WO2020208497A1 - Plataforma de simulacion de ciclismo de ruta - Google Patents

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WO2020208497A1
WO2020208497A1 PCT/IB2020/053271 IB2020053271W WO2020208497A1 WO 2020208497 A1 WO2020208497 A1 WO 2020208497A1 IB 2020053271 W IB2020053271 W IB 2020053271W WO 2020208497 A1 WO2020208497 A1 WO 2020208497A1
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band
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PCT/IB2020/053271
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Johann BARRAGAN GOMEZ
Deiby Alejandro Triana Archila
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Universidad Autonoma De Bucaramanga - Unab
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Definitions

  • the present invention is located within the field of simulators for sports, specifically for the practice of road cycling from the use of a plurality of mechanical and electronic elements that allow to obtain a simulation very close to reality.
  • the device of the present invention is related to a suitable platform to carry out the simulation of road cycling, which is based on the use of a series of motors and an electronic controller that allows moving the motors in certain measure in order to achieve appropriate inclinations or declines, thus achieving a very real simulation with situations very similar to reality for an optimal experience by the user.
  • cycling encounters two main obstacles.
  • the first of them corresponds to accidents on the road that are increasingly frequent not only due to the imprudence of road actors, but also because there is a shortage of bicycle paths and suitable places to practice this activity.
  • the second adverse factor faced by cyclists is growing insecurity, as bicycle theft ranks high in the statistics, usually preceded by theft of cash and cell phone theft.
  • the document CO 1 1 -003533 discloses a training system for cycling, which is based on the use of a frame for placement during the use of the training system on a surface, a cycling device that comprises at least one cycling element which is configured to rotate around a bicycle axis, a vibration device for moving at least one cycling element in a vibratory way and also a method and use for the training system.
  • the system defined in this above corresponds to a stationary bicycle, which only allows the movement of a wheel located in the front part through the use of a mechanical system that transmits the movement of the feet on said wheel.
  • this system has the disadvantage that corresponds to a normal stationary bicycle, as they are commercially known, which, although it can be used in any space, does not in any way simulate the conditions that are experienced when cycling is carried out, that is, no it is close to reality, since it is totally static and only allows the movement of a single wheel.
  • a platform supported on the bottom box and carrying mounting devices for rigidly attaching exercise equipment on said platform, said platform defines a longitudinal direction substantially along a center line thereof and a transverse direction perpendicular thereto; a lifting mechanism disposed in said lower box and configured to selectively raise a front portion of said platform relative to said lower box to tilt said platform in a forward direction or to raise a rear platform of said platform relative to said lower box to declining said platform in a forward direction; a controller in communication with said four height adjustable corner supports and with said lifting mechanism, said controller is configured to remotely drive said lift mechanism to selectively tilt or decline said platform and to remotely drive each of said corner supports to raise or lower selectively lowering said lower box at a respective corner thereof.
  • WO 2016016493 teaches a cycling training apparatus comprising a structure that rests on the ground, and a displaceable belt with respect to the structure, formed as a longitudinal closed loop on which a bicycle can rest and roll.
  • the apparatus comprises a clamping element with two opposite ends, where one end has a first connector configured to be coupled to a bicycle, while the opposite end includes a second connector configured to be coupled to a fixed point.
  • the clamping element is flexible such that the distance in a straight line between said ends is variable, allowing the bicycle to move longitudinally on the belt.
  • the system defined in said above has a configuration very similar to a treadmill or a treadmill adapted to support a bicycle, where the bicycle is attached to the structure with a rope that reaches the seat post.
  • the apparatus described does not have a mechanism that allows to act on the direction of the bicycle, which implies that the user must always keep the direction of the bicycle parallel to the movement of the band, a fact that is undesirable and does not ensure user balance.
  • an object of the present invention to provide a suitable platform to carry out a road cycling simulation, which consists of a mechatronic system automatically controlled by a controller or processing module, which allows performing routines of exercise safely, in constant balance, with automatic adjustment of the inclination angle, thus allowing the replication of altimetries of any gradient in real time.
