TWI804283B

TWI804283B - 自行車變速裝置

Info

Publication number: TWI804283B
Application number: TW111115092A
Authority: TW
Inventors: 潘立勳
Original assignee: 天心工業股份有限公司
Priority date: 2022-04-20
Filing date: 2022-04-20
Publication date: 2023-06-01
Also published as: TW202342322A

Abstract

一種自行車變速裝置，用以設置於自行車並包含一控制器以及分別與控制器電連接的攝影裝置、變速裝置及儲存裝置，攝影裝置攝錄自行車行進方向上之影像，變速裝置於換檔時發出變速訊號至控制器接收，該控制器接收變速訊號時，處理該攝影裝置攝錄之影像，將接收變速訊號前、後預定時間內的一影像及變速裝置換檔的檔位儲存至儲存裝置，作為後續換檔時機判斷或事後分析資料的基礎；當需要自動變速時，可透過比對攝影裝置攝錄之影像與儲存於儲存裝置之影像的方式決定換檔的檔位。

Description

自行車變速裝置

本發明涉及一種自行車的裝置；尤其涉及一種自行車變速裝置。

現有自行車手於騎乘自行車時，於各種路線上騎行在上坡、下坡或平路時，為了增進騎車踩踏的效率會將變速裝置的檔位改變至適當的位置，以使自行車騎行的速率更加有效率且省力。

目前雖有變速裝置的電動換檔系統，但自行車手於相同路線上騎行時還是要自己判斷各種路況的換檔時機，判斷換檔時機除了分散自行車手的注意力以外，每次換檔時機因人為判斷的緣故都有改變，也使車手無法穩定地重現相同路線上騎行的換檔方式。

有鑑於此，本發明之目的在於提供一種用於自行車的變速裝置，於該自行車行進過程中儲存換檔時往前及往後一段時間的影像以及當時換檔的檔位，作為後續換檔時機判斷或事後分析資料的基礎。

緣以達成上述目的，本發明提供一種自行車變速裝置，用以設置於一自行車並包括一控制器；一攝影裝置，係與該控制器電連接並用以攝錄該自行車於一行進方向上之影像；一變速裝置，係與該控制器電連接並用以於換檔時發出一變速訊號至該控制器；一儲存裝置，係與該控制器電連接；其中，當該變速裝置發出該變速訊號至該控制器接收，該控制器處理該攝影裝置錄製之影像，將接收該變速訊號前之一第一預定時間至該變速訊號後之一第二預定時間內的一影像以及該變速裝置換檔之檔位儲存至該儲存裝置。

本發明之效果在於，藉由自行車行進於各種路線過程中所儲存之換檔時往前及往後一段時間的影像以及換檔的檔位，可提供數據作為機器學習分析最佳換檔時機的基礎，或作為攝錄影像比對決定換檔的基礎，在往後於重複路線騎乘自行車時，透過控制器比對影像的結果控制變速裝置於相同路段變為最佳或者曾經的換檔檔位。

〔本發明〕

100:自行車變速裝置

10:控制器

20:攝影裝置

30:變速裝置

40:儲存裝置

50:環境狀態擷取裝置

60:自行車狀態擷取裝置

70:車手狀態擷取裝置

80:傳輸裝置

90:伺服器

A:自行車

S01至S03:步驟

圖1為本發明一較佳實施例之步驟流程圖。

圖2為本發明上述較佳實施例系統之方塊示意圖。

為能更清楚地說明本發明，茲舉較佳實施例並配合圖式詳細說明如後。請參看圖1至圖2所示，為本發明一較佳實施例之自行車變速裝置100，係用以設置於一自行車A並包括一控制器10以及分別與控制器10電連接的一攝影裝置20、一變速裝置30以及一儲存裝置40。

攝影裝置20用以攝錄自行車A於一行進方向上之影像，將此即時攝錄的影像循環地暫存於自有的記憶體和/或將此影像儲存於上述的儲存裝置40，騎乘自行車A的使用者控制變速裝置30使自行車A換檔，變速裝置30用以於換檔時發出一變速訊號至控制器10接收，變速裝置30亦能接收控制器10的指示換檔。當變速裝置30發出變速訊號至控制器10接收時，控制器10以擷取段落或保留的方式處理該攝影裝置20攝錄之影像，將接收變速訊號前之一第一預定時間至變速訊號後之一第二預定時間內的影像以及變速裝置30換檔之檔位儲存至儲存裝置40。

上述自行車變速裝置運作時，自行車A至少數次騎行在相同的路線上，使得攝影裝置20在路線上相同位置的路段，能拍攝到比對後可判斷為相同或相似的重複影像及對應的換檔檔位，作為機器學習分析最佳換檔時機的基礎，或作為攝錄影像比對決定換檔的基礎。

