TWI776503B - 自行車訓練平台 - Google Patents

Abstract

一種自行車訓練平台，能架設一自行車，該自行車包含一車體、一設置於該車體前方之轉向把手、一由該轉向把手連動的前叉、一樞設於該車體後方的後輪，及一帶動該後輪的踩踏機構，該自行車訓練平台包含一前輪升降裝置、一車身傾斜裝置、一阻力模擬裝置，及一體感模擬裝置。該前輪升降裝置供該自行車之前叉可拆式地定位，可帶動該前叉升降，並偵測該前叉之轉向。該車身傾斜裝置供該自行車之後輪可拆式定位，並能使該後輪左右傾斜且偵測傾斜之角度。該阻力模擬裝置用以對該後輪提供阻力，並偵測該後輪的轉速。該體感模擬裝置與該前輪升降裝置、該車身傾斜裝置，及該阻力模擬裝置通訊連接，並可依據該體感模擬裝置中的路況資料使前述各裝置的狀態與該路況資料相對應。

Description

自行車訓練平台

本發明是關於一種訓練設備，特別是指一種自行車訓練平台。

市面上出現許多自行車訓練台，常見的款式為固定式訓練或是飛輪訓練台，此類訓練台是將自行車架設在該機構上，使用者騎乘時能透過磁阻、飛阻與油組的變化，進而產生不同的踩踏阻力。由於車體是整個固定在機構上，騎乘感覺過於平穩，較無真實感。

另一種則是採用滾筒式機構，此機構在一般自行車車體下方設有滾筒，使用者直接將車體擺上即可騎乘，機構上不含任何支架可將自行車支撐與固定。雖然騎乘時較近真實騎乘的感覺，但也可能因無保護措施，導致使用傷等意外發生。此外，上述產品皆屬於單純踩踏訓練的型式，在訓練上較為單調且枯燥乏味。

因此，本發明之目的，即在提供一種能更貼近實際騎乘感受的自行車訓練平台。

本發明自行車訓練平台，能架設一自行車，該自行車包含一車體、一設置於該車體前方之轉向把手、一由該轉向把手連動的前叉、一樞設於該車體後方的後輪，及一帶動該後輪的踩踏機構，該自行車訓練平台包含一前輪升降裝置、一車身傾斜裝置、一阻力模擬裝置，及一體感模擬裝置。該前輪升降裝置供該自行車之前叉可拆式地定位，可帶動該前叉升降，並偵測該前叉之轉向。該車身傾斜裝置供該自行車之後輪可拆式定位，並能使該後輪左右傾斜且偵測傾斜之角度。該阻力模擬裝置用以對該後輪提供阻力，並偵測該後輪的轉速。該體感模擬裝置與該前輪升降裝置、該車身傾斜裝置，及該阻力模擬裝置通訊連接，並可依據該體感模擬裝置中的路況資料使前述各裝置的狀態與該路況資料相對應。

本發明的另一技術手段，是在於該車身傾斜裝置包括兩個分別設置於該後輪兩側的避震器、兩個分別設置於該後輪兩側的角度感測器，及兩個分別設置於該後輪兩側的限位滾輪。

本發明的另一技術手段，是在於該阻力模擬裝置包括一電子負載模組，及一電連接於該電子負載模組的發電機。

本發明的另一技術手段，是在於該阻力模擬裝置還包括一電連接該電子負載模組的電壓檢測模組。

本發明的另一技術手段，是在於該體感模擬裝置包括一虛擬實境視覺介面，該虛擬實境視覺介面至少包括Unity 3D介面，並儲存有對應該介面的道路坡度參數。

本發明的另一技術手段，是在於複數個虛擬實境視覺介面可透過藍牙進行通訊連接，能同時進行騎乘模擬而進行競賽。

本發明的另一技術手段，是在於該體感模擬裝置還包括一風扇機構，電連接於該阻力模擬裝置之發電機。

本發明的另一技術手段，是在於該前輪升降裝置包括一控制器、一電連接該控制器的驅動機構、一由該驅動機構帶動的升降機構，及一設置於該升降機構上方且電連接於該控制器的旋轉角度偵測機構，該旋轉角度偵測機構用以偵測該前叉左右轉動的角度，並使該虛擬實境視覺介面的畫面視角跟著轉動。

本發明的另一技術手段，是在於該前輪升降裝置還包括一電連接該驅動機構且用以防止該升降機構過度升降的限位機構。

本發明的另一技術手段，是在於該前輪升降裝置還包括一電連接該控制器的紅外線感測器。

本發明之功效在於，在硬體設計上能讓使用者在騎乘時感受到左右晃動的感覺，以及上下坡時車體的仰度變化。

有關本發明之相關申請專利特色與技術內容，在以下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。在進行詳細說明前應注意的是，類似的元件是以相同的編號作表示。