  • the platform of the present invention is designed in such a way that the user can swing the bicycle laterally, while being able to use the direction of the bicycle in order to simulate the situation in a way that is very close to reality. Likewise, the user also has the possibility to move back and forth on the bicycle, creating an almost real simulated environment. It is important to bear in mind that the platform can be used with any type of bicycle, which does not require any type of modification nor is it necessary to disassemble any of its parts, a fact that is remarkably advantageous compared to the similar devices found in the prior art, as mentioned above. In addition, the platform can be used for all types of bicycles regardless of the style, such as BMX, mountain, road, etc., since the platform adapts to the needs of the routes made in these different styles of cycling.
  • the route chosen or previously uploaded by users is synchronized in real time with a world of virtual environment, which can be displayed to the user in various ways, either as a virtual reality interface, as a projection on a wall or as video on a display device or module, such as a screen, monitor, or even a television.
  • a virtual reality interface as a projection on a wall or as video on a display device or module, such as a screen, monitor, or even a television.
  • Figure 1 corresponds to a top perspective view of the simulation platform of the present invention, which includes a bicycle mounted on it.
  • Figure 2 corresponds to a flat side view of the platform shown in Figure 1.
  • Figure 3 corresponds to a flat front view of the platform shown in Figure 1.
  • Figure 4 corresponds to a flat top view of the platform shown in Figure 1.
  • Figure 5 corresponds to a flat bottom view of the platform shown in Figure 1.
  • Figure 6 corresponds to a detailed view of the bands with lateral bearings on which the wheels of the bicycle rim are located to carry out the exercise.
  • Figure 7 corresponds to a top view of the detail of one of the bands illustrated in Figure 6.
  • Figure 8 corresponds to a rear view of the detail illustrated in Figure 6.
  • Figure 9 corresponds to a rear perspective view of the platform of the present invention, shown in Figure 1.
  • the present invention is directed to a platform to carry out road cycling simulation in a way that is very close to reality, which consists of an automatically controlled mechatronic system that allows exercise routines to be carried out safely, in constant balance, with automatic adjustment of the angle of inclination allowing to replicate altimetries of any gradient in real time.
  • Figures 1 to 9 present a platform for the simulation of road cycling, where said device or platform is generally composed of the following parts or components:
  • a base (1) that corresponds to the lower part of the platform where all the components and even the user's bicycle will be supported, where said base (1) is preferably, but not limited to, formed by a series of rods or tubes, in any way, which are joined together creating a support structure, as can be illustrated in the Figures, where said structure has in its central part a central support (1 1) on which a motor is supported principal (12), and at its ends it has a front support (13) and a rear support (14) on which are located front and rear guides (15, 16), respectively, where the front and rear guides (15, 16) allow the guiding of a gripping element (18), such as a steel cable by means of a pulley, where said gripping element (18) passes through the guides (15, 16) and the ends are joined to a part of the movable structure (2) to generate inclination, and the gripping element (18) is driven or driven directly by the motor (12);
  • a gripping element (18) such as a steel cable by means of a pulley
  • a movable structure (2) located in the upper part of the base (1) and that moves in the form of a rocker or back and forth in relation to a pivot point (17) and a support shaft (90) located in said base (1) thanks to the effect of the movement of the main motor (12) and the force transmitted through the gripping element (18), where the movable structure (2) is formed, preferably but not in a limiting way, by a floor or surface lower (21) that provides a surface on which the user can stand or stand before getting on the bicycle to carry out the exercise; a front band (22) and a rear band (23) on which the front wheel and the rear wheel of the bicycle rest, respectively, and which each correspond to an element that has a rotating band ( 221, 231) and a plurality of lateral bearings or rollers (222, 232) that allow the free movement of the bicycle wheels (see Figures 6 and 7); a pair of band supports (24, 25) each located below the respective front and rear band (22, 23), which allow the bands (22, 23) can rotate and simultaneously move laterally
  • the technology of the simulation platform of the present invention is based on the principle of a mechatronic system with four degrees of freedom, where of these four degrees of freedom, one is driven by a motor (12) while the others three are controlled directly by user interaction with the system.
