JP2019503938A - サイクリストに触覚フィードバックを送信することによって自転車の運転を補助するシステム - Google Patents

Abstract

サイクリストに触覚フィードバックを送信することによって自転車（１００）の運転を補助するシステム（１）であって、目標量の現在値（ｑ；ｖ）を検出する手段と、前記目標量の最適なプロファイルを、所定の経路に沿う自転車の空間的位置（ｘ）の関数として、または時間（ｔ）の関数として格納する、または格納可能であるメモリモジュール（７）であって、前記所定の経路に沿う前記自転車の現在の前記空間的位置（ｘ）に対応する、または現時点（ｔ）に対応する前記目標量の最適値（ｑｍａｘ；ｖｍａｘ）を供給するよう構成した、メモリモジュールと、前記目標量の前記現在値（ｑ；ｖ）と前記メモリモジュール（７）によって供給される前記目標量の前記最適値（ｑｍａｘ；ｖｍａｘ）との間の誤差を示す量（ｅｑ；ｅｖ）を確定するよう構成したコンパレータモジュール（８）と、振動を生成するのに適した、前記自転車（１００）の一部に適用可能なアクチュエータ（４）と、前記現在値（ｑ；ｖ）と前記目標量の前記最適値（ｑｍａｘ；ｖｍａｘ）との間の前記誤差（ｅｑ；ｅｖ）に基づいて、前記アクチュエータ（４）の振動周波数（ｆ）を確定するよう構成し、また、前記アクチュエータ（４）の指令信号を生成するよう構成し、これにより前記アクチュエータが前記振動周波数（ｆ）で振動する制御モジュール（５）であって、前記振動は前記サイクリストに前記触覚フィードバックを与える制御モジュールとを備える、システム。【選択図】図７

Description

本発明の目的は、触覚フィードバックを用いて自転車の運転を支援するシステム、特に、目標量（速度等の自転車の運動学的パラメータ、または、例えばサイクリストが供給した動力もしくはサイクリストの心拍数等の、サイクリストの労力に依存するパラメータのいずれか）についての情報をサイクリストに提供するのに適したシステムであって、サイクリストがシステムによって提供された情報に従って行動を変えることができるように、触覚フィードバック、特に振動によって、情報を提供するシステムを提供することである。

自転車のパラメータを能動的に制御するシステムが知られている。典型的な例は、車輪の１つがスリップした場合にブレーキに作用し、ブレーキを調整してスリップ状態を除去する、ブレーキ制御システムである。

受動的なブレーキ制御システムもまた提案されている。イタリア国特許出願第１０２０１５００００２５５１０号に、触覚フィードバックを提供するシステムが記載され、特に、振動を生成してサイクリストに車輪の１つのスリップ状態を警告し、または、自転車の初期の縦転を警告するシステムが記載されている。サイクリストが振動を感知すると、サイクリストはブレーキをかけ、ブレーキを調整する。前輪及び後輪の速度の同時モニタを必要とする前記システムは、やはり自転車のスリップまたは縦転の受動的な制御に制限される。

本発明の根底にある課題は、一般的な目標量の傾向に基づいて運転者が行動を変えることを可能にする、自転車の受動運転補助システムを利用可能にすることである。

この目的および他の目的は、請求項１に記載のサイクリストに触覚フィードバックを送信することによって自転車の運転を補助するシステムによって達成される。

前記システムは、例えばレーシングサイクリストがトレーニング中に、例えば主観的持久力の面または主観的パフォーマンスの面から限界に達するため使用することができ、或いは、例えば急な斜面または雨で濡れた路面の存在下で安全に自転車に乗りたいアマチュアサイクリストでさえも、使用することができる。