進一步來說，在有驅動變速裝置30自動換檔的需求時，例如以控制器10自動或半自動地控制變速裝置30換檔時，可透過攝影裝置20即時攝錄之影像與儲存於儲存裝置40的影像比對，自動地決定變速裝置30的換檔檔位。前述自動決定換檔檔位的運作過程中，是執行如圖1所示流程圖的方法步驟，包括：

(S01)儲存換檔前後時間的影像：當騎乘自行車A的使用者控制變速裝置30使自行車A進行換檔時，變速裝置30發出一變速訊號至控制器10接收，變速訊號至少包含換檔檔位的資訊，控制器10可控制變速裝置30換檔，並由前述的變速訊號或由收到變速訊號時與變速裝置30的通訊獲得換檔的檔位與時間的資訊。

(S02)比對影像是否相同或相似：控制器10接收到變速訊號時處理該攝影裝置20攝錄之影像，將接收變速訊號前之第一預定時間至變速訊號後之第二預定時間內的一影像與變速裝置30換檔之檔位儲存至儲存裝置40。在某些較佳實施例中，第一預定時間與第二預定時間的時間相同，將其設定為0秒至數秒之間，當第一預定時間與第二預定時間為零秒時，該影像為接收變速訊號瞬間的靜態影像。

(S03)該變速裝置換檔：當自行車A行進於路線時，控制器10比對攝影裝置20即時攝錄之影像與已儲存於儲存裝置40中的該影像，若比對影像結果相同或相似，則依據對應該影像之換檔的檔位控制變速裝置30換檔，使自行車A換檔至該檔位或保持於該檔位(當換檔的檔位與當下自行車A的檔位相同時)。如此，使得設置自行車變速裝置100的自行車A於重複的路線騎乘時，能於該路線相同位置的路段換檔，以重現此前相同檔位的方式再度騎行於該路線。並且隨著影像及對應換檔檔位的資料累積提供機器學習優化後，可進一步獲致更佳的換檔檔位與換檔的時機套用至控制器10作為比對影像的基礎，增進騎行於該路線的成績。

在進行上述攝錄影像與已儲存影像比對時，是採用現有的影像相似度演算法進行比對，例如雜湊演算法、基於區域不變性的影像相似度匹配演算法或深度學習演算法，對攝錄影像及儲存影像進行特徵提取、指紋生成和相似度匹配等步驟，比對攝錄影像與儲存於儲存裝置的影像判斷是否相同或相似，所述的比對影像結果相似意指比對影像的近似度數值是位於預先設定為近似的數值範圍內。

以下繼續說明本發明較佳實施例的內容，自行車變速裝置100還可進一步包括分別與控制器10電連接的一環境狀態擷取裝置50、一自行車狀態擷取裝置60以及一車手狀態擷取裝置70。

環境狀態擷取裝置50用以感測環境狀態參數，控制器10將接收變速訊號時的一環境狀態參數儲存至儲存裝置40，環境狀態參數包括以GPS定位器定位的GPS位置、坡度計感測的坡度或高度計感測的高度等。自行車狀態擷取裝置60用以感測自行車狀態參數，控制器10將接收變速訊號時的一自行車狀態參數儲存至儲存裝置40，自行車狀態參數包括各種轉速計、應變規、陀螺儀及功率計所感測的輪速、曲柄轉速、曲柄扭矩、車身傾斜角度或踏板功率。車手狀態擷取裝置70用以感測車手狀態參數，控制器10將接收變速訊號時的一車手狀態參數儲存至儲存裝置40，車手狀態參數包括以心律感測器及呼吸感測器感測的車手的心跳或呼吸。

執行上述的比對影像是否相同或相似S02的步驟時，該控制器10除了比對攝影裝置20即時攝錄之影像與已儲存於儲存裝置40中的影像以外，還可選擇性的將當下環境狀態擷取裝置50感測的環境狀態參數、自行車狀態擷取裝置60感測的自行車狀態參數，或車手狀態擷取裝置70感測的車手狀態參數，與已儲存之環境狀態參數、自行車狀態參數，或車手狀態參數進行比對。若上述的影像比對結果相同或相似，且選擇進行比對的環境狀態參數、自行車狀態參數或車手狀態參數的比對結果相同或相似，才依據對應該影像之換檔檔位控制變速裝置30換檔。上述比對環境狀態參數、自行車狀態參數，或車手狀態參數的比對結果相似，意指比對參數的誤差位於預先設定為近似的數值範圍內。