  • the platform consists of a mechanical structure that can rotate around an axis perpendicular to the cyclist's sagittal plane (forward and backward inclination) by means of an automatically controlled motor (12) that allows replicating the inclination angle that varies according to the altimetry changes of the route being carried out.
  • the front wheel and the rear wheel of the bicycle to perform the exercise are supported on the bands (22, 23) with independent rollers (222, 232) inside, allowing the user to control the direction of the bicycle .
  • the front roller belt (22) is driven by a motor (223), which is controlled automatically in such a way that it rotates the front wheel of the bicycle at the same angular speed as the rear wheel.
  • the rear band (23) with rollers that is in contact with the rear wheel is driven directly by the rolling contact between said rear wheel and the band (231) on which it is located.
  • band supports (24, 25) that allow the bands (22, 23) to rotate and move with respect to the frame of the machine. This allows the different turning radii that appear on the front and rear wheels to be properly replicated when the bike follows a curved path.
  • the front and rear risers (22, 23) can also be slidably moved to the sides of the machine, which is done for greater realism when cornering in the exercise simulation.
  • front and rear bands (22, 23) The sliding movement of the front and rear bands (22, 23) is done on front rails (224) and rear rails (234), respectively, which allow the band supports (24, 25) where it is mounted each of said bands (22, 23) move freely relative to a single axis, that is, in a single dimension, allowing lateral movement only of said bands (22, 23), and therefore of the bicycle.
  • the bands (22, 23) with rollers also have a series of position sensors that allow the linear speed to be captured at the point of contact of the wheels rolling.
  • This information is sent to a processing unit that, in addition to controlling the speed of the motor (223) of the front band (22), of the motor (233) of the rear band (23) and the position of the main motor (12) that drive tilt, allows linking the data with a virtual environment which shows in real time the route being taken, the speed in kilometers per hour, the exercise time, the heart rate and the distance traveled.
  • the platform of the present invention can also comprise a pair of elastic elements (261) that allow the bicycle to be kept in a vertical position, helping the user of the platform to maintain balance, where said elastic elements (261) are located one at the back and the other at the front of the movable structure (2), and preferably, but not in a limiting way, they are attached at one end to the steering tube of the bicycle while the other ends are attached to the frame of the structure (2), and at the other end they are attached to the telescopic seatpost that supports the bicycle saddle.
  • said elastic elements (261) are located one at the back and the other at the front of the movable structure (2), and preferably, but not in a limiting way, they are attached at one end to the steering tube of the bicycle while the other ends are attached to the frame of the structure (2), and at the other end they are attached to the telescopic seatpost that supports the bicycle saddle.
  • the platform further has a front roller (28) and a rear roller (29) attached to the movable structure (2) by a pin joint together with a torsion spring.
  • the purpose of these two rollers (28, 29) is to limit the forward or backward translational movement of the bicycle, without restricting the rotational movement of the wheels.
  • These rollers (28, 29) function as stops that keep the user within the safe limits of the platform.
  • the platform mechanism of the present invention is designed in such a way that the user can laterally balance the bicycle as well as use the steering of the bicycle. There is also the possibility of moving forward and backward.
  • the route chosen or previously uploaded by users is synchronized in real time with a virtual world which can be displayed to the user in various ways, either as a virtual reality interface, as a projection on a wall or as a video in a television.
  • the virtual environment that is used in the platform of the present invention can be deployed to the user in different ways.
  • the information can be displayed through a virtual reality interface or through the projection of the virtual world on a flat surface or in the form of video on a television or a display element, such as a monitor or Similary.