參閱圖1至圖3，為本發明自行車訓練平台之較佳實施例，能架設一自行車，該自行車包含一車體11、一設置於該車體11前方之轉向把手12、一由該轉向把手12連動的前叉13、一樞設於該車體11後方的後輪14，及一帶動該後輪14的踩踏機構15。該自行車訓練平台包含一前輪升降裝置2、一車身傾斜裝置3、一阻力模擬裝置4，及一體感模擬裝置5。該體感模擬裝置5與該前輪升降裝置2、該車身傾斜裝置3，及該阻力模擬裝置4通訊連接，並可依據該體感模擬裝置5中的路況資料使前述各裝置的狀態與該路況資料相對應。於本實施例中，該體感模擬裝置5與該前輪升降裝置2、該車身傾斜裝置3，及該阻力模擬裝置4是利用HC-05的藍牙模組形成通訊連接。

首先要說明的是，該體感模擬裝置5包括一虛擬實境視覺介面51，及一設置於該車體11前側的風扇機構52。該虛擬實境視覺介面51至少包括Unity 3D介面，並儲存有對應該介面的道路坡度參數。於本實施例中，是以Unity 3D繪製出各種適合騎乘的彎道與坡道，並賦予畫面角色摩擦力及重力以模擬自行車騎乘情形，將畫面設定成第一人稱視角，讓畫面相機可以跟隨著使用者，達成界面視角的變換。另外要說明的是，為了線條的簡潔，該風扇機構52於部分圖式中未繪出。

該前輪升降裝置2供該自行車之前叉13可拆式地定位，可帶動該前叉13升降，並偵測該前叉13之轉向。該前輪升降裝置2包括一控制器21、一電連接該控制器21的驅動機構22、一由該驅動機構22帶動的升降機構23、一電連接該驅動機構22且用以防止該升降機構23過度升降的限位機構24、一設置於該升降機構23上方且電連接於該控制器21的旋轉角度偵測機構25，及一電連接該控制器21的紅外線感測器26，該紅外線感測器26可以是設置於該升降機構23或其他適當位置。

車體11的仰角是騎乘者對路面最直接的感受，當該虛擬實境視覺介面51騎乘至上下坡路段時，會透過藍牙模組傳遞路面情境資訊至該前輪升降裝置2的控制器21，此時該紅外線感測器26會感測與地面的距離，該控制器21會將路面情境資訊與該紅外線感測器26之數據進行高低比對，並經由該驅動機構22控制該升降機構23進行升降，控制該前輪與地面的距離進而改變該車體11的仰角，如圖3及圖4所示。於本實施例中，該升降機構23是以一直立設置的螺桿231帶動一升降平台232上下移動，而該限位機構24則是使用限位開關，以防止該驅動機構22過轉。

參閱圖3至圖5，該旋轉角度偵測機構25用以偵測該前叉13左右轉動的角度，並使該虛擬實境視覺介面51的畫面視角跟著轉動。於本實施例中，該旋轉角度偵測機構25為六軸陀螺儀模組，設置於該轉向把手12、或該前叉13，或該轉向把手12與該前叉13之間。當使用者轉動該轉向把手12而連動該前叉13後，該旋轉角度偵測機構25會偵測轉動角度並傳送數據至該虛擬實境視覺介面51，修正其視角畫面。

參閱圖2及圖6，該車身傾斜裝置3供該自行車之後輪14可拆式定位，並能使該後輪14左右傾斜且偵測傾斜之角度。該車身傾斜裝置3包括兩個分別設置於該後輪14兩側的避震器31、兩個分別設置於該後輪14兩側的角度感測器32，及兩個分別設置於該後輪14兩側的限位滾輪33。其中，所述角度感測器32為三軸加速度角度感測器，當使用者在騎程過程中左右晃動車身，會對左右的避震器31進行施力，並經由所述角度感測器32量測左右傾斜的角度，傳送至該虛擬實境視覺介面51，修正其視角畫面，改變畫面中該車體11的角度。所述限位滾輪33可以對傾斜角度進行限制，避免該後輪14超出限位滾輪33而發生危險。

參閱圖1、圖6，及圖7，該阻力模擬裝置4用以對該後輪14提供阻力，並偵測該後輪14的轉速，包括一電子負載模組41、一電連接於該電子負載模組41的發電機42，及一電連接該電子負載模組41的電壓檢測模組43。當使用者經由該踩踏機構15帶動該後輪14轉動時，該後輪14會帶動該發電機42，將發電產出的電壓轉換成車速，並即時更新該虛擬實境視覺介面51的畫面。而將該發電機42的電路接上該電子負載模組41，會增加騎乘時所需消耗的功率，達成阻力的效果。另外，由於該體感模擬裝置5的風扇機構52是電連接於該發電機42，因此使用者踩踏該踩踏機構15而帶動該發電機42產出的電壓，可以用來驅動設置於該車體11前側之風扇機構52，產生相對應的風量，營造出騎乘的真實感。

本發明除了能個人使用進行騎乘模擬之外，可以多個自行車訓練平台同時使用，複數個虛擬實境視覺介面51可透過藍牙進行通訊連接，使得多個使用者同時進行騎乘模擬而進行競賽。