従属請求項は、本発明の可能で有利な実施形態を規定する。

本発明を一層明確に理解し、その利点を認識するために、図面を参照してその非限定的な例示的実施形態のいくつかを以下に説明する。

本発明の可能な実施形態による、サイクリストに触覚フィードバックを送信することによって自転車の運転を補助するシステムを設けた自転車の概略図である。 マウンテンバイクにおける、自転車のブレーキレバー上のシステムアクチュエータの可能な位置を示す概略図である。 レーシングバイクにおける、自転車のブレーキレバー上のシステムアクチュエータの可能な位置を示す概略図である。 本発明の可能な実施形態による、サイクリストに触覚フィードバックを送信することによって自転車の運転を補助するシステムのブロック図である。 所定の経路に沿う空間的位置ｘの関数としての目標速度ｖの可能な傾向を示す図である。 目標速度と有効速度との間の誤差ｅ_ｖに関連付けた触覚フィードバックとしての振動周波数ｆの可能な傾向を示す図である。 本発明の可能な他の実施形態による、サイクリストに触覚フィードバックを送信することによって自転車の運転を補助するシステムのブロック図である。 本発明の可能な他の実施形態による、サイクリストに触覚フィードバックを送信することによって自転車の運転を補助するシステムのブロック図である。 本発明の可能な他の実施形態による、サイクリストに触覚フィードバックを送信することによって自転車の運転を補助するシステムのブロック図である。 時間ｔの関数としての一般的な目標量ｑの可能な傾向を示す図である。 本発明の可能な実施形態による、触覚フィードバックを送信することによって自転車の運転を補助するシステムアクチュエータの電流制御用モジュールのブロック図である。 本発明の可能な実施形態による、触覚フィードバックを送信することによって自転車の運転を補助するシステムのアクチュエータの電流制御についての、基準周波数ｆ_ｒｅｆと基準電流Ｉ_ｒｅｆとの間の可能な相関を示す図である。

（発明の詳細な説明）
添付図面を参照しながら、本発明の可能で代替的ないくつかの実施形態による、サイクリストに触覚フィードバックを送信することによって自転車の運転を補助するシステムを詳細に説明する。更なる変形例は記載していないが、後述するように、可能である。

図１を参照し、参照番号１００を付した自転車を全体として示す。自転車１００は、例えば前輪と後輪とにそれぞれ対応する、第１の車輪１０１と第２の車輪１０２とを備える。ブレーキを少なくとも１つの車輪に関連付け、例えば、ハンドルバーに配置したレバーによって作動し得る。ブレーキシステムは、ケーブル等の機械的システムによって制御されるか、または油圧システムによって制御される、例えばＶブレーキまたはディスクブレーキ等、いかなる公知のタイプのものでよい。

自転車１００は、サイクリストに触覚フィードバックを送信することによって自転車の運転を補助するシステム１を備える。後で説明するように、システム１は目標量をモニタし、空間または時間における目標量の傾向に応じて、サイクリストに振動触覚フィードバックを提供し、これによりサイクリストは自らの行動を変える。前記のモニタされる目標量は異なる種類のものを使用することができ、そして結果として、異なるセットのセンサを自転車に取り付けることとなる。図３〜図６に示す例示的な実施形態では、システム１によってモニタされる目標量は自転車自体の速度である。図１に示す自転車に、システム１の前記実施形態に対応するセンサを備えつける。しかしながら、後に示すように、例えばサイクリストによって供給されるペダル踏力、またはサイクリストの心拍数等の異なる一般的な目標量ｑさえも代替的にモニタされ得る。この一般的状況を、図７〜図９に示す。

ここで、図３〜図６の例示的な場合を参照すると、モニタされる量が自転車の速度ｖである場合、システム１は、２つの車輪１０１および１０２の一方の角速度ωを測定するセンサ２を備える。例えば、図１では、センサ２を後輪１０２に関連付ける。センサ２は、前記角速度ωを示す信号を生成するのに適している。車輪の角速度ωを示す信号から開始し、センサ２を関連づける車輪がスリップしていないものと仮定して、ｖ＝ω・Ｒ（ただし、Ｒは車輪の半径である）の関係式を用いて、自転車速度ｖを確定することが一般的に可能である。

さらに、システム１は、自転車の縦方向の加速度ａｘ、横方向の加速度ａｙ、垂直方向の加速度ａｚ、ロール角速度ωｘ、ピッチ角速度ωｙ、およびヨー角速度ωｚのうちの少なくとも１つを測定するのに適し、また、これらを示す信号を生成するのに適した慣性測定ユニット１８をさらに備える。慣性測定ユニット１８は、センサ２によって提供される情報が真でない場合、例えばセンサ２自体を関連付ける車輪がスリップする場合に、自転車速度ｖを確定するのに役立ち得る。例えば、車輪速度から（
の関係式を用いて）得られる加速度を、慣性測定ユニットによって提供される縦方向の加速度と比較することが可能である。車輪がスリップしている場合、加速度ａは加速度ａｘと比較して異常値を有する。したがって、この異常値が車輪がスリップしていることを合図する場合、速度を、限られた時間間隔にわたる縦方向の加速度ａｘを積分することにより計算し得る。

さらに、後に示すように、本発明の変形例によれば、慣性測定ユニットを使用して所定の経路に沿う自転車の空間的位置を確定することができる。

システム１は、振動を生成するのに適したアクチュエータ４をさらに備える。例えば、アクチュエータ４は、回転時に振動を生成する偏心質量を備えてもよい。アクチュエータ４は、アクチュエータが振動すると当該振動がサイクリストに知覚されるように、自転車の一部に適用可能である。好ましくは、アクチュエータ４は１つの車輪のブレーキレバーに適用する。

それぞれマウンテンバイクのハンドルバーの詳細とレーシングバイクのハンドルバーの詳細とを示す、図２ａおよび図２ｂを参照すると、アクチュエータ４は、例えば、ブレーキレバー３３の後部に一般的に存在する溝３２の内側に収容することができる。アクチュエータ４を、例えば、図示していないハウジングであって、アクチュエータ４を大気中の作用因子から保護するために、また、サイクリストの手がアクチュエータ４自体に接触することを避けるために溝３２を閉じるよう構成したハウジングを有する溝３２の内側に配置することができる。溝３２のハウジングによって、アクチュエータ４はブレーキレバー３３と一体化される。アクチュエータ４に、電線３７によって電力供給し、また制御する。

アクチュエータ４は好ましくはブラシ付ＤＣタイプであり、後で説明するように、アクチュエータ４を電圧または電流で制御し得る。

アクチュエータ４の電力供給および操作のために、アクチュエータ４を好ましくはバッテリ２３に関連付ける。

ここで図３の実施形態を参照すると、システム１は、アクチュエータ４がある特定の振動周波数ｆで振動するように、アクチュエータ４に対し指令信号を発生するのに適した制御モジュール５を備える。振動周波数ｆの確定方法については後述する。

システム１は、所定の経路に沿う自転車の位置ｘを確定するモジュール６をさらに備える。事前に設定される、所定の経路に沿う位置は、例えば原点に関する座標（デカルト座標または極座標）であって、例えば経路自体の原点と一致し得る座標に基づいて確定することができる。経路の高度も考慮するために、座標は空間的であることが好ましい。所定の経路は、例えば、地図（例えば、グーグルマップ（Ｇｏｏｇｌｅ Ｍａｐｓ）または同様の地図等）上で定義可能な道路であってもよい。位置ｘを、例えば、自転車速度ｖを入力量として用いて、それ自体公知であるオドメトリに基づく適切なアルゴリズムによって確定し得る。これら公知のアルゴリズムによれば、所定の経路に沿う自転車の位置は、速度ｖの数値積分によって確定される。さらに、より正確な推定値のため、慣性測定ユニットからの信号を利用することも潜在的に可能である。実際、速度ｖの単純な積分から位置を確定することは、速度ｖの測定における誤差が小さいため、また、前記誤差が積分中に次第に累積されるため、不正確な推定値につながる。図示するように、慣性測定ユニット信号の使用により、速度のより正確な測定値を得ることが可能となり、これにより誤差の影響を受けにくくなる。さらに、加速度および角速度の測定により、所定の経路における各単一カーブの認識が可能となる。そして、慣性測定ユニットからの信号を、オドメトリに基づくアルゴリズムの代わりとして、またはオドメトリに基づくアルゴリズムに加えて、所定の経路に沿う自転車の位置を確定するために使用し、より正確な推定値を得ることができる。

システム１は、目標速度プロファイルを所定の経路に沿う位置の関数として格納し、または格納可能である、メモリモジュール７をさらに備える。例えば、進むべき経路が分かると、目標速度は全経路に沿う運転最大速度を示し得る。最大速度は、例えば、経路セグメントのスロープ状態、カーブの曲げ半径、アスファルトの種類、アスファルトの表面状態（乾燥状態または湿潤状態）を考慮して定義することができる。レーシングサイクリストは、例えば、自らのトレーニング用の目標速度（この場合、目標速度は到達限度を示し得る）を利用することができ、または代替的には、一般的に低いパフォーマンスレベルに達するが、危険な状況を回避しながら安全に経路に沿って運転したいアマチュアサイクリストが目標速度を利用することができる。図４は、所定の経路に沿う位置ｘの関数としての目標速度ｖ_ｍａｘの傾向の可能な例を示す。Ｆ＃１、Ｆ＃２およびＦ＃３の部分に対応するセグメントは、例えば目標速度が低下するカーブの存在下における制動を示す。目標速度の曲線は、ユーザが設定することもできるし、代替的に、サイクリストのニーズ（例えば、トレーニングモードまたは安全乗車モード）に基づいて、および経路特性（例えば、スロープ、カーブの曲げ半径、アスファルトのタイプ、乾燥路面状態または湿潤路面状態）に基づいて自動的に生成することもできる。