  • the present invention is also directed to a method for performing a simulated road cycling exercise, which comprises the steps of:
  • a road cycling simulation platform which comprises lower and upper surfaces, and which move one in relation to the other in order to provide inclination similar to reality, and also comprising a main motor (12) and a series of motors (223, 233) that control the movement of the wheels of the bicycle;
  • - Provide a virtual environment visible to the user, which shows a desired or predetermined route that can include inclines, descents, flat areas, etc .;
  • a display element or module such as a screen, a television, etc .
  • the platform also has a series of sensors that measure the speed of the rear wheel and apply the same speed exerted by the user to the front wheel via the front wheel motor

Abstract

La presente invención se relaciona con una plataforma adecuada para llevar a cabo la simulación de la práctica de ciclismo de ruta, la cual se basa en el uso de una serie de motores y un controlador electrónico que permite mover los motores en cierta medida con el fin de lograr inclinaciones o declinaciones apropiadas, alcanzando así una simulación muy real con situaciones muy similares a la realidad para una experiencia óptima por parte del usuario. Así, la plataforma consiste en un sistema mecatrónico controlado automáticamente, el cual permite realizar rutinas de ejercitación de manera segura, en equilibrio constante, con ajuste automático del ángulo de inclinación permitiendo replicar altimetrías de cualquier gradiente en tiempo real. El sistema de simulación está diseñado de tal manera que el usuario puede balancear lateralmente la bicicleta, así como usar la dirección de la misma, donde estas características permiten que la sensación que experimenta el usuario sea lo más aproximada posible a la realidad, pero con la seguridad y tranquilidad de un ambiente controlado.

Description

PLATAFORMA DE SIMULACION DE CICLISMO DE RUTA
CAMPO TÉCNICO La presente invención se ubica dentro del campo de los simuladores para deportes, específicamente para la práctica de ciclismo de ruta a partir del uso de una pluralidad de elementos mecánicos y electrónicos que permiten obtener una simulación muy cercana a la realidad. Así, el dispositivo de la presente invención se relaciona con una plataforma adecuada para llevar a cabo la simulación de la práctica de ciclismo de ruta, la cual se basa en el uso de una serie de motores y un controlador electrónico que permite mover los motores en cierta medida con el fin de lograr inclinaciones o declinaciones apropiadas, alcanzando así una simulación muy real con situaciones muy similares a la realidad para una experiencia óptima por parte del usuario.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION
A nivel mundial el uso de la bicicleta se ha venido incrementando de forma elevada, tal es el caso de países como Holanda considerado el paraíso de las bicicletas, que para el 2016 contaba con más de 18 millones de bicicletas, con una población de 17 millones de habitantes. Así, ciudades como Ámsterdam y Delft han sido diseñadas y acondicionadas para el uso de la bicicleta, en particular en Ámsterdam, los desplazamientos en bicicleta suponen el 32%, mientras que el uso de automóviles representa un 22%, el transporte público el i 16%, y el tráfico en bicicleta aumenta hasta el 48% en el centro de la ciudad (Holanda, Culto a la Bici. Diario el País 12 septiembre 2016).
Por otro lado, contrario al pensamiento común, en España el ciclismo supera al fútbol como práctica deportiva, según el Observatorio Cetelem. Desde los años 80 al 2016 el crecimiento ha sido continuo, mostrando así ventas por casi 1.500 millones de euros para el 2016. Esfuerzos desde la Mesa Nacional de la Bicicleta (MNB), de la que forman parte la Real Federación Española de Ciclismo (RFEC), la misma AMBE y la Asociación de Ciclistas Profesionales (ACP) hacen evidente que el ciclismo como práctica deportiva, profesional, amateur, como medio de transporte o turismo forma parte de cualquier ciudad española. (España se sube a la bicicleta. El confidencial, 15 de septiembre de 2016)
Otro de los países en donde la infraestructura vial ha sido acondicionada para el uso seguro de las bicicletas es Alemania, donde ciudades exponentes de esta cultura son Frankfurt, Múnich, Hamburgo, Dusseldorf y Berlín, en esta última el 20% de los recorridos de la ciudad se realizan en este medio de transporte. (Bicicletas y su infraestructura en Alemania. Alemania hoy. 30 de enero de 2018). Por otro lado, están los países de América Latina, específicamente Colombia, donde se ha venido experimentando un incremento en el uso de la bicicleta, ya sea para actividades deportivas, turísticas o como medio de transporte, en donde la última actividad representa una excelente alternativa que mejora la calidad de aire, disminuye la generación de gases tóxicos que producen los vehículos, y corresponde a una salida al gran problema que se presenta para transportarse debido a la congestión vehicular. Por lo tanto, existen ciudades donde se estima que un porcentaje en aumento de ciudadanos prefiere movilizarse en bicicleta. Sin embargo, la práctica del ciclismo encuentra dos obstáculos principales. El primero de ellos corresponde a los accidentes en la ruta que son cada vez más frecuentes no solamente por la imprudencia de los actores viales, sino porque hay escasez de ciclorrutas y lugares adecuados para la práctica de esta actividad. El segundo factor adverso al que se enfrentan los practicantes del ciclismo es la creciente inseguridad, dado que el hurto de bicicletas ocupa un lugar importante en las estadísticas, precedida usualmente por el robo de dinero en efectivo y el hurto de teléfonos celulares.
A pesar de medidas impuestas por las autoridades de transporte en varios países, en donde se indica que se debe respetar el espacio por el cual circulan los ciclistas con una aproximación definida, tal como 1.5 metros, el panorama sigue siendo desalentador.
Pese a estos inconvenientes el uso de la bicicleta ha crecido. Frente a este panorama, en donde el uso de la bicicleta sigue en crecimiento, ya sea como medio transporte, de turismo o para actividades deportivas, con las deficiencias en infraestructura y seguridad para su uso en las ciudades, se hace necesario contar con algún tipo de sistema o dispositivo que ofrezca una alternativa para la práctica del ciclismo de ruta de una manera segura en un entorno controlado y tranquilo, como puede ser una casa o un gimnasio, proporcionando una rutina de entrenamiento para aficionados y profesionales logrando un acondicionamiento físico acorde a las necesidades del usuario y, en algunos casos, experimentando las sensaciones del recorrido real elegido en un ambiente virtual.
Así las cosas, en el estado del arte existe una pluralidad de divulgaciones relacionadas con sistemas o dispositivos para la simulación de la práctica de ciclismo, dentro de las que se encuentra el documento CO 1 1 -003533 que divulga un sistema de entrenamiento para ciclismo, el cual se basa en el uso de un marco para la colocación durante el uso del sistema de entrenamiento sobre una superficie, un dispositivo de ciclismo que comprende por lo menos un elemento de ciclismo el cual está configurado para girar alrededor de un eje de bicicleta, un dispositivo de vibración para mover por lo menos un elemento de ciclismo en una forma vibratoria y también un método y uso para el sistema de entrenamiento. Básicamente el sistema definido en esta anterioridad corresponde a una bicicleta estática, la cual sólo permite el movimiento de una rueda ubicada en la parte frontal mediante el uso de un sistema mecánico que transmite el movimiento de los pies en dicha rueda.
Sin embargo, dicho sistema presenta la desventaja que corresponde a una bicicleta estática normal, tal como se conocen comercialmente, que, aunque puede ser usada en cualquier espacio, no simula de ninguna forma las condiciones que se viven cuando se realiza la práctica de ciclismo, es decir, no se acerca a la realidad, ya que es totalmente estática y sólo permite el movimiento de una única rueda.
De otra parte, se tiene el documento ES 2612602 que enseña un aparato para llevar a cabo la práctica de ciclismo, donde dicho aparato comprende una plataforma de rodadura que tiene una zona de rodadura anterior y una zona de rodadura posterior, y un conjunto de anclaje que soporta una bicicleta sobre la plataforma de rodadura, donde dicho conjunto de anclaje presenta una horquilla que se une por los extremos de sus brazos al eje de la rueda trasera de la bicicleta, y por su otro extremo está vinculada a un brazo intermedio, donde dicho brazo intermedio se une por su parte inferior de forma articulada a un brazo de sujeción, definiendo un eje de giro, y donde dicho brazo de sujeción se une articuladamente a una pieza de desplazamiento lateral definiendo otro eje de giro, donde dichos ejes de giro se intersecan en un punto de rodadura.
Sin embargo, este documento presenta la desventaja que la práctica de ciclismo es muy plana y no cuenta con cercanía a la realidad, ya que sólo permite el movimiento de las ruedas de la bicicleta como si ésta fuera sobre una superficie totalmente plana, pero no cuenta con elementos que permitan que la estructura se mueva. Adicionalmente, se pueden presentar problemas de seguridad con este dispositivo, ya que la bicicleta simplemente se ubica encima de una plataforma pero no se agarra de la misma de ninguna forma, lo que llevaría a que con el movimiento del pedaleo, la bicicleta se descarrile y se salga, provocando accidentes al usuario. Ahora bien, también se encuentra el documento MX 201501 1048 relacionado con un ensamble de plataforma para soportar equipo de ejercicio, el ensamble comprende: una caja inferior con cuatro soportes de esquina y altura ajustable para soportar el ensamble de plataforma sobre una superficie de piso sustancialmente al nivel; una plataforma soportada sobre la caja inferior y que transporta dispositivos de montaje para unir rígidamente equipo de ejercicio sobre dicha plataforma, dicha plataforma define una dirección longitudinal sustancialmente a lo largo de una línea central de la misma y una dirección transversal perpendicular a ésta; un mecanismo elevador dispuesto en dicha caja inferior y configurado para elevar selectivamente una parte delantera de dicha plataforma con relación a dicha caja inferior para inclinar dicha plataforma en una dirección hacia adelante o para elevar una plataforma posterior de dicha plataforma con relación a dicha caja inferior para declinar dicha plataforma en una dirección hacia adelante; un controlador en comunicación con dichos cuatro soportes de esquina de altura ajustable y con dicho mecanismo elevador, dicho controlador está configurado para impulsar remotamente dicho mecanismo elevador para inclinar o declinar selectivamente dicha plataforma y para impulsar remotamente cada uno de dichos soportes de esquina para elevar o descender selectivamente dicha caja inferior en una esquina respectiva de la misma.
Finalmente, en el estado del arte se encuentra el documento WO 2016016493 que enseña un aparato de entrenamiento de ciclismo que comprende una estructura que se apoya en el suelo, y una cinta desplazable con respecto a la estructura, conformada como un bucle cerrado longitudinal sobre la que puede apoyarse y rodar una bicicleta. Así, el aparato comprende un elemento de sujeción con dos extremos opuestos, donde un extremo presenta un primer conector configurado para acoplarse a una bicicleta, mientras que el extremo opuesto incluye un segundo conector configurado para acoplarse a un punto fijo. De este modo, el elemento de sujeción es flexible de forma que la distancia en línea recta entre dichos extremos es variable, permitiendo que la bicicleta se desplace longitudinalmente sobre la cinta.
Es importante tener en cuenta que el sistema definido en dicha anterioridad tiene una configuración muy similar a una banda trotadora o una banda caminadora adaptada para soportar una bicicleta, donde la bicicleta se une a la estructura con una cuerda que llega a la tija del sillín. Sin embargo, el aparato descrito no cuenta con un mecanismo que permita actuar sobre la dirección de la bicicleta, lo que implica que el usuario siempre debe mantener la dirección de la bicicleta paralela al desplazamiento de la banda, hecho que es indeseable y no asegura el equilibrio del usuario. De acuerdo con la información anterior, un experto en la materia puede ver claramente que en el estado del arte existe una necesidad por diseñar e implementar un sistema o dispositivo de simulación para la práctica de ciclismo en una forma segura y en un ambiente controlado, donde dicho dispositivo o sistema permita la simulación de pendientes (ascensos o descensos) pero en una forma segura y que permita que el usuario mueva la dirección de la bicicleta y se accionen las dos ruedas simultáneamente, con el fin de acercarlo lo más posible a la realidad. Además, se hace necesario que el sistema o dispositivo proteja la integridad del usuario al asegurar que el mismo no tenga peligros de caídas desde la plataforma.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
Es, por lo tanto, un objeto de la presente invención, suministrar una plataforma adecuada para llevar a cabo una simulación de ciclismo de ruta, la cual consiste en un sistema mecatrónico controlado automáticamente por un controlador o módulo de procesamiento, que permite realizar rutinas de ejercitación de manera segura, en equilibrio constante, con ajuste automático del ángulo de inclinación, permitiendo así replicar altimetrías de cualquier gradiente en tiempo real.
De este modo, la plataforma de la presente invención está diseñada de tal manera que el usuario puede balancear lateralmente la bicicleta, al tiempo que puede utilizar la dirección de la misma con el fin de simular la situación de una forma muy cercana a la realidad. Así mismo, el usuario también tiene la posibilidad de trasladarse hacia adelante y hacia atrás en la bicicleta, creando un ambiente simulado casi real. Es importante tener en cuenta que la plataforma puede ser usada con cualquier tipo de bicicleta, la cual no requiere de ningún tipo de modificación ni tampoco es necesario el desmonte de alguna de sus partes, hecho que es notablemente ventajoso en comparación con los dispositivos similares encontrados en el arte previo, tal como se mencionaron anteriormente. Además, la plataforma puede ser usada para todo tipo de bicicletas sin importar el estilo, tales como BMX, de montaña, de ruta, etc., ya que la plataforma se adapta a las necesidades de los trayectos realizados en estos diferentes estilos de ciclismo.
Así, la ruta elegida o subida previamente por los usuarios, se sincroniza en tiempo real con un mundo de entorno virtual, el cual se puede desplegar al usuario de diversas maneras, ya sea como interfaz de realidad virtual, como proyección sobre una pared o como video en un dispositivo o módulo de visualización, tal como una pantalla, monitor o incluso un televisor. Estas características permiten que la sensación que experimenta el usuario sea lo más aproximada posible a la realidad, pero con la seguridad y tranquilidad de un ambiente controlado.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
La presente invención se entiende de forma más clara a partir de las siguientes figuras donde se muestran los componentes asociados al presente sistema o aparato, así como los elementos novedosos con respecto al estado del arte, en donde, las figuras no pretenden limitar el alcance de la invención, el cual está únicamente dado por las reivindicaciones adjuntas, en donde: La Figura 1 corresponde a una vista en perspectiva superior de la plataforma de simulación de la presente invención, la cual incluye una bicicleta montada sobre la misma. La Figura 2 corresponde a una vista lateral plana de la plataforma mostrada en la Figura 1 .
La Figura 3 corresponde a una vista frontal plana de la plataforma mostrada en la Figura 1 .
La Figura 4 corresponde a una vista superior plana de la plataforma mostrada en la Figura 1 .
La Figura 5 corresponde a una vista inferior plana de la plataforma mostrada en la Figura 1 .
La Figura 6 corresponde a una vista en detalle de las bandas con rodamientos laterales sobre las cuales se ubican las ruedas de la llanta de la bicicleta para llevar a cabo el ejercicio.
La Figura 7 corresponde a una vista superior del detalle de una de las bandas ilustrada en la Figura 6.
La Figura 8 corresponde a una vista posterior del detalle ilustrado en la Figura 6. La Figura 9 corresponde a una vista en perspectiva posterior de la plataforma de la presente invención, mostrada en la Figura 1 . DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
La presente invención está dirigida a una plataforma para llevar a cabo la simulación de ciclismo de ruta de una forma muy cercana a la realidad, la cual consiste en un sistema mecatrónico controlado automáticamente que permite realizar rutinas de ejercitación de manera segura, en equilibrio constante, con ajuste automático del ángulo de inclinación permitiendo replicar altimetrías de cualquier gradiente en tiempo real.
Así las cosas, las Figuras 1 a 9 presentan una plataforma para la simulación de la práctica de ciclismo de ruta, en donde dicho dispositivo o plataforma está compuesto, en general, por las siguientes partes o componentes:
• Una base (1 ) que corresponde a la parte inferior de la plataforma donde se va a soportar todos los componentes e incluso la bicicleta del usuario, donde dicha base (1 ) está preferiblemente, pero no limitantemente, formada por una serie de varillas o tubos, de cualquier forma, los cuales se unen entre sí creando una estructura de soporte, tal como se puede ilustrar en las Figuras, donde dicha estructura cuenta en su parte central con un soporte central (1 1 ) sobre el cual se soporta un motor principal (12), y en sus extremos cuenta con un soporte frontal (13) y un soporte posterior (14) sobre los cuales se ubican unas guías frontal y posterior (15, 16), respectivamente, donde las guías frontal y posterior (15, 16) permiten el guiado de un elemento de agarre (18), tal como un cable de acero por medio de una polea, donde dicho elemento de agarre (18) pasa por las guías (15, 16) y los extremos se unen a una parte de la estructura movible (2) para generar inclinación, y el elemento de agarre (18) es accionado o manejado directamente por el motor (12);
• Una estructura movible (2) ubicada en la parte superior de la base (1 ) y que se mueve en forma de balancín o vaivén con relación a un punto de pivote (17) y un eje de soporte (90) ubicado en dicha base (1 ) gracias al efecto del movimiento del motor principal (12) y la fuerza transmitida a través del elemento de agarre (18), donde la estructura movible (2) está formada, preferiblemente pero no de forma limitante, por un piso o superficie inferior (21 ) que suministra una superficie sobre la cual se puede montar o parar el usuario antes de subirse a la bicicleta para llevar a cabo el ejercicio; una banda delantera (22) y una banda posterior (23) sobre las cuales se apoyan, respectivamente, la rueda delantera y la rueda posterior de la bicicleta y que corresponden, cada una, a un elemento que en su interior presenta una banda giratoria (221 , 231 ) y una pluralidad de rodamientos laterales o rodillos (222, 232) que permiten el libre movimiento de las ruedas de la bicicleta (ver Figuras 6 y 7); un par de soportes de banda (24, 25) ubicados cada uno debajo de la respectiva banda frontal y posterior (22, 23), los cuales permiten que las bandas (22, 23) puedan girar y a la vez desplazarse lateralmente sobre unos fieles (224, 234); y una estructura lateral (26) ubicada en los dos lados de la estructura movible (2), la cual sirve para crear una especie de“encierro” o espacio cerrado y así proteger al usuario cuando está realizando la práctica.
Así las cosas, la tecnología de la plataforma de simulación de la presente invención se basa en el principio de un sistema mecatrónico de cuatro grados de libertad, donde de estos cuatro grados de libertad, uno es accionado por motor (12) mientras que los otros tres son controlados directamente por la interacción del usuario con el sistema. La plataforma consta de una estructura mecánica que puede girar alrededor de un eje perpendicular al plano sagital del ciclista (inclinación hacia adelante y atrás) por medio de un motor (12) controlado automáticamente que permite replicar el ángulo de inclinación que varía de acuerdo con los cambios de altimetría de la ruta que se está realizando.
De este modo, la rueda delantera y la rueda trasera de la bicicