe sowie eine optimale Fahrradgeometrie zu ermitteln, wobei, wenn die aktuelle Gefährdungsstufe einen Grenzwert übersteigt, mittels einer Steuereinrichtung (16) des Fahrrades (1) Befehlssignale an den ersten und/oder zweiten Aktuator (14, 15) übermittelt werden, um die Fahrradgeometrie an die ermittelte optimale Fahrradgeometrie anzupassen.Method for adjusting a bicycle geometry of a mobile bicycle (1), the bicycle (1) comprising an assistance system (11). - at least one first pressure sensor (12) integrated in a saddle (3), - at least one second pressure sensor (13) integrated in at least one handlebar grip (5), - At least one first actuator (14) for adaptively adjusting the position of the saddle (3) in relation to a frame (2) of the bicycle (1), and - at least one second actuator (15) for adaptively adjusting the position of a handlebar stem (4a) of a handlebar (4) of the bicycle (1) in relation to the frame (2), with the sensor data from the first at least one first pressure sensor (12) and the at least one second pressure sensor (13) using a Kl-based algorithm, a risk analysis is carried out on the well-being of a cyclist sitting on the bicycle (1) in order to determine a current risk level and an optimal bicycle geometry, with the current risk level exceeding a limit value , Command signals are transmitted to the first and/or second actuator (14, 15) by means of a control device (16) of the bicycle (1) in order to adapt the bicycle geometry to the optimal bicycle geometry determined. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Anpassung der Fahrradgeometrie die Einstellung einer Sattelneigung und/oder einer Sattelhöhe in Bezug auf den Rahmen (2) des Fahrrades (1) und/oder einer Verschiebung des Sattels (3) in Längsrichtung des Fahrrades (1) umfasst.procedure after claim 1 , wherein the adjustment of the bicycle geometry includes the setting of a saddle inclination and/or a saddle height in relation to the frame (2) of the bicycle (1) and/or a displacement of the saddle (3) in the longitudinal direction of the bicycle (1). Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Anpassung der Fahrradgeometrie die Einstellung einer Position und/oder eines Winkels des Lenkervorbaus (4a) in Bezug auf den Rahmen (2) des Fahrrades (1) umfasst.procedure after claim 1 or claim 2 , wherein the adjustment of the bicycle geometry includes the setting of a position and/or an angle of the handlebar stem (4a) in relation to the frame (2) of the bicycle (1). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der KI-basierte Algorithmus auf der Steuereinrichtung (16) des Fahrrades (1) hinterlegt ist.Method according to one of the preceding claims, wherein the AI-based algorithm is stored on the control device (16) of the bicycle (1). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Sensordaten der Drucksensoren (12, 13) über eine Cloud-Sensor-Schnittstelle (17) an eine Cloud (18) übermittelt werden, wobei der KI-basierte Algorithmus zur Durchführung der Gefährdungsanalyse auf der Cloud (18) hinterlegt ist.Procedure according to one of Claims 1 until 3 , the sensor data from the pressure sensors (12, 13) being transmitted to a cloud (18) via a cloud sensor interface (17), the AI-based algorithm for carrying out the risk analysis being stored on the cloud (18). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mittels einer Sensorik (19) zur Umfeldüberwachung des Fahrrades (1) das Umfeld des Fahrrades (1) überwacht wird, wobei die Gefährdungsanalyse über das Wohlbefinden des Fahrradfahrers zusätzlich anhand der Sensordaten der Sensorik (19) zur Umfeldüberwachung mittels des KI-basierten Algorithmus durchgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, the surroundings of the bicycle (1) being monitored by means of a sensor system (19) for monitoring the surroundings of the bicycle (1), the risk analysis relating to the well-being of the cyclist also using the sensor data from the sensors (19) for monitoring the surroundings is carried out using the AI-based algorithm. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Assistenzsystem (11) ferner mindestens einen in wenigstens einem Pedal (9, 10) des Fahrrades (1) integrierten dritten Drucksensor (20) umfasst, wobei anhand der Sensordaten des zumindest einen dritten Drucksensors (20) mittels des KI-basierten Algorithmus eine Kraftübertragungsanalyse durchgeführt wird, um eine aktuelle Kraftübertragung auf das wenigstens eine Pedal (9, 10) zu ermitteln, wobei, wenn die aktuelle Kraftübertragung einen ersten Grenzwert unterschreitet und/oder einen zweiten Grenzwert überschreitet, mittels der Steuereinrichtung (16) des Fahrrades (1) Befehlssignale an den ersten und/oder zweiten Aktuator (14, 15) übermittelt werden, um die Fahrradgeometrie an die für einen effizienten Antrieb des Fahrrades (1) optimale Kraftübertragung anzupassen.Method according to one of the preceding claims, wherein the assistance system (11) further comprises at least one third pressure sensor (20) integrated in at least one pedal (9, 10) of the bicycle (1), wherein based on the sensor data of the at least one third pressure sensor (20) a power transmission analysis is carried out using the AI-based algorithm in order to determine a current power transmission to the at least one pedal (9, 10), wherein if the current power transmission falls below a first limit value and/or exceeds a second limit value, the control device ( 16) of the bicycle (1) command signals are transmitted to the first and/or second actuator (14, 15) in order to adapt the bicycle geometry to the optimal power transmission for an efficient drive of the bicycle (1). Assistenzsystem (11) zur Anpassung einer Fahrradgeometrie eines mobilen Fahrrades (1), umfassend - mindestens einem in einem Sattel (3) integrierten ersten Drucksensor (12), - mindestens einem in mindestens einem Lenkergriff (5) integrierten zweiten Drucksensor (13), - mindestens einem ersten Aktuator (14) zur adaptiven Positionsverstellung des Sattels (3) in Bezug auf einen Rahmen (2) des Fahrrades (1), und - mindestens einem zweiten Aktuator (15) zur adaptiven Positionsverstellung eines Lenkervorbaus (4a) eines Lenkers (4) des Fahrrades (1) in Bezug auf den Rahmen (2), wobei anhand der Sensordaten des zumindest einen ersten Drucksensors (12) und des zumindest einen zweiten Drucksensors (13) mittels eines Kl-basierten Algorithmus eine Gefährdungsanalyse über das Wohlbefinden eines auf dem Fahrrad (1) sitzenden Fahrradfahrers durchführbar ist, um eine aktuelle Gefährdungsstufe sowie eine optimale Fahrradgeometrie zu ermitteln, wobei, wenn die aktuelle Gefährdungsstufe einen Grenzwert übersteigt, mittels einer Steuereinrichtung (16) des Fahrrades (1) Befehlssignale an den ersten und/oder zweiten Aktuator (14, 15) übermittelbar sind, um die Fahrradgeometrie an die ermittelte optimale Fahrradgeometrie anzupassen.Assistance system (11) for adjusting a bicycle geometry of a mobile bicycle (1), comprising - at least one first pressure sensor (12) integrated in a saddle (3), - at least one second pressure sensor (13) integrated in at least one handlebar grip (5), - At least one first actuator (14) for adaptively adjusting the position of the saddle (3) in relation to a frame (2) of the bicycle (1), and - at least one second actuator (15) for adaptively adjusting the position of a handlebar stem (4a) of a handlebar (4) of the bicycle (1) in relation to the frame (2), with the sensor data from the at least one first pressure sensor (12) and the at least a second pressure sensor (13) using a Kl-based algorithm, a risk analysis can be carried out on the well-being of a cyclist sitting on the bicycle (1) in order to determine a current risk level and an optimal bicycle geometry, wherein if the current risk level exceeds a limit value, command signals can be transmitted to the first and/or second actuator (14, 15) by means of a control device (16) of the bicycle (1) in order to adapt the bicycle geometry to the determined optimal bicycle geometry. Assistenzsystem (11) nach Anspruch 8, wobei der Ki-basierte Algorithmus auf der Steuereinrichtung (16) des Fahrrades (1) hinterlegt ist.Assistance system (11) after claim 8 , wherein the Ki-based algorithm is stored on the control device (16) of the bicycle (1). Assistenzsystem (11) nach Anspruch 8, wobei die Steuereinrichtung (16) des Fahrrades (1) dazu eingerichtet ist, über eine Cloud-Sensor-Schnittstelle (17) mit einer Cloud (18) verbunden oder verbindbar zu sein, wobei die Sensordaten der Drucksensoren (12, 13) über die Cloud-Sensor-Schnittstelle (17) an die Cloud (18) übermittelbar sind, wobei der Kl-basierte Algorithmus zur Durchführung der Gefährdungsanalyse auf der Cloud (18) hinterlegt ist.Assistance system (11) after claim 8 , wherein the control device (16) of the bicycle (1) is set up to be connected to a cloud (18) via a cloud sensor interface (17). or to be connectable, wherein the sensor data of the pressure sensors (12, 13) can be transmitted to the cloud (18) via the cloud sensor interface (17), the AI-based algorithm for carrying out the risk analysis on the cloud (18) is deposited. Assistenzsystem (11) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, ferner