図３に戻ると、メモリモジュール７は、入力時にモジュール６によって提供される所定の経路に沿う現在位置ｘを受け、また、出力時に格納されたプロファイルに基づいて前記現在位置に対応する目標速度ｖ_ｍａｘを提供する。

システム１は、モジュール７によって提供される目標速度ｖ_ｍａｘと、利用可能なセンサによって検出される、所定の経路に沿う位置ｘにおける自転車の有効速度ｖとを比較するように構成したコンパレータモジュール８をさらに備える。比較値は、例えば、速度誤差ｅ_ｖとして以下のように表すことができる。
ｅ_ｖ＝（ｖ_ｍａｘ−ｖ）／ｖ_ｍａｘ

速度誤差ｅ_ｖは制御モジュール５内の入力量であり、制御モジュール５は前記速度誤差に応じて、アクチュエータ４が触覚フィードバックをサイクリストに送るため有すべき周波数ｆを確定し、また、アクチュエータ４のため対応する指令信号を生成する。その定義を考慮すると、速度誤差ｅ_ｖは、０〜１の範囲内（つまり、０％と１００％との間）のパーセンテージエラーとなる。

図５に、速度誤差ｅ_ｖの関数として、アクチュエータ周波数ｆの可能な傾向を示す。前記の例によれば、周波数ｆは０と最大値ｆ_ｍａｘとの間で変化する。誤差ｅ_ｖが負のとき、すなわち有効速度ｖが目標速度ｖ_ｍａｘよりも大きいとき、振動周波数は最大周波数ｆ_ｍａｘに等しい。実際にはこの状態は、最大危険に対応し、または最適状態のオーバーシュートに対応し、従ってサイクリストは高周波振動を知覚することになる。

反対に、誤差ｅ_ｖが正のとき、すなわち現在速度ｖが目標速度ｖ_ｍａｘよりも低いときには、振動周波数ｆは変調され、また、限界状況から離れる場合、すなわち有効速度ｖが目標速度ｖ_ｍａｘと比較して低下する場合には、速度誤差の閾値ｅ_ｖ ^＊に達して振動周波数ｆがヌルになるまで減少する傾向にある。図５に示す変形例によれば、有効速度ｖが目標速度ｖ_ｍａｘ付近にとどまる間、周波数ｆは一定であり、最大周波数ｆ_ｍａｘに等しい。そして周波数ｆは閾値ｅ_ｖ ^＊まで直線的に減し（曲線１２）、或いは、条件誤差ｅ_ｖヌルから開始して閾値ｅ_ｖ ^＊まで条件誤差ｅ_ｖが増加する間に最大値ｆ_ｍａｘから直線的に減少する（曲線１３）。他の変形例によれば、誤差ｅ_ｖが閾値ｅ_ｖ ^＊を下回っている間、周波数ｆは一定に維持され、最大周波数ｆ_ｍａｘに等しい（曲線１４）。

速度誤差ｅ_ｖについての定義に基づく閾値ｅ_ｖ ^＊は、０〜１の範囲の数（すなわち、０％と１００％との間）となる。例えば、閾値ｅ_ｖ ^＊が０．１（すなわち１０％）に等しい場合、周波数ｆはヌルとなり、したがって速度ｖが最適値ｖ_ｍａｘの０％と９０％との間である限り、アクチュエータは振動しない。速度ｖが最適値ｖ_ｍａｘの９０％を超える場合は、システムは前述の方法に従ってアクチュエータを振動させる。

図６に、本発明の可能な他の実施形態によるシステム１のブロック図を示す。図６のシステムは、位置ｘを確定するモジュール６の構成について、図３の実施形態によるシステムとは異なる。この場合、モジュール６はＧＰＳモジュールであり、ＧＰＳモジュール６自体によって検出した緯度（「ｌａｔ．」）、経度（「ｌｏｎｇ．」）および高度（「ｈ」）に応じて所定の経路に沿う自転車の位置ｘを確定するのに適している。前記実施形態によれば、自転車速度ｖを確定するために取る方法に応じて、慣性測定ユニット１８を任意に用いることができる。示した他のモジュールは、図３を参照して説明したモジュールに対応し、同様の方法で構成する。

これまで説明した実施形態では、システム１は有効速度ｖを、目標速度自体を自転車位置ｘに関連付ける所定のプロファイルに従って確定された目標速度ｖ_ｍａｘと比較する。

しかしながら、システム１は速度の代わりに異なる種類の目標量をモニタし、振動周波数ｆを確定してもよい。前記目標量を所定の経路に沿うそのような目標量の有効値と比較する。考慮する目標量に応じて、システム１は、速度センサおよび／または慣性測定ユニットとは異なる、そのような目標量を検出する手段を備えてもよい。

例えば、可能な代替目標量は、サイクリストによって供給される動力である。前記目標量は、サイクリストが自転車ペダルに及ぼすトルクとペダル自体の角速度との積によって与えられる。サイクリストの動力を測定するため、トルクを検出するセンサと、ペダルの角速度を検出するセンサとを用いることができる。この場合であっても、有効電力ｐを、所定の経路に沿う自転車位置ｘの関数としてプロファイルが予め定められている目標電力Ｐ_ｍａｘと比較する。触覚フィードバックは、目標電力Ｐ_ｍａｘと有効電力Ｐとの間の誤差ｅ_Ｐの関数となる。

スピードまたは動力の代わりとなる他の目標量は、サイクリスト自身に適用可能な特別な心拍センサによって検出可能である、サイクリストの心拍数である。明らかに、明記したものとは異なる目標量を考慮することは可能である。

図７に、最適なプロファイルが所定の経路に沿う位置ｘの関数として予め定められている、一般的な目標量ｑをモニタするよう構成したシステム１のブロック図を示す。この実施形態によれば、図３または図６の実施形態の記載に従って代替的に構成し得るモジュール６は、所定の経路に沿う自転車の位置ｘを確定する。所定の経路に沿う位置ｘの関数としての、一般的な目標量（前述のように、例えば自転車速度、サイクリストの動力または心拍数に対応し得るもの）の最適なプロファイルは、メモリモジュール７に格納される。メモリモジュール７は、次に、モジュール６によって確定された位置ｘに基づいて、位置ｘに対応する目標量ｑ_ｍａｘの最適値を提供する。コンパレータモジュール８は、目標量ｑの有効値をモジュール７によって提供される最適値ｑ_ｍａｘと比較し、誤差ｅ_ｑを確定する。誤差ｅ_ｑは以下のように定義することができる。
ｅ_ｑ＝（ｑ_ｍａｘ−ｑ）／ｑ_ｍａｘ

次に、制御モジュール５は、例えば、図３および図６の実施形態を参照して説明したロジックに従って、前記誤差ｅ_ｑに基づいてアクチュエータ振動周波数ｆを確定する。この場合でも、振動周波数を確定するため、目標量誤差の閾値ｅ_ｑ ^＊は、０〜１の範囲内（すなわち、０％と１００％との間）に設定し得る。

本発明の可能な他の変形例によれば、システム１は、所定の経路に沿う自転車の位置ｘを確定するモジュール６を有さなくてもよく、また、システム１は、一般的な目標量ｑの有効値（繰り返しとなるが、例えば、自転車速度、サイクリストのペダル踏力、サイクリストの心拍数）を、今回は所定の経路に沿う位置ｘの関数としてではなく、時間ｔの関数として定義した最適値ｑ_ｍａｘと比較するよう構成してもよい。前記可能な他の実施形態を、図８に概略的に示す。
当該変形例によれば、位置を確定するモジュールは存在せず、システム１は代替的にカウンタモジュール１１を備え、当該カウンタモジュール１１は、例えば、自転車で運転する経路の始端に対応し得る所定の時点からの時間ｔを測定する。目標量ｑ_ｍａｘの最適なプロファイルはメモリモジュール７に格納されるが、今回は目標量は位置ｘの関数ではなく時間ｔの関数である。前記プロファイルの一例を図９に示す。メモリモジュール７は、考慮する時点ｔに対応する最適値ｑ_ｍａｘを提供する。次に、システム１は、図７の実施形態を参照してした説明と同様に作動する。コンパレータモジュール８は、目標量ｑの有効値をモジュール７によって提供される最適値ｑ_ｍａｘと比較し、誤差ｅ_ｑを確定する。誤差ｅ_ｑは以下のように定義することができる。
ｅ_ｑ＝（ｑ_ｍａｘ−ｑ）／ｑ_ｍａｘ

次に、制御モジュール５は、例えば、図３および図６の実施形態を参照して説明したロジックに従って、前記誤差ｅ_ｑに基づいてアクチュエータ４の振動周波数ｆを確定する。この場合でも、振動周波数を確定するため、閾値ｅ_ｑ ^＊は０と１との間（すなわち、０％と１００％との間）に設定することができる。

本発明の前記変形例は、特に、サイクリストの努力を表す目標量をモニタするのに適している。例えば、目標量がペダル踏力または心拍数に対応する場合、最適な曲線を定義して、所定の時間間隔でサイクリストの努力を較正し、予測合計持続時間に対してサイクリストがすぐに疲れてしまうことを回避することができる。サイクリストが多くの努力をしすぎている場合（従って、サイクリストが過剰な動力を供給している場合、またはサイクリストの心拍数が早すぎる場合）、アクチュエータ４の振動は、サイクリストが努力を減らして最適値の範囲内に収まるようにしなければならないことをサイクリストに警告する。

アクチュエータ４を参照すると、代替的に、アクチュエータ４を電圧または電流で制御し得る。

アクチュエータ４を電圧制御する場合、確定した振動周波数によって、電源電圧を変更すれば十分である。従って、この変形例に基づいて、システム１は指令信号（この場合は、モジュール５によって供給される周波数ｆを示す信号）を入力に受けるアクチュエータ（図示せず）の電圧制御用のモジュールを備え、また、結果として、確定した振動周波数でアクチュエータが振動するように、適切な電圧をアクチュエータ４に供給する。

他の変形例によれば、アクチュエータ４を電流制御する場合、システム１は図１０に概略的に示すアクチュエータの電流制御用のモジュール３４を備える。

この変形例によれば、モジュール３４は、前述の方法によって確定され、また、この場合には基準周波数ｆ_ｒｅｆとして表される所望の振動周波数を示す入力信号を受ける。

モジュール３４は、静的マップが格納されるメモリモジュール３５を備える。前記マップは、基準振動周波数ｆ_ｒｅｆを基準電流Ｉ_ｒｅｆに関連付ける。前記静的マップの一例を図１１に示す。そして、メモリモジュール３５の出力時に、基準振動周波数ｆ_ｒｅｆに対応する基準電流Ｉ_ｒｅｆが得られる。

次に、モジュール３４は、アクチュエータ４の電流の閉ループ制御を実行する。この目的のため、モジュール３４は有効モータ電流Ｉを測定する電流センサを備え、当該有効モータ電流Ｉから、基準電流Ｉ_ｒｅｆと有効電流Ｉとの間の電流誤差ｅ_Ｉを確定することが可能である。

モジュール３４は、電流誤差ｅ_Ｉが最小になるように、すなわち有効電流Ｉが基準電流Ｉ_ｒｅｆの傾向を実質的に追従するように、アクチュエータ４に印加されるＤＣ（デューティサイクル）電圧を確定する電圧指令モジュール３６をさらに備える。この電流Ｉの設定により、アクチュエータ４は、基準周波数ｆ_ｒｅｆの傾向を追従する傾向にある有効周波数ｆで振動する。

この電流制御方法は、一般に、電圧制御方法よりも早い応答時間を保証し、また、アクチュエータ４に過大な電流が流れるのをさらに防止する。

本明細書および添付の特許請求の範囲において、システム１および「モジュール」として示した要素は、ハードウェア装置（例えば、制御装置）、ソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアとの組み合わせによって実装可能であることに留意されたい。

当業者は、特定の偶発的要件を満たすため、いくつかの他の要素の追加、変更、または他のものへの置換を行ってよい。当該他のものは、サイクリストに触覚フィードバックを送信することによって自転車の運転を補助するシステムの記載した実施形態と機能的に同等のものである。しかし、その置換は特許請求の範囲の範囲から逸脱しない。

Claims (14)

