TWI461326B - 自行車安全煞車裝置及方法 - Google Patents

Description

自行車安全煞車裝置及方法

本發明涉及一種控制裝置及方法，尤其涉及一種自行車安全煞車裝置及方法。

隨著環境保護的意識逐漸增強，為了實現節能減碳，越來越多人重新使用自行車作為交通工具，使得公路上行駛的自行車越來越多。自行車有不同的類型，腳踏車以及電動自行車。然而，如果不當的操作自行車，仍然會導致騎乘自行車的人受到意外的傷害。例如，目前市場銷售的自行車，其煞車系統的“前後煞車位置”多與機動車輛相反。傳統自行車的煞車方式通常取決於騎乘者當時的意識進行控制。自行車的正確煞車方式為“先煞後輪，再煞前輪”，但遭遇緊急狀況時，騎乘者容易因緊張或直覺反應，以錯誤的方式進行煞車（例如先煞前輪，再煞後輪），如此容易導致自行車前翻，騎士摔車傷亡等意外發生（可參考如圖1所示的示意圖）。

鑒於以上內容，有必要提供一種自行車安全煞車裝置及方法，可識別騎乘自行車的用戶作出的不當煞車的操作，並且自動調整該不當煞車為安全煞車，從而避免由於用戶的操作不當導致的意外傷害。

一種自行車安全煞車裝置，該自行車安全煞車裝置包括電子裝置、制動裝置以及多個安裝在自行車煞車裝置上的煞車感應器，其中：所述的電子裝置，包括：重力感應器，用於偵測所述電子裝置的傾斜度；水平校準模組，用於在所述電子裝置放置在所述自行車的托架後利用所述重力感應器的提示調整該托架以使得所述電子裝置處於水平狀態；偵測模組，用於在自行車行駛過程中根據所述重力感應器偵測到的電子裝置的傾斜度判斷所述自行車是否處於下坡狀態；判斷模組，用於在所述自行車處於下坡狀態時根據所述煞車感應器偵測的煞車狀態的資料判斷所述自行車是否先煞前輪或僅煞前輪；及命令模組，用於在所述自行車先煞前輪或僅煞前輪時發送第一制動指令至所述的制動裝置；所述的制動裝置，用於根據所述第一制動指令控制所述制動裝置的步進馬達在預設的時間內以預設的次數反復拉緊、放鬆所述自行車的前後輪的煞車線進行煞車。

一種自行車安全煞車方法，利用安裝在自行車上的自行車安全煞車裝置控制自行車安全煞車，該自行車安全煞車裝置包括電子裝置、制動裝置以及多個安裝在自行車煞車裝置上的煞車感應器，該電子裝置安裝有重力感應器，該方法包括如下步驟：在所述電子裝置放置在所述自行車的托架後，利用所述重力感應器的提示調整該托架以使得所述電子裝置處於水平狀態；在自行車行駛過程中根據所述重力感應器偵測到的電子裝置的傾斜度判斷所述自行車是否處於下坡狀態；在所述自行車處於下坡狀態時根據所述煞車感應器偵測的煞車狀態的資料判斷所述自行車是否先煞前輪或僅煞前輪；及在所述自行車先煞前輪或僅煞前輪時，發送第一制動指令至所述的制動裝置以控制所述制動裝置的步進馬達在預設的時間內以預設的次數反復拉緊、放鬆所述自行車的前後輪的煞車線進行煞車。

相較於習知技術，所述的自行車安全煞車裝置及方法，可識別騎乘自行車的用戶作出的不當煞車的操作，並且自動調整該不當煞車為安全煞車，從而避免由於用戶的操作不當導致的意外傷害，並減少交通事故的發生。

如圖2所示，是本發明自行車安全煞車裝置的較佳實施方式的硬體架構圖。所述的自行車安全煞車裝置1安裝在自行車上，用於在用戶騎乘自行車並作出不當煞車時，將該不當煞車的操作轉換為安全煞車，從而保障用戶的行車安全。

所述的自行車安全煞車裝置1包括電子裝置10、多個煞車感應器12（圖2中僅示出一個）、制動裝置14以及處理器16。其中，所述的煞車感應器12、制動裝置14以及處理器16可直接安裝在所述自行車上，並可藉由電路或者通用串列匯流排（Universal Serial Bus，USB）進行連接以形成電子迴路。所述電子裝置10可在需要開啟所述自行車安全煞車裝置1時放置在所述自行車的一個托架上，並藉由USB線與上述煞車感應器12、制動裝置14以及處理器16所組成的電子迴路進行連接以實現資料的傳輸。所述托架可固定所述電子裝置10以防止所述電子裝置10的掉落。

