IT201800002996A1 - Sistema di valutazione delle prestazioni di un ciclista in funzione della sua posizione sulla sella - Google Patents
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Description
“SISTEMA DI VALUTAZIONE DELLE PRESTAZIONI DI UN CICLISTA IN FUNZIONE DELLA SUA POSIZIONE SULLA SELLA”
DESCRIZIONE
Campo tecnico
La presente invenzione riguarda il campo dei dispositivi per migliorare le prestazioni dei ciclisti, e più in particolare ha per oggetto un sistema di valutazione delle prestazioni di un ciclista in funzione della sua posizione sulla sella, in particolare durante un utilizzo reale della bicicletta..
Stato della tecnica
Come è noto, le prestazioni di un ciclista sono particolarmente dipendenti dalla sua postura durante la pedalata.
Infatti, il ciclista, durante la marcia, effettua un movimento ritmico e ripetuto nel tempo in una particolare posizione.
La posizione assunta in bici prevede una flessione del tronco, un‘ estensione del collo e della testa, un lavoro dinamico degli arti inferiori e un lavoro statico degli arti superiori.
Per riuscire ad ottimizzare questo lavoro i muscoli devono attivarsi in equilibrio tra loro, in questo modo è possibile ottenere la stabilità necessaria delle articolazioni e una spinta ottimale sul pedale.
La postura del soggetto influenza sia il comfort che la resa del gesto atletico, poiché la funzione di un’articolazione è determinata dalla posizione e dai muscoli che agiscono su di essa.
In particolare, la potenza espressa ai pedali dal ciclista è particolarmente dipendente dalla postura. Sono noti decine di metodi e studi biomeccanici che mettono in correlazione la postura alla potenza espressa ai pedali dal ciclista. Tali metodi e studi sono perlopiù realizzati in laboratorio e prevedono l’analisi della postura del ciclista durante la pedalata su una bicicletta statica, ad esempio, tra gli altri, un’analisi visiva attraverso sistemi di visione, e la rilevazione della potenza espressa ai pedali di tale bicicletta.
Tali metodi e studi possono essere anche molto precisi e sofisticati ma presentano l’inconveniente della necessità di personale esperto nell’applicazione del particolare metodo, e di una attrezzatura particolarmente sofisticata, nonché dell’inevitabile problema della carenza di informazioni tratte dall’esperienza reale, verificata fuori dal laboratorio, ovvero su strada.
Scopo e sommario dell’invenzione
Scopo della presente invenzione è quello di risolvere gli inconvenienti lamentati nei metodi e studi di valutazione delle performances di un ciclista.
Pertanto, importante scopo della presente invenzione è quello di mettere a punto un sistema di valutazione delle prestazioni di un ciclista che possa essere utilizzato con dati reali presi direttamente durante una sessione di attività su strada, consentendo al ciclista di operare dei cambiamenti sulla propria modalità di stare in bicicletta e scaricare la potenza ai pedali.
All’interno di ciò, altro importante scopo della presente invenzione è quello di mettere a punto un sistema di valutazione delle prestazioni che possa essere studiato dal ciclista sia in tempo reale, durante una sessione di corsa su strada, sia in un secondo momento.
Ancora un importante scopo della presente invenzione è quello di mettere a punto un sistema di valutazione delle prestazioni che sia semplice da utilizzare per il ciclista.
Questi ed altri scopi, che saranno più chiari in seguito, sono raggiunti con un sistema di valutazione delle prestazioni di un ciclista in funzione della sua posizione sulla sella, comprendente
- una pluralità di primi sensori posti in zone predeterminate sotto la superfice superiore della sella a contatto con il ciclista, atti a misurare il carico del peso del ciclista in dette zone predeterminate,
- una prima piattaforma inerziale funzionalmente associata alla sella, atta a rilevarne inclinazioni, spostamenti, accelerazioni,
- almeno un complesso per la misurazione di potenza, da associare ad un rispettivo piede del ciclista, comprendente:
• un soletto o intersuola di calzatura comprendente almeno un secondo sensore atto a misurare la pressione del piede sul soletto o intersuola esercitata del ciclista durante la pedalata,
• una seconda piattaforma inerziale funzionalmente associata al soletto o intersuola o altra parte della calzatura del ciclista, atta a rilevarne inclinazioni, spostamenti, accelerazioni, velocità angolari,
- un dispositivo elettronico di gestione delle informazioni provenienti dai sensori e dalla prima e seconda piattaforma inerziale,
- mezzi di comunicazione senza fili rispettivamente tra i sensori, la prima piattaforma inerziale, la seconda piattaforma inerziale, e il dispositivo elettronico,
- un programma elettronico atto a calcolare, sulla base delle informazioni provenienti dai sensori e dalla prima e seconda piattaforma inerziale, la potenza espressa sul soletto o intersuola dal ciclista e atto a mettere in relazione la potenza calcolata con la posizione del carico del peso del ciclista sulla sella e/o con l’inclinazione laterale della sella e/o con la pendenza della strada,
- uno schermo atto a mostrare al ciclista, in tempo reale, o in un secondo momento, uno o più dei seguenti parametri: a) la potenza espressa sul soletto o intersuola dal ciclista, da almeno un arto inferiore, preferibilmente da entrambi, b) l’inclinazione laterale della sella/bicicletta, c) la pendenza della strada, d) la posizione del carico del peso del ciclista sulla sella, e) la potenza espressa in funzione della posizione del carico del peso del ciclista sulla sella, e/o della pendenza della strada e/o dell’inclinazione laterale della sella/bicicletta, f) la velocità della bicicletta.
Preferibilmente, sono presenti due complessi formati ciascuno da un detto soletto o intersuola con detto almeno un secondo sensore, e da detta seconda piattaforma inerziale, uno per ciascun piede del ciclista, per valutare la potenza espressa separatamente dai due arti inferiori.
Con tale sistema associato alla biciletta, il ciclista è in grado di valutare la sua posizione sulla sella (valutata mediante i primi sensori di pressione) nel tempo e di vedere come varia la potenza espressa ai pedali (misurata tramite le calzature sensorizzate) nel medesimo intervallo temporale, correlando di fatto posizione e potenza. Inoltre, nel caso preferito della misura della potenza espressa da entrambi gli arti inferiori, con tale sistema il ciclista può valutare l'eventuale asimmetria degli arti inferiori e apportare correzioni posturali. Tali valutazioni possono essere effettuate e verificate anche direttamente durante la sessione di corsa su strada, ottenendo così delle informazioni particolarmente realistiche e, di conseguenza, particolarmente utili per ottimizzare l’azione di pedalata (postura e carico applicato ai pedali).
Preferibilmente, il programma elettronico è caricato sul dispositivo elettronico. Quest’ultimo è opportunamente fissato alla biciletta utilizzata dal ciclista, come ad esempio sul manubrio, o può essere portato addosso al corpo del ciclista, ad esempio su una tasca fissata al polso, o al braccio, o al vestiario, o in uno zainetto.
In tal modo, il ciclista ha la possibilità di monitorare in continuo le proprie prestazioni e postura durante la corsa, oppure verificarle una volta ritornato a casa.
Preferibilmente, il dispositivo elettronico può essere un telefono tipo smartphone, un tablet o simile.
E’ chiaro che anche altri tipologie di dispositivi elettronici possono essere utilizzati. Opportunamente però, come sopra evidenziato, il dispositivo elettronico preferibilmente comprende uno schermo per consentire al ciclista di vedere le informazioni e/o i calcoli e/o le elaborazioni associate al, o effettuate dal, dispositivo elettronico stesso.
Come già accennato, il sistema preferibilmente può comprendere un secondo dispositivo elettronico non associato direttamente al ciclista o alla bicicletta, il quale è operativamente connettibile al dispositivo elettronico e sul quale sono scaricabili in un secondo momento le informazioni provenienti dai sensori sulla sella e sulla calzatura dalle due piattaforme inerziali. Ad esempio, tale secondo dispositivo elettronico può essere un personal computer a cui, tramite cavo, oppure mediante trasmissione senza fili tipo wifi o Bluetooth o altro, viene connesso il primo dispositivo elettronico portato dal ciclista, per scaricare i dati memorizzati in esso.
Preferibilmente, i primi sensori sono integrati nel corpo della sella. In tal modo, vantaggiosamente, i sensori saranno sempre posizionati nella medesima posizione e consentiranno misurazioni precise e costanti. Inoltre, l’integrazione dei sensori nella sella consente di non dover allestire ogni volta la bicicletta con i vari componenti del sistema.
Preferibilmente, questi primi sensori associati alla sella sono di tipo resistivo.
Opportunamente, anche la prima piattaforma inerziale è integrata o fissata alla sella. Ciò consente di avere, in un unico oggetto (la sella appunto), tutta la componentistica elettronica che va fissata necessariamente alla bicicletta, con gran risparmio di tempo per la messa in opera del sistema.
Più in particolare, preferibilmente, la sella comprende un primo apparato elettronico di gestione dei primi sensori e della prima piattaforma inerziale (come ad esempio una scheda elettronica), il quale comprende anche rispettivi mezzi di trasmissione senza fili, come ad esempio tecnologia Bluetooth, Wi-Fi o simile; preferibilmente i primi sensori sono connessi via cavo a tale primo apparato elettronico; opportunamente, la prima piattaforma inerziale è integrata nel primo apparato elettronico; preferibilmente i mezzi di trasmissione senza fili del primo apparato elettronico consentono la trasmissione delle informazioni dei primi sensori e della prima piattaforma inerziale al dispositivo elettronico.
Preferibilmente, le calzature sono del tipo con sistema di aggancio ai pedali (preferibilmente di tipo aggancio/sgancio rapido), che consente di avere una struttura rigida pedale-calzatura.
Preferibilmente, rispettivi di detti mezzi di comunicazione senza fili, come ad esempio tecnologia Bluetooth, Wi-Fi o simile, e la seconda piattaforma inerziale, sono integrati nella calzatura del ciclista.
Più in particolare, preferibilmente, la calzatura comprende un secondo apparato elettronico di gestione dell’almeno un secondo sensore e detti rispettivi mezzi di trasmissione senza fili (come ad esempio una scheda elettronica). Opportunamente, l’almeno un secondo sensore può essere connesso via cavo al secondo apparato elettronico; preferibilmente la seconda piattaforma inerziale è integrata con il secondo apparato elettronico.
Sul soletto, o sull’intersuola della calzatura, può essere presente uno o più secondi sensori, ad esempio di tipo resistivo, uguali ad esempio ai primi sensori associati alla sella.
In pratica, opportunamente, la calzatura (o, più preferibilmente, entrambe le calzature) è già pronta per il suo utilizzo ed è sufficiente calzarla da parte del ciclista per poter operare nel sistema secondo l’invenzione.
Le connessioni via cavo, nella presente descrizione, devono essere intese nel modo più ampio possibile, ovvero comprendere veri e propri cablaggi consistenti in cavi, oppure costituiti da piste conduttive stampate su schede (od un mix di questi).
In pratica, in una possibile configurazione base preferita, il sistema risulta formato da una sella sensorizzata con elettronica integrata, un paio di calzature sensorizzate ed un dispositivo elettronico che riceve le informazioni dalla sella e dalle calzatura e le elabora per mostrarle al ciclista durante la corsa e/o in un secondo momento.
Sullo schermo, da un punto di vista degli output rappresentabili al ciclista, può essere rappresentato, oltre ai parametri già sopra evidenziati, almeno una sagoma in pianta semplificata della sella sulla quale sono indicati i valori del carico del peso del ciclista in un dato momento o intervallo di tempo.
Preferibilmente, tale sagoma è suddivisa in almeno tre aree, preferibilmente fasce trasversali, ed in particolare un’area anteriore della sella, un’area centrale, eventualmente divisa in due sotto aree, ed un’area posteriore. Sullo schermo può pertanto essere rappresentata l’area di sella maggiormente sollecitata dal peso del ciclista in un dato momento o intervallo di tempo. In combinazione a ciò, oppure in modo alternativo, su tale sagoma della sella può essere rappresentata una mappa isometrica del carico del peso del ciclista in un dato momento o intervallo di tempo.
Sempre sullo schermo, possono essere rappresentati grafici, o valori numerici, che mostrano la velocità della bici nel tempo, l’inclinazione laterale della bicicletta, la pendenza della strada, la potenza sviluppata ai pedali (alle calzature) in dati istanti o intervalli di tempo, e/o una combinazione di tali parametri.
Tale configurazione degli output consente una facile ed immediata comprensione del carico distribuito sulla sella e della potenza espressa dal ciclista. Breve descrizione dei disegni
Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno maggiormente dalla descrizione di una sua forma di esecuzione preferita ma non esclusiva, illustrata a titolo indicativo e non limitativo nelle allegate tavole di disegni, in cui
la figura 1 rappresenta, in vista schematica, un ciclista su una bicicletta utilizzante un sistema secondo la presente invenzione;
la figura 2 rappresenta, in vista schematica, uno smartphone da utilizzare nel sistema secondo la presente invenzione;
la figura 3 rappresenta, in vista schematica, un esploso di una sella di un sistema secondo la presente invenzione;
la figura 4 rappresenta, in vista schematica, una sezione di una calzatura da utilizzare in un sistema secondo la presente invenzione;
le figure 5-7 rappresentano, in vista schematica, tre schemi delle forze applicate ai pedali per il calcolo della potenza applicata ai pedali in un sistema secondo la presente invenzione;
la figura 8 rappresenta, in vista schematica, un personal computer utilizzabile in un sistema secondo la presente invenzione.
Descrizione dettagliata di una forma realizzativa dell'invenzione
Con riferimento alle figure sopra citate, un sistema di valutazione delle prestazioni di un ciclista in funzione della sua posizione sulla sella, viene complessivamente indicato con il numero 10.
La bicicletta, a cui il sistema 10 è associato, viene complessivamente indicata con il numero 11. La sella della bicicletta è indicata con 12, il manubrio con 13 e i pedali con 14. Il ciclista viene indicato con la lettera C, mentre le calzature di questo sono indicate con il numero 15.
La sella 12 comprende una faccia superiore che definisce una superficie esterna superiore 16 dove siede il ciclista, ed una faccia inferiore 17, dove vi è la connessione con l’asta di supporto S della sella stessa.
Primi sensori 18 sono distribuiti sulla porzione superiore della sella, inferiormente alla sua superfice esterna (indicativamente in corrispondenza di tutta la superfice occupabile dal ciclista, ed almeno sulla sua area anteriore, posteriore e centrale). Ciascun primo sensore 18 è atto a rilevare la pressione del ciclista, ovvero è atto a rilevare il carico dovuto al peso del ciclista nella predeterminata zona in cui il sensore è presente. Ad esempio ciascun primo sensore di pressione 18 è di tipo piezoresistivo ed è stampato su un primo strato 19 di materiale flessibile (ad esempio con la stessa tecnica con cui si realizza un circuito stampato), disposto tra lo scavo rigido 12A e la porzione superiore morbida 12B della sella. Sopra tali sensori viene disposto un secondo strato 20 in materiale semiconduttore tipo velostat o stoffe piezoresistive. Quindi, sopra questo secondo strato 20 è presente lo stato esterno che definisce la superficie esterna superiore dove siede il ciclista. i sensori sono di tipo piezoresistivo, per cui, opponendo una pressione in maniera ortogonale rispetto alla superficie su cui è disposto il sensore, si ha una variazione della resistenza elettrica ai capi del sensore. Tale resistenza elettrica è proporzionale alla pressione esercitata.
Ciascun primo sensore 18 è operativamente connesso, tramite una pista conduttiva (non mostrata nelle figure), ad un primo apparato elettronico di gestione 21, che prevede ad esempio una scheda elettronica, disposto preferibilmente sulla parte inferiore della sella 12. Sulla scheda elettronica di tale primo apparato elettronico di gestione 21 è presente anche un modulo di trasmissione senza fili, come ad esempio un primo modulo Bluetooth, Wi-Fi o simile 30A.
A tale primo apparato elettronico di gestione 21 è operativamente connessa una prima piattaforma inerziale 22 (ad esempio del tipo IMU, comprendente un accelerometro a tre assi, un giroscopio a tre assi ed un magnetometro a tre assi), anch’essa disposta sotto la sella. Preferibilmente il primo apparato 21 e la prima piattaforma inerziale 22 costituiscono una unità comune disposta rigidamente sotto la sella. Pertanto, tale prima piattaforma inerziale 22, essendo rigidamente connessa alla sella, e quindi alla bicicletta, è in grado di valutare l’inclinazione laterale della bicicletta e la pendenza della strada.
In questo esempio, entrambe le calzature 15 del ciclista C sono dotati di rispettivi complessi di misurazione della potenza espressa, ed in particolare sono dotate di rispettive pluralità di secondi sensori 23 atti a misurare la pressione del piede durante la pedalata. Ciascuna calzatura 15 è preferibilmente fissata al rispettivo pedale 14 mediante dispositivo di aggancio/sgancio rapido di tipo noto D.
Opportunamente, i secondi sensori di pressione 23 (ma può essere presente un unico sensore di pressione per ciascuna calzatura) sono fissati su una parte del soletto interno 24 della rispettiva calzatura (sopra quest’ultimo può essere disposto un ulteriore soletto di pulizia, non mostrato nelle figure). Alternativamente, il secondo sensore di pressione 23 può essere integrato in una porzione dell’intersuola 15A. In forme realizzative ulteriori, il soletto 24 può essere estraibile dalla calzatura, ed essere utilizzato su qualsiasi calzatura.
Opportunamente, i secondi sensori di pressione 23 sono uguali ai primi sensori di pressione 18 e pertanto sono di tipo resistivo e stampati su rispettivi strati di materiale flessibile (ad esempio con la stessa tecnica con cui si realizza un circuito stampato) ed integrati nei soletti, con associazione a rispettivi strati in materiale semiconduttore.
A ciascuna calzatura 15 è associato un secondo apparato elettronico di gestione 25, che prevede ad esempio una scheda elettronica, disposto ad esempio su detto soletto 24 o in altro luogo della calzatura, come ad esempio entro la suola o posteriormente alla zona relativa al calcagno. Sulla scheda elettronica di tale secondo apparato elettronico di gestione 25 è presente anche un modulo di trasmissione senza fili, come ad esempio un secondo modulo Bluetooth, Wifi o simile 30B. Il secondo sensore 23 è connesso via cavo (o pista conduttiva stampata) al secondo apparato elettronico 25.
Una seconda piattaforma inerziale 26 (ad esempio del tipo IMU, comprendente un accelerometro a tre assi, un giroscopio a tre assi ed un magnetometro a tre assi) è integrata con il secondo apparato elettronico 25, ovvero è integrata nella rispettiva calzatura.
Il sistema 10 comprende inoltre un primo dispositivo elettronico di gestione delle informazioni provenienti, tramite dai primi e secondi sensori di pressione 18-23 e dalle prima e seconda piattaforma inerziale 22-26, quale ad esempio uno smartphone 27.
Su tale smartphone 27 è caricato un programma elettronico P atto a calcolare, sulla base delle informazioni provenienti dai primi e secondi sensori di pressione 18-23 e dalle prima e seconda piattaforma inerziale 22-26, la potenza espressa dagli arti inferiori del ciclista C sui pedali attraverso le suddette calzature 15, ed atto a mettere in relazione tale potenza calcolata con la posizione del carico del peso del ciclista sulla sella, con l’inclinazione laterale della sella e con la pendenza della strada. Tale programma elettronico è in grado anche di calcolare asimmetrie nella spinta sui pedali e correlarle alla postura. Tali informazioni, memorizzate nello smartphone 27, sono quindi visualizzabili sul suo schermo 28, tutte insieme o secondo un ordine prestabilito.
La potenza espressa dagli arti inferiori del ciclista C sui pedali attraverso le suddette calzature 15 è calcolata grazie ai secondi sensori di pressione 23 e la seconda piattaforma inerziale 26. Quest’ultima ha in particolare il duplice scopo di misurare l'orientamento della calzatura nello spazio (“roll”, “pitch” e “yaw”) e di misura la velocità tangenziale della pedalata.
Si prenda a riferimento la figura 5. La forza totale (Ftot) agente sul pedale è scomponibile in tre componenti. Trascurando la componente laterale (Fl) inefficace, le forze che agiscono sulla rotazione della pedivella 14A sono la forza radiale (Frd) e la forza tangenziale (Ftg). La componente radiale agisce parallelamente rispetto alla pedivella mentre quella tangenziale agisce con un angolo retto rispetto alla “pedivella”, dunque unicamente quest’ultima provoca il movimento circolare (di rotazione), mentre quella radiale finisce in attrito statico. Nella figura 5 sono rappresentate le forze che agiscono sul pedale durante una pedalata.
Dunque la potenza della pedalata è data dalla forza tangenziale per la velocità tangenziale, ossia: P=Ftg*Vtg.
Nel sistema oggetto dell'invenzione il secondo sensore di pressione 23 nella calzatura permette di misurare la forza perpendicolare al pedale, trascurando la componente parallela Fpx (si veda la figura 6).
Inoltre la calzatura agganciata al pedale non permette scivolamento trasversale. La relazione che lega la forza misurata dal secondo sensore 23 con la forza che permette la rotazione della pedivella (Ftg) è (figura 7): Ftg= Fp*cosβ.
Dunque la potenza sarà calcolata come P=Ftg*Vtg= |Fp|*|Vtg|*cos(β). In altre parole la potenza è il prodotto scalare tra il vettore forza, misurata dal secondo sensore di pressione e il vettore velocità tangenziale.
Il prodotto tra il modulo del vettore tangenziale e il cos(β) non è altro che la proiezione della velocità sul vettore forza Fp ossia la componente della velocità riportata sugli assi del pedale che coincidono con gli assi della seconda piattaforma inerziale (Vz).
La componente della velocità Vz è calcolato dall'integrazione dell'accelerazione tramite opportuni algoritmi, misurato sempre dalla seconda piattaforma inerziale integrata nella calzatura.
A questo vettore bisogna togliere sia la l'accelerazione di gravità (g) che la componente di accelerazione dovuta al moto della bicicletta (at).
Quest'ultima componente è calcolata mediante la prima piattaforma inerziale montata sulla sella.
Lo smartphone 27 può esser fissato ad esempio al manubrio della bici (come in figura 1), in modo tale che il ciclista possa vedere in tempo reale le suddette informazioni, ed in particolare la posizione sulla sella e la potenza espressa ai pedali nel medesimo istante, e possa correggere la postura di conseguenza.
Sullo schermo, da un punto di vista degli output rappresentabili al ciclista, per valutare la posizione del ciclista sulla sella valutata dai primi sensori di pressione, è presente una sagoma in pianta semplificata della sella 31, sulla quale sono indicati visivamente i valori del carico del peso del ciclista in un dato momento o intervallo di tempo.
Tale sagoma è suddivisa in tre aree, quali tre fasce trasversali separate nel loro mezzo, ed in particolare un’area posteriore 31A, un’area centrale suddivisa in due metà 31B, ed un’area anteriore 31C. A seconda della posizione della seduta del ciclista sulla sella, dove il carico è maggiore, verrà evidenziata una delle suddette aree. In pratica, sullo schermo viene rappresentata l’area di sella maggiormente sollecitata dal peso del ciclista in un dato momento o intervallo di tempo.
In combinazione a ciò, oppure in modo alternativo, su una analoga sagoma della sella 32 visualizzabile sullo schermo, può essere rappresentata una mappa isometrica 33 del carico del peso del ciclista in un dato momento o intervallo di tempo.
Sempre sullo schermo, sono rappresentati valori numerici K, che mostrano la velocità della bici nel tempo, l’inclinazione laterale della bicicletta, la pendenza della strada, la potenza sviluppata dall'arto destro, la potenza sviluppata dall'arto sinistro, la potenza sviluppata ai pedali (più precisamente alle calzature) in dati istanti o intervalli di tempo, e/o una combinazione di tali parametri, nonché grafici 34.
Ad esempio in figura 2, oltre ai valori numerici K, è mostrato un grafico H della carico sulla zona B (la zona attiva in quel momento) in funzione del tempo (sincronizzato con la mappatura delle sagome 31 e 33), con i valori istantanei G.
In altri esempi, possono essere realizzati grafici della potenza in funzione del tempo, correlati al carico sulle varie zone della sella e/o all’inclinazione laterale, pendenza e velocità.
Opportunamente, lo smartphone può anche essere portato addosso al corpo del ciclista, ad esempio su una tasca o in uno zainetto, e può essere consultato in un secondo momento, per verificare le informazioni relative alle performances indicate più sopra.
Ancor più opportunamente, il sistema 10 può comprendere un secondo dispositivo elettronico non associato direttamente al ciclista o alla bicicletta, come ad esempio un personal computer 40, il quale è operativamente connettibile allo smartphone via cavo o via Wi-Fi o Bluetooth o simile. Su tale personal computer 40 possono essere scaricati in un secondo momento le informazioni provenienti dai primi e secondi sensori e dalla prima e dalla seconda piattaforma inerziale, e possono venire analizzati da un programma elettronico P funzionalmente simile a quello presente sullo smartphone. Analogamente al caso dello smartphone, sullo schermo del computer 40 possono venire visualizzate le informazioni relative ai parametri indicati sopra. Nell’esempio di figura 8 sono statu aggiunti due grafici relativi alle due zone A e C non caricati.
E’ chiaro che in altre forme realizzative, il dispositivo elettronico può essere differente da uno smartphone, ed essere ad esempio semplicemente un dispositivo di ricezione e memorizzazione delle informazioni provenienti dai primi e secondi sensori e dalla prima e dalla seconda piattaforma inerziale, che vengono quindi scaricate successivamente sul computer 40, dove è presente il programma elettronico P che ne consente le analisi ed il calcolo dei parametri sopra indicati e la visualizzazione sul suo monitor.
E’ inteso che quanto illustrato rappresenta solo possibili forme di attuazione non limitative dell’invenzione, la quale può variare nelle forme e disposizioni senza uscire dall’ambito del concetto alla base dell’invenzione. L’eventuale presenza di numeri di riferimento nelle rivendicazioni allegate ha unicamente lo scopo di facilitarne la lettura alla luce della descrizione che precede e degli allegati disegni e non ne limita in alcun modo l’ambito di protezione.
Claims (14)
- “SISTEMA DI VALUTAZIONE DELLE PRESTAZIONI DI UN CICLISTA IN FUNZIONE DELLA SUA POSIZIONE SULLA SELLA” RIVENDICAZIONI 1) Sistema di valutazione delle prestazioni di un ciclista in funzione della sua posizione sulla sella, comprendente - una pluralità di primi sensori posti in zone predeterminate sotto la superfice superiore della sella a contatto con il ciclista, atti a misurare il carico del peso del ciclista in dette zone predeterminate, - una prima piattaforma inerziale funzionalmente associata a detta sella atta a rilevarne inclinazioni, spostamenti, accelerazioni, velocità angolari, - per almeno un piede del ciclista: • un soletto o intersuola di calzatura comprendente almeno un secondo sensore atto a misurare la pressione del piede sul soletto o intersuola esercitata del ciclista durante la pedalata, • una seconda piattaforma inerziale funzionalmente associata a detto soletto o intersuola o altra parte della calzatura del ciclista, atta a rilevarne inclinazioni, spostamenti, accelerazioni, velocità angolari, - un dispositivo elettronico di gestione delle informazioni provenienti da detti primi e secondi sensori e da dette prima e seconda piattaforma inerziale, - mezzi di comunicazione senza fili rispettivamente tra detti primi sensori, secondi sensori, prima piattaforma inerziale, seconda piattaforma inerziale, e detto dispositivo elettronico, - un programma elettronico atto a calcolare, sulla base delle informazioni provenienti da detti primi e secondi sensori e da dette prima e seconda piattaforma inerziale, la potenza espressa sul detto soletto o intersuola dal ciclista e atto a mettere in relazione detta potenza calcolata con la posizione del carico del peso del ciclista sulla sella e/o con l’inclinazione laterale della sella e/o con la pendenza della strada, - uno schermo atto a mostrare al ciclista, in tempo reale, o in un secondo momento, uno o più dei seguenti: detta potenza espressa sul detto soletto o intersuola dal ciclista, l’inclinazione laterale della sella/bicicletta, la pendenza della strada, la velocità della bicicletta, la posizione del carico del peso del ciclista sulla sella, detta potenza espressa in funzione della posizione del carico del peso del ciclista sulla sella, e/o della pendenza della strada e/o dell’inclinazione laterale della sella/bicicletta.
- 2) Sistema secondo la rivendicazione 1, in cui sono presenti due complessi formati ciascuno da un detto soletto o intersuola con detto almeno un secondo sensore, e da detta seconda piattaforma inerziale, uno per ciascun piede del ciclista, per valutare la potenza espressa separatamente dai due arti inferiori.
- 3) Sistema secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detto dispositivo elettronico è fissato alla biciletta utilizzata dal ciclista o è portato addosso al corpo del ciclista; detto programma elettronico essendo caricato su detto dispositivo elettronico.
- 4) Sistema secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detto dispositivo elettronico comprende uno schermo per consentire al ciclista di vedere le informazioni e/o i calcoli e/o le elaborazioni associate al, o effettuate dal, dispositivo elettronico stesso.
- 5) Sistema secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, comprendente un secondo dispositivo elettronico non associato direttamente al ciclista o alla bicicletta, il quale è operativamente connettibile a detto dispositivo elettronico e sul quale sono scaricabili in un secondo momento le informazioni provenienti da detti primi e secondi sensori e da dette prima e seconda piattaforma inerziale.
- 6) Sistema secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detta pluralità di sensori è integrata nel corpo della sella.
- 7) Sistema secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detta pluralità di sensori sono di tipo resistivo.
- 8) Sistema secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detta prima piattaforma inerziale è integrata o fissata alla sella.
- 9) Sistema secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detta sella comprende un primo apparato elettronico di gestione di detta pluralità di primi sensori e di detta prima piattaforma inerziale, il quale comprende anche rispettivi di detti mezzi di trasmissione senza fili; preferibilmente detti primi sensori sono connessi via cavo a detto primo apparato elettronico; preferibilmente detta prima piattaforma inerziale è integrata con detto primo apparato elettronico; preferibilmente i mezzi di trasmissione senza fili di detto primo apparato elettronico consentono la trasmissione delle informazioni di detti primi sensori e detta prima piattaforma inerziale.
- 10) Sistema secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi di comunicazione senza fili comprendono tecnologia Bluetooth, Wifi o simile.
- 11) Sistema secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detto dispositivo elettronico è un telefono tipo smartphone, un tablet o simile.
- 12) Sistema secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui rispettivi di detti mezzi di comunicazione senza fili e detta seconda piattaforma inerziale sono integrati nella calzatura del ciclista.
- 13) Sistema secondo la rivendicazione 12, in cui detta calzatura comprende un secondo apparato elettronico di gestione di detto almeno un secondo sensore e detti rispettivi mezzi di trasmissione senza fili; preferibilmente detto almeno un secondo sensore è connesso via cavo a detto secondo apparato elettronico; preferibilmente detta seconda piattaforma inerziale è integrata con detto secondo apparato elettronico.
- 14) Sistema secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui su detto schermo è rappresentabile almeno una sagoma in pianta semplificata della sella sulla quale sono indicati i valori del carico del peso del ciclista in un dato momento o intervallo di tempo; - preferibilmente detta sagoma essendo suddivisa in almeno tre aree, preferibilmente fasce trasversali, ed in particolare un’area anteriore della sella, un’area centrale, ed un’area posteriore, detto dispositivo elettronico evidenziando su detto schermo l’area di sella maggiormente sollecitata dal peso del ciclista in un dato momento o intervallo di tempo; e/o - preferibilmente su detta sagoma della sella è rappresentabile una mappa isometrica del carico del peso del ciclista in un dato momento o intervallo di tempo.
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8011242B2 (en) * | 2008-07-29 | 2011-09-06 | Garmin Switzerland Gmbh | System and device for measuring and analyzing forces applied by a cyclist on a pedal of a bicycle |
| WO2014100045A1 (en) * | 2012-12-17 | 2014-06-26 | Qi2 ELEMENTS II, LLC | Foot-mounted sensor systems for tracking body movement |
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