1. サイクリストに触覚フィードバックを送信することによって自転車（１００）の運転を補助するシステム（１）であって、
   目標量の現在値（ｑ；ｖ）を検出する手段と、
   前記目標量の最適なプロファイルを、所定の経路に沿う前記自転車の空間的位置（ｘ）の関数として、または時間（ｔ）の関数として格納する、または格納可能であるメモリモジュール（７）であって、前記所定の経路に沿う前記自転車の現在の前記空間的位置（ｘ）に対応する、または現時点（ｔ）に対応する目標量の最適値（ｑ_ｍａｘ；ｖ_ｍａｘ）を供給するよう構成した、メモリモジュールと、
   前記目標量の前記現在値（ｑ；ｖ）と前記メモリモジュール（７）によって供給される前記目標量の前記最適値（ｑ_ｍａｘ；ｖ_ｍａｘ）との間の誤差を示す量（ｅ_ｑ；ｅ_ｖ）を確定するよう構成したコンパレータモジュール（８）と、
   振動を生成するのに適した、前記自転車（１００）の一部に適用可能なアクチュエータ（４）と、
   前記目標量の前記現在値（ｑ；ｖ）と前記目標量の前記最適値（ｑ_ｍａｘ；ｖ_ｍａｘ）との間の前記誤差（ｅ_ｑ；ｅ_ｖ）に基づいて、前記アクチュエータ（４）の振動周波数（ｆ）を確定するよう構成し、かつ、前記アクチュエータ（４）の指令信号を生成するよう構成し、これにより前記アクチュエータが前記振動周波数（ｆ）で振動する、制御モジュール（５）であって、前記振動は前記サイクリストに前記触覚フィードバックを与える制御モジュールと、
   を備える、システム。
2. 前記目標量は自転車速度であり、前記目標量の前記現在値を検出する前記手段は、前記自転車（１００）の車輪（１０１、１０２）に結合するのに適し、かつ、前記車輪の角速度（ω）を示す信号を生成するのに適した角速度センサ（２）を備える、請求項１に記載のシステム（１）。
3. 前記目標量を検出する前記手段は、前記自転車の縦方向の加速度（ａｘ）、横方向の加速度（ａｙ）、垂直方向の加速度（ａｚ）、ロール角速度（ωｘ）、ピッチ角速度（ωｙ）、およびヨー角速度（ωｚ）のうちの少なくとも１つを測定するのに適し、かつ、前記自転車の前記縦方向の加速度（ａｘ）、前記横方向の加速度（ａｙ）、前記垂直方向の加速度（ａｚ）、前記ロール角速度（ωｘ）、前記ピッチ角速度（ωｙ）、および前記ヨー角速度（ωｚ）のうちの少なくとも１つを示す信号を生成するのに適した慣性測定ユニット（１８）を備える、請求項２に記載のシステム（１）。
4. 前記目標量は前記サイクリストのペダル踏力であり、前記目標量の前記現在値を検出する前記手段は、
   前記自転車のペダリングシステムに結合するのに適し、かつ、前記自転車のペダリングシステムに適用されるトルクを示す信号を生成するのに適したトルクセンサと、
   前記自転車のペダリングシステムに結合するのに適し、かつ、前記自転車のペダリングシステムの速度を示す信号を生成するのに適した角速度センサと、を備える、請求項１に記載のシステム（１）。
5. 前記目標量は前記サイクリストの心拍数であり、また、前記目標量の前記現在値を検出する前記手段は、前記サイクリストに適用するのに適し、かつ、前記サイクリストの前記心拍数を示す信号を生成するのに適した心拍数センサを備える、請求項１に記載のシステム（１）。
6. 前記目標量の最適なプロファイルは、所定の経路に沿う前記自転車の空間的位置（ｘ）の関数として前記メモリモジュール（７）に格納され、または格納可能であり、
   前記メモリモジュール（７）は、前記所定の経路に沿う前記自転車の現在の前記空間的位置（ｘ）に対応する前記目標量の前記最適値（ｑ_ｍａｘ；ｖ_ｍａｘ）を供給するよう構成した、システム（１）であって、
   前記システム（１）は、前記所定の経路に沿う前記自転車の前記空間的位置（ｘ）を確定するモジュール（６）をさらに備える、請求項１から５のいずれか一項に記載のシステム（１）。