所述自行車安全煞車裝置1可包括一個電源用於為所述煞車感應器12、制動裝置14以及處理器16組成的電子迴路進行供電，還可包括一個開關，用於啟動該電源。在其他實施方式中，所述電子裝置10也可作為所述煞車感應器12、制動裝置14以及處理器16組成的電子迴路的電源。

所述的電子裝置10，用於對所述自行車的行駛狀態以及不當煞車進行偵測以及發出指令使所述自行車得以安全煞車。所述的電子裝置10可以是手機、個人數位助理等。

所述電子裝置10內置重力感應器100，藉由該重力感應器100可判斷所述電子裝置10的傾斜度。所述重力感應器100能利用地球重力場感知所述電子裝置10目前的姿態，如直立、水平、橫向等。在本較佳實施方式中，當所述電子裝置10被放置在所述自行車的托架上時，可先調整該電子裝置10的放置位置，使得該電子裝置10在所述自行車在平地處於靜止狀態下時處於水平位置，則後續在所述自行車行駛過程中，可利用所述的重力感應器100判斷所述自行車是否處於下坡狀態。

所述的多個煞車感應器12，分別安裝在自行車的前後輪胎的煞車裝置上。例如，卡鉗式或者杠桿式的自行車的煞車裝置是最常見的，操作者壓下手柄，煞車裝置就卡住自行車的輪緣。這樣的煞車裝置通常包括由安裝在煞車構架裏面的兩塊煞車皮，相對地安裝在輪緣的兩側。煞車皮跟輪緣接觸，靠摩擦力煞車，而所述的煞車感應器12即可安裝在煞車皮上，用於感應自行車的前輪或者後輪是否有煞車。所述的煞車感應器12可以是位移感應器，用於藉由偵測所述自行車上的煞車裝置的位移變化來判斷是否有煞車，也可以是液壓式的感應器，用以偵測作用於所述煞車裝置上的壓力來判斷是否有煞車。

所述的制動裝置14包括步進馬達140。通常，步進馬達可以將脈衝信號轉變為角位移或線位移的開環控制元件。每輸入一個脈衝信號，步進馬達即可固定的旋轉一個步進角度，該步進角度依步進馬達的規格而定，例如，步進角度為1.8度的步進馬達。由於步進馬達旋轉角度和輸入的脈衝信號的數目成正比，只要控制輸入的脈衝信號的數目便可以控制步進馬達的步進角度。在本較佳實施方式中，所述步進馬達140與所述自行車的煞車線相連接，用於在用戶不當煞車時控制所述煞車線，從而將不當煞車轉換為安全煞車。

所述的處理器16可執行所述電子裝置10傳送的指令以控制所述的煞車感應器12及制動裝置14。

如圖3所示，是本發明自行車安全煞車裝置的較佳實施方式的電子裝置的功能模組圖。所述的電子裝置10除了包括重力感應器100外，還包括處理器101、儲存裝置102以及顯示螢幕103。所述的處理器101用於執行所述電子裝置10內安裝的各類軟體。所述的儲存裝置102用於儲存各類資料以及指令等。

此外，所述電子裝置10進一步包括多個功能模組，分別是：水平校準模組104、偵測模組105、判斷模組106以及命令模組107。

在啟動所述自行車安全煞車裝置1時，用戶需要先將所述電子裝置10放在所述自行車的托架上，並藉由USB線將所述電子裝置10與所述煞車感應器12、制動裝置14以及處理器16組成的電子迴路進行連接。

參考如圖4所示的示意圖，該托架安置在所述自行車的橫杠上，此外，該托架還可以安裝在自行車的把手或者其他位置。所述托架的傾斜度可以調整。在本較佳實施方式中，由於需要利用所述電子裝置10內的重力感應器100對所述自行車的傾斜度進行感測，因此，需要在將所述電子裝置10放在所述托架上後，調整該托架的傾斜度以使得所述電子裝置10與所述自行車保持在同一個水平位置。例如，由於地面狀況等因素，所述自行車在靜止時也並非是絕對的水平位置，而是相對的水平位置。藉由調節所述托架可以使得所述電子裝置10與所述自行車在同一個相對的水平位置。