umfassend eine Sensorik (19) zur Umfeldüberwachung des Fahrrades (1), wobei die Gefährdungsanalyse über das Wohlbefinden des Fahrradfahrers anhand der Sensordaten der Sensorik (19) zur Umfeldüberwachung mittels des KI-basierten Algorithmus durchgeführt wird, um die aktuelle Gefährdungsstufe über das Wohlbefinden des Fahrradfahrers zu ermitteln.Assistance system (11) according to one of Claims 8 until 10 , further comprising a sensor (19) for monitoring the surroundings of the bicycle (1), the risk analysis of the well-being of the cyclist being carried out using the sensor data from the sensors (19) for monitoring the surroundings using the AI-based algorithm, in order to determine the current risk level via well-being identify the cyclist. Assistenzsystem (11) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, ferner umfassend mindestens einen in wenigstens einem Pedal (9, 10) des Fahrrades (1) integrierten dritten Drucksensor (20) umfasst, wobei anhand der Sensordaten des zumindest einen dritten Drucksensors (20) mittels des KI-basierten Algorithmus eine Kraftübertragungsanalyse durchführbar ist, um eine aktuelle Kraftübertragung auf das wenigstens eine Pedal (9, 10) zu ermitteln, wobei, wenn die aktuelle Kraftübertragung einen ersten Grenzwert unterschreitet und/oder einen zweiten Grenzwert überschreitet, mittels der Steuereinrichtung (16) des Fahrrades (1) Befehlssignale an den ersten und/oder zweiten Aktuator (14, 15) übermittelbar sind, um die Fahrradgeometrie an die für einen effizienten Antrieb des Fahrrades (1) optimale Kraftübertragung anzupassen.Assistance system (11) according to one of Claims 8 until 10 , further comprising at least one third pressure sensor (20) integrated in at least one pedal (9, 10) of the bicycle (1), wherein a force transmission analysis can be carried out using the sensor data of the at least one third pressure sensor (20) using the AI-based algorithm, to determine a current power transmission to the at least one pedal (9, 10), if the current power transmission falls below a first limit value and/or exceeds a second limit value, the control device (16) of the bicycle (1) sends command signals to the first and/or the second actuator (14, 15) in order to adapt the bicycle geometry to the optimal power transmission for an efficient drive of the bicycle (1). Computerprogrammprodukt, enthaltend maschinenlesbare Anweisungen, die, wenn sie auf einem Computer, und/oder auf einer Steuereinrichtung (16) ausgeführt werden, den Computer und/oder die Steuereinrichtung (16) zu einer Bedienungslogik des Assistenzsystems (11) nach einem der Ansprüche 8 bis 12 aufwerten, und/oder dazu veranlassen, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 auszuführen.Computer program product containing machine-readable instructions which, when executed on a computer and/or on a control device (16), convert the computer and/or the control device (16) into an operating logic of the assistance system (11) according to one of Claims 8 until 12 enhance, and / or cause a method according to one of Claims 1 until 7 to execute. Bereitstellungsvorrichtung für das Computerprogrammprodukt nach Anspruch 13, wobei die Bereitstellungsvorrichtung das Computerprogrammprodukt speichert und/oder bereitstellt.Provisioning device for the computer program product Claim 13 , wherein the provision device stores and/or provides the computer program product. Mobiles Fahrrad (1), umfassend einen Rahmen (2), einen daran angeordneten, verstellbaren Sattel (3), einen Lenker (4) mit an einem verstellbaren Lenkervorbau (4a) angeordneten Lenkergriffen (5), zumindest ein Vorderrad (6) sowie zumindest ein Hinterrad (7), wobei das Vorderrad (6) und/oder das Hinterrad (7) zumindest mittelbar mit einem Tretlagerantrieb (8) antriebswirksam verbunden ist, wobei der Tretlagerantrieb (8) mit einem ersten Pedal (9) und einem zweiten Pedal (10) wirkverbunden ist, das Fahrrad (1) ferner umfassend ein Assistenzsystem (11) nach einem der Ansprüche 8 bis 12.Mobile bicycle (1), comprising a frame (2), an adjustable saddle (3) arranged thereon, handlebars (4) with handlebar grips (5) arranged on an adjustable handlebar stem (4a), at least one front wheel (6) and at least a rear wheel (7), the front wheel (6) and/or the rear wheel (7) being drivingly connected at least indirectly to a bottom bracket drive (8), the bottom bracket drive (8) having a first pedal (9) and a second pedal ( 10) is operatively connected, the bicycle (1) further comprising an assistance system (11) according to one of Claims 8 until 12 .
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