7. 所定の経路に沿う前記自転車の前記空間的位置を確定する前記モジュール（６）は、前記自転車の前記車輪の前記角速度（ω）を示す前記信号に基づき、および／または、前記自転車の前記縦方向の加速度（ａｘ）、前記横方向の加速度（ａｙ）、前記垂直方向の加速度（ａｚ）、前記ロール角速度（ωｘ）、前記ピッチ角速度（ωｙ）、および前記ヨー角速度（ωｚ）を示す前記信号に基づき、前記所定の経路に沿う前記自転車の前記空間的位置（ｘ）を確定するよう構成した、請求項２または３に従属する請求項６に記載のシステム（１）。
8. 所定の経路に沿う前記自転車の前記空間的位置を確定する前記モジュール（６）は、ＧＰＳモジュールであって、現在緯度、現在経度および現在高度を検出するよう適合し、また、前記現在緯度、前記現在経度および前記現在高度に基づき、前記所定の経路に沿う前記自転車の前記空間的位置（ｘ）を確定するよう適合したＧＰＳモジュールである、請求項６に記載のシステム（１）。
9. 前記目標量の前記現在値（ｑ；ｖ）と前記目標量の前記最適値（ｑ_ｍａｘ；ｖ_ｍａｘ）との間の前記誤差を示す前記量は、コンパレータモジュール（９）によって、式
   ｅ_ｑ＝（ｑ_ｍａｘ−ｑ）／ｑ_ｍａｘ
   に基づいて計算され、
   ただし、
   ｑは前記目標量の前記現在値であり、
   ｑ_ｍａｘは前記目標量の前記最適値である、請求項１から８のいずれか一項に記載のシステム（１）。
10. 前記振動周波数（ｆ）が、前記制御モジュール（５）によって、最大値（ｆ_ｍａｘ）と０に等しい値との間で設定可能であり、これにより、
    前記目標量の前記現在値（ｑ、ｖ）が前記目標量の前記最適値（ｑ_ｍａｘ；ｖ_ｍａｘ）よりも大きい場合、前記振動周波数（ｆ）が最大周波数（ｆ_ｍａｘ）に等しくなり、
    前記目標量の前記現在値（ｑ、ｖ）が前記目標量の前記最適値（ｑ_ｍａｘ；ｖ_ｍａｘ）と比較して減少するに従い、前記目標量の前記誤差（ｅ_ｑ）が０〜１の範囲内の閾値ｅ_ｑ ^＊に達する場合に前記振動周波数（ｆ）がゼロになるまで、前記振動周波数（ｆ）が漸進的に又は瞬時に減少する、請求項１から９のいずれか一項に記載のシステム（１）。
11. メモリモジュール（３５）自体に格納された静的マップに基づいて前記アクチュエータ（４）の前記指令信号から開始する基準電流（Ｉ_ｒｅｆ）を出力時に提供するのに適したメモリモジュール（３５）であって、前記メモリモジュールは、前記基準電流（Ｉ_ｒｅｆ）を前記アクチュエータ（４）の前記振動周波数（ｆ）と相関させる、メモリモジュールと、
    モータの有効電流（Ｉ）を測定するのに適した電流センサと、
    前記アクチュエータ（４）が所定の電流によって電力供給されるよう前記アクチュエータ（４）に印加する電圧（ＤＣ）を確定するよう適合した、電圧指令モジュール（３６）と、を備える、前記アクチュエータ（４）の電流制御用のモジュール（３４）を備え、
    前記アクチュエータ（４）の前記電流制御用の前記モジュール（３４）は、前記基準電流（Ｉ_ｒｅｆ）と前記有効電流（Ｉ）との間の電流誤差（ｅ_Ｉ）を確定するよう構成し、かつ、前記電圧指令モジュール（３６）は、前記アクチュエータ（４）に印加する電圧を確定するよう構成し、これにより前記アクチュエータ（４）の前記有効電流（Ｉ）が前記基準電流の傾向を実質的に追従し、従って前記電流誤差（ｅ_Ｉ）が最小になる、請求項１から１０のいずれか一項に記載のシステム（１）。
12. サイクリストに触覚フィードバックを送信することによって自転車自体を運転することを補助する、請求項１から１１のいずれか一項に記載のシステム（１）を備える、自転車（１００）。
13. ブレーキレバー（３３）を備え、前記アクチュエータ（４）は、振動触覚フィードバックを前記ブレーキレバー（３３）を通して前記サイクリストに供給するよう、振動周波数（ｆ）で振動するよう構成した、請求項１２に記載の自転車（１００）。
14. 前記アクチュエータ（４）が前記ブレーキレバー（３３）の後部溝（３２）内に収容される、請求項１３に記載の自転車（１００）。