所述的水平校準模組104，用於在將所述電子裝置10放在所述自行車的托架上時，利用所述的重力感應器100偵測的資料調整該托架以使得所述電子裝置10處於水平狀態。

所述的水平校準模組104，還用於提供一個在所述電子裝置10的顯示螢幕上顯示的傾斜度提示介面，用於藉由該傾斜度提示介面提示用戶所述電子裝置10的傾斜狀態。如圖4所示的電子裝置10的水平位置校準示意圖中，所述電子裝置10提供了一個傾斜度提示介面，用於協助用戶直觀的判斷校準是否正確。

在該傾斜度提示介面中，提供一個可移動的氣泡6以及一個圓環。當托架的傾斜度發生變化時，該氣泡6在圓環中的位置也會相應發生變化。例如，當托架向左下方向傾斜時，所述氣泡6在圓環的下方；而當托架向左上方傾斜時，所述氣泡6移動至圓環的上方。當所述氣泡6處於圓環的中心時，表示該電子裝置10處於水平位置。用戶可以根據該傾斜度提示介面的氣泡6的移動位置來調節所述托架的傾斜度。

在其他實施方式中，還可藉由語言提示、文字資訊提示等方式來提示用戶所述電子裝置10的水平位置完成校準。

當所述電子裝置10的水平位置完成校準之後，表示所述電子裝置10與所述自行車在同一水平位置，後續即可根據所述電子裝置10內重力感應器100所感測到的傾斜度來判斷所述自行車的傾斜度。

所述的偵測模組105，用於根據所述重力感應器100偵測到的傾斜度判斷所述自行車是否處於下坡狀態。參考如圖5所示的自行車傾斜示意圖，當所述自行車處於水平位置時，所述傾斜度提示介面中的氣泡6位於圓環的中心；當所述自行車處於下坡位置時，所述氣泡6位於圓環的下方；當所述自行車處於上坡位置時，所述氣泡6位於圓環的上方。

在本較佳實施方式中，所述的偵測模組105可預先設定一個傾斜度，當達到該傾斜度的時候，即可判斷所述自行車處於下坡狀態。例如，該傾斜度可設置為45度，當斜坡與水平位置的夾角達到或超過45度時，所述偵測模組105即確認所述自行車處於下坡狀態。

所述煞車感應器12用於偵測所述自行車的煞車狀態，並將偵測到的煞車狀態的資料傳送至所述處理器16。所述處理器16將煞車狀態的資料的格式轉換為可擴展標記語言（XML，Extensible Markup Language）格式，並藉由USB線將該轉換格式後的煞車狀態的資料傳送到所述電子裝置10。

所述的判斷模組106，用於根據所述煞車感應器12偵測的煞車狀態的資料判斷所述自行車是否先煞前輪或僅煞前輪。

在第一實施方式中，所述的命令模組107用於在所述自行車先煞前輪或僅煞前輪時發送第一制動指令至所述的制動裝置14。所述的制動裝置14根據所述第一制動指令控制所述步進馬達140在預設的時間內以預設的次數反復拉緊、放鬆所述自行車的前後輪的煞車線，從而使所述自行車以點煞的方式進行煞車。例如，該預設的時間是1秒，該預設的次數是20次。藉由點煞的方式，可以使得車輪不在同一個點上與地面摩擦，並加大所述自行車與地面的摩擦力，從而使得煞車更有效率且安全。

在第二實施方式中，所述的命令模組107用於在所述自行車先煞前輪或僅煞前輪時發送第二制動指令至所述的制動裝置14。所述的制動裝置14根據所述第二制動指令控制所述步進馬達140放鬆前輪的煞車線，並拉緊後輪的煞車線，從而先煞後輪，使得所述自行車有效並安全的降低行進速度。

所述的第一、第二制動指令可採用XML格式編寫。

在其他實施方式中，所述的電子裝置10還可進一步包括全球定位系統（GPS， Global Position System）108。所述的偵測模組105還用於利用所述GPS108預設斜坡路段，並在所述自行車到達所預設的斜坡路段時根據所述重力感應器100判斷所述自行車是否處於下坡狀態，或者藉由比對所述GPS108獲取的位置座標以確認所述自行車是否處於下坡狀態。

此外，為了節省電源，所述自行車安全煞車裝置1可以先不開啟應用，而在所述電子裝置10內的GPS108以及偵測模組105判斷所述自行車處於下坡狀態時，提示用戶開啟所述自行車安全煞車裝置1（參考如圖6所示的全球定位系統應用示意圖）。

此外，在其他實施方式中，所述電子裝置10可以包括陀螺儀以取代所述的重力感應器100對所述電子裝置10的傾斜度進行偵測。

如圖7所示，是本發明自行車安全煞車方法的較佳實施方式的水平校準流程圖。首先，步驟S2，將所述電子裝置10放在所述自行車的托架上，所述托架可固定所述電子裝置10以防止所述電子裝置10從自行車上掉落。

步驟S4，利用USB線將所述電子裝置10與所述煞車感應器12、制動裝置14以及處理器16組成的電子迴路進行連接。

步驟S6，所述的水平校準模組104提供一個在所述電子裝置10的顯示螢幕上顯示的傾斜度提示介面。該傾斜度提示介面可提示用戶所述電子裝置10的傾斜狀態。

步驟S8，所述的水平校準模組104利用所述的重力感應器100所偵測的資料以及藉由所述傾斜度提示介面的提示，調整該托架以使得所述電子裝置10處於水平狀態，從而完成對所述電子裝置10的水平位置的校準，並結束本流程。

如圖8所示，是本發明自行車安全煞車方法的較佳實施方式的流程圖。首先，步驟S10，在騎乘自行車前進時，所述電子裝置10的重力感應器100偵測所述電子裝置10的傾斜度，從而確認該自行車的傾斜度。

步驟S12，所述的偵測模組105根據所述重力感應器100偵測到的傾斜度判斷所述自行車是否處於下坡狀態。在本較佳實施方式中，所述的偵測模組105可預先設定一個傾斜度，當達到該傾斜度的時候，即可判斷所述自行車處於下坡狀態。

若自行車並非處於下坡狀態時，流程返回至步驟S12。

若自行車處於下坡狀態時，於步驟S14，所處煞車感應器12偵測所述自行車的煞車狀態，並將偵測到的煞車狀態的資料傳送至所述處理器16。所述處理器16將煞車狀態的資料的格式轉換為可擴展標記語言（XML，Extensible Markup Language）格式，並藉由USB線將該轉換格式後的煞車狀態的資料傳送到所述電子裝置10。

步驟S16，所述的判斷模組106根據所述煞車感應器12偵測的煞車狀態的資料判斷所述自行車是否先煞前輪或僅煞前輪。若所述自行車不是先煞前輪或僅煞前輪，則流程返回至步驟S14。

若所述自行車是先煞前輪或僅煞前輪，於步驟S18，所述的命令模組107發送制動指令至所述的制動裝置14。

步驟S20，所述制動裝置14根據所述制動指令控制所述步進馬達140根據所述制動指令控制所述自行車的煞車線實現安全煞車，然後結束本流程。具體而言，可以分為兩個實施方式：

在第一實施方式中，所述的命令模組107發送第一制動指令至所述的制動裝置14。所述制動裝置14根據所述第一制動指令控制所述步進馬達140在預設的時間內以預設的次數反復拉緊、放鬆所述自行車的前後輪的煞車線，從而使所述自行車以點煞的方式進行煞車。例如，該預設的時間是1秒，該預設的次數是20次。

在第二實施方式中，所述的命令模組107發送第二制動指令至所述的制動裝置14。所述的制動裝置14根據所述第二制動指令控制所述步進馬達140放鬆前輪的煞車線，並拉緊後輪的煞車線，從而先煞後輪。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，本發明之範圍並不以上述實施例為限，舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

1．．．自行車安全煞車裝置

10．．．電子裝置

100．．．重力感應器

101．．．處理器

102．．．儲存裝置

103．．．顯示螢幕

104．．．水平校準模組

105．．．偵測模組

106．．．判斷模組

107．．．命令模組

108．．．GPS

12．．．煞車感應器

14．．．制動裝置

140．．．步進馬達

16．．．處理器

6．．．氣泡

圖1是本發明自行車安全煞車裝置的較佳實施方式的不當煞車示意圖。

圖2是本發明自行車安全煞車裝置的較佳實施方式的硬體架構圖。

圖3是本發明自行車安全煞車裝置的較佳實施方式的電子裝置的功能模組圖。

圖4是本發明自行車安全煞車裝置的較佳實施方式的電子裝置的水平位置校準示意圖。

圖5是本發明自行車安全煞車裝置的較佳實施方式的自行車傾斜示意圖。

圖6是本發明自行車安全煞車裝置的較佳實施方式的全球定位系統應用示意圖。

圖7是本發明自行車安全煞車方法的較佳實施方式的水平校準流程圖。

圖8是本發明自行車安全煞車方法的較佳實施方式的流程圖。

1．．．自行車安全煞車裝置

10．．．電子裝置

100．．．重力感應器

12．．．煞車感應器

14．．．制動裝置

140．．．步進馬達

16．．．處理器

Claims (10)