上述自行車變速裝置100感測的影像及參數的資料累積後可透過機器學習優化，該資料的傳輸手段是在控制器10設有一傳輸裝置80，本較佳實施例中傳輸裝置80是無線的傳輸模組，在其他較佳實施例中亦可是有線的傳輸介面，例如USB的傳輸介面。傳輸裝置80訊號連接儲存裝置40，將儲存裝置40儲存的資料包括影像以及與該影像對應的換檔檔位、即時環境狀態參數、自行車狀態參數、車手狀態參數傳輸至一伺服器90，伺服器90以前述的影像與各種參數的資料進行深度學習，當錯誤率大於設定的數值例如5%時重新學習，學習完成後將最佳的影像、檔位及參數透過傳輸裝置80存回儲存裝置40，作為攝錄影像與影像比對或感測參數與參數比對的基礎，以及控制變速裝置30換檔的檔位的基礎。

該自行車變速裝置100的運作具有手動模式、半自動模式及自動模式，在執行上述儲存換檔前後時間的影像S01的步驟時，是在手動模式下進行。這時變速裝置30的換檔是仰賴騎乘自行車A的使用者控制，在此模式下自行車A重複騎行於相同路線時，可於各路段換檔時累積儲存於儲存裝置40的影像、對應該影像的換檔檔位及對應各路段的各種參數的資料。

當自行車變速裝置100執行比對影像是否相同或相似S02的步驟以及該變速裝置換檔S03的步驟時，是在半自動模式下進行或者在自動模式下進行。半自動模式與自動模式的差異在於，半自動模式時使用者可決定是否介入控制變速裝置30自動換檔，可強制變速裝置30不換檔或改變為其他的檔位，而全自動模式則是完全交由比對攝錄影像與儲存影像的結果令變速裝置30改變換檔的檔位。

以上所述僅為本發明較佳可行實施例而已，舉凡應用本發明說明書及申請專利範圍所為之等效變化，理應包含在本發明之專利範圍內。

S01至S03:步驟

Claims

一種自行車變速裝置，用以設置於一自行車並包括：一控制器；一攝影裝置，係與該控制器電連接用以攝錄該自行車於一行進方向上之影像；一變速裝置，係與該控制器電連接用以於換檔時發出一變速訊號至該控制器接收；一儲存裝置，係與該控制器電連接；其中，當該變速裝置發出該變速訊號至該控制器接收，該控制器處理該攝影裝置錄製之影像，將接收該變速訊號前之一第一預定時間至該變速訊號後之一第二預定時間內的一影像以及該變速裝置換檔之檔位儲存至該儲存裝置，該控制器比對該攝影裝置攝錄之影像與儲存於該儲存裝置中之該影像，若比對結果相同或相似，則以對應該影像之換檔的檔位控制該變速裝置換檔。
如請求項1所述之自行車變速裝置，其中該自行車變速裝置包括一環境狀態擷取裝置，該環境狀態擷取裝置與該控制器電連接並用以感測環境狀態參數，該控制器將接收該變速訊號時的一環境狀態參數儲存至該儲存裝置。
如請求項2所述之自行車變速裝置，其中該環境狀態參數包括GPS位置、坡度或高度。
如請求項1所述之自行車變速裝置，其中該自行車變速裝置包括一自行車狀態擷取裝置，該自行車狀態擷取裝置與該控制器電連接並用以感測自行車狀態參數，該控制器將接收該變速訊號時的一自行車狀態參數儲存至該儲存裝置。
如請求項4所述之自行車變速裝置，其中該自行車狀態參數包括輪速、曲柄轉速、曲柄扭矩、車身傾斜角度或踏板功率。
如請求項1所述之自行車變速裝置，其中該自行車變速裝置包括一車手狀態擷取裝置，該車手狀態擷取裝置與該控制器電連接並用以感測車手狀態參數，該控制器將接收該變速訊號時的一車手狀態參數儲存至該儲存裝置。
如請求項6所述之自行車變速裝置，其中該車手狀態參數包括車手的心跳或呼吸。
如請求項1所述之自行車變速裝置，其中設有一傳輸裝置，該傳輸裝置訊號連接該儲存裝置並將該儲存裝置儲存的資料傳輸至一伺服器。
如請求項2中所述之自行車變速裝置，其中該控制器比對該攝影裝置攝錄之影像與儲存於該儲存裝置中之該影像，該控制器並比對該環境狀態擷取裝置感測的環境狀態參數與儲存於該儲存裝置之該環境狀態參數，若該影像比對結果相同或相似且該環境狀態參數比對結果相同或相似，則以對應該影像之換檔的檔位控制該變速裝置換檔。