綜上所述，本發明自行車訓練平台與現有產品最大不同處在於整體結構的創意設計及模擬對戰功能，改良市面上固定式訓練台的缺點，如騎乘時車體過於平穩無法隨著車手身體的律動搖擺或轉彎，無法貼近實際騎乘的感覺，長時間使用時容易感到不真實感。本發明在硬體設計方面能夠讓使用者在騎乘時感受到左右晃動的感覺，上坡或下坡車體仰角的變化。另外，還使用發電機將踩踏的動能轉換為電力來源，驅動風扇製造迎風的感覺，亦可進行連線而與朋友進行騎乘對戰，確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

11:車體 12:轉向把手 13:前叉 14:後輪 15:踩踏機構 2:前輪升降裝置 21:控制器 22:驅動機構 23:升降機構 231:螺桿 232:升降平台 24:限位機構 25:旋轉角度偵測機構 26:紅外線感測器 3:車身傾斜裝置 31:避震器 32:角度感測器 33:限位滾輪 4:阻力模擬裝置 41:電子負載模組 42:發電機 43:電壓檢測模組 5:體感模擬裝置 51:虛擬實境視覺介面 52:風扇機構

圖1是一系統架構圖，為本發明自行車訓練平台之較佳實施例； 圖2是一俯視示意圖，說明本較佳實施例安裝一自行車的態樣； 圖3是一側視示意圖，輔助說明圖2； 圖4是一側視示意圖，說明一前輪升降裝置將自行車仰角抬高的態樣； 圖5是一示意圖，說明自行車轉向時，虛擬實境視覺介面的畫面會跟著改變； 圖6是一後視示意圖，輔助說明圖2；及 圖7是一示意圖，說明一阻力模擬裝置的配置。

11:車體

12:轉向把手

13:前叉

14:後輪

15:踩踏機構

2:前輪升降裝置

3:車身傾斜裝置

31:避震器

32:角度感測器

33:限位滾輪

4:阻力模擬裝置

Claims (8)

1. 一種自行車訓練平台，能架設一自行車，該自行車包含一車體、一設置於該車體前方之轉向把手、一由該轉向把手連動的前叉、一樞設於該車體後方的後輪，及一帶動該後輪的踩踏機構，該自行車訓練平台包含：一前輪升降裝置，供該自行車之前叉可拆式地定位，可帶動該前叉升降，並偵測該前叉之轉向；一車身傾斜裝置，供該自行車之後輪可拆式定位，並能使該後輪左右傾斜且偵測傾斜之角度，該車身傾斜裝置包括兩個分別設置於該後輪兩側的避震器、兩個分別設置於該後輪兩側的角度感測器，及兩個分別設置於該後輪兩側的限位滾輪，該兩個避震器傾斜設置並撐抵該後輪滾軸的兩側邊以支撐該車體左右傾斜的力量，該兩個限位滾輪撐抵該後輪底部的兩側邊；一阻力模擬裝置，用以對該後輪提供阻力，並偵測該後輪的轉速；及一體感模擬裝置，與該前輪升降裝置、該車身傾斜裝置，及該阻力模擬裝置通訊連接，並可依據該體感模擬裝置中的路況資料使前述各裝置的狀態與該路況資料相對應，該體感模擬裝置包括一虛擬實境視覺介面，該虛擬實境視覺介面至少包括Unity 3D介面，並儲存有對應該介面的道路坡度參數， 該兩個角度感測器用於量測該車體左右傾斜的角度並傳送至該虛擬實境視覺介面以修正其視角畫面。
2. 如請求項1所述的自行車訓練平台，其中，該阻力模擬裝置包括一電子負載模組，及一電連接於該電子負載模組的發電機。
3. 如請求項2所述的自行車訓練平台，其中，該阻力模擬裝置還包括一電連接該電子負載模組的電壓檢測模組。
4. 如請求項1所述的自行車訓練平台，其中，複數個虛擬實境視覺介面可透過藍牙進行通訊連接，能同時進行騎乘模擬而進行競賽。
5. 如請求項1所述的自行車訓練平台，其中，該體感模擬裝置還包括一風扇機構，電連接於該阻力模擬裝置之發電機。
6. 如請求項1所述的自行車訓練平台，其中，該前輪升降裝置包括一控制器、一電連接該控制器的驅動機構、一由該驅動機構帶動的升降機構，及一設置於該升降機構上方且電連接於該控制器的旋轉角度偵測機構，該旋轉角度偵測機構用以偵測該前叉左右轉動的角度，並使該虛擬實境視覺介面的畫面視角跟著轉動。
7. 如請求項6所述的自行車訓練平台，其中，該前輪升降裝置還包括一電連接該驅動機構且用以防止該升降機構過度升降的限位機構。
8. 如請求項6所述的自行車訓練平台，其中，該前輪升降裝置還包括一電連接該控制器的紅外線感測器。

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