1. 一種自行車安全煞車裝置，該自行車安全煞車裝置包括電子裝置、制動裝置以及多個安裝在自行車煞車裝置上的煞車感應器，其中：
   所述的電子裝置，包括：
   重力感應器，用於偵測所述電子裝置的傾斜度；
   水平校準模組，用於在所述電子裝置放置在所述自行車的托架後利用所述重力感應器的提示調整該托架以使得所述電子裝置處於水平狀態；
   偵測模組，用於在自行車行駛過程中根據所述重力感應器偵測到的電子裝置的傾斜度判斷所述自行車是否處於下坡狀態；
   判斷模組，用於在所述自行車處於下坡狀態時根據所述煞車感應器偵測的煞車狀態的資料判斷所述自行車是否先煞前輪或僅煞前輪；及
   命令模組，用於在所述自行車先煞前輪或僅煞前輪時發送第一制動指令至所述的制動裝置；
   所述的制動裝置，用於根據所述第一制動指令控制所述制動裝置的步進馬達在預設的時間內以預設的次數反復拉緊、放鬆所述自行車的前後輪的煞車線進行煞車。
2. 如申請專利範圍第1項所述的自行車安全煞車裝置，所述的水平校準模組還用於提供一個在所述電子裝置的顯示螢幕上顯示的傾斜度提示介面，用於提示用戶所述電子裝置的傾斜狀態。
3. 如申請專利範圍第1項所述的自行車安全煞車裝置，所述的偵測模組，還用於預先設定傾斜度，當所述重力感應器偵測到的傾斜度達到所設置的傾斜度時，判斷所述自行車處於下坡狀態。
4. 如申請專利範圍第1項所述的自行車安全煞車裝置，所述的命令模組還用於在所述自行車先煞前輪或僅煞前輪時發送第二制動指令至所述的制動裝置以控制所述步進馬達放鬆前輪的煞車線，並拉緊後輪的煞車線，從而先煞後輪。
5. 如申請專利範圍第1項所述的自行車安全煞車裝置，所述的電子裝置還包括全球定位系統，所述的偵測模組還用於利用所述全球定位系統預設斜坡路段，並在所述自行車到達所預設的斜坡路段時根據所述重力感應器判斷所述自行車是否處於下坡狀態，或者藉由比對所述全球定位系統獲取的位置座標以確認所述自行車是否處於下坡狀態。
6. 一種自行車安全煞車方法，利用安裝在自行車上的自行車安全煞車裝置控制自行車安全煞車，該自行車安全煞車裝置包括電子裝置、制動裝置以及多個安裝在自行車煞車裝置上的煞車感應器，該電子裝置安裝有重力感應器，該方法包括如下步驟：
   在所述電子裝置放置在所述自行車的托架後，利用所述重力感應器的提示調整該托架以使得所述電子裝置處於水平狀態；
   在自行車行駛過程中根據所述重力感應器偵測到的電子裝置的傾斜度判斷所述自行車是否處於下坡狀態；
   在所述自行車處於下坡狀態時根據所述煞車感應器偵測的煞車狀態的資料判斷所述自行車是否先煞前輪或僅煞前輪；及
   在所述自行車先煞前輪或僅煞前輪時，發送第一制動指令至所述的制動裝置以控制所述制動裝置的步進馬達在預設的時間內以預設的次數反復拉緊、放鬆所述自行車的前後輪的煞車線進行煞車。
7. 如申請專利範圍第6項所述的自行車安全煞車方法，該方法還包括：
   提供一個在所述電子裝置的顯示螢幕上顯示的傾斜度提示介面，用於提示用戶所述電子裝置的傾斜狀態。
8. 如申請專利範圍第6項所述的自行車安全煞車方法，該方法還包括：
   預先設定傾斜度，當所述重力感應器偵測到的傾斜度達到所設置的傾斜度時，判斷所述自行車處於下坡狀態。
9. 如申請專利範圍第6項所述的自行車安全煞車方法，該方法還包括：
   在所述自行車先煞前輪或僅煞前輪時，發送第二制動指令至所述的制動裝置以控制所述步進馬達放鬆前輪的煞車線，並拉緊後輪的煞車線，從而先煞後輪。
10. 如申請專利範圍第6項所述的自行車安全煞車方法，該方法還包括：
    利用所述電子裝置的全球定位系統預設斜坡路段，並在所述自行車到達所預設的斜坡路段時根據所述重力感應器判斷所述自行車是否處於下坡狀態；或
    藉由比對所述全球定位系統獲取的位置座標以確認所述自行車是否處於下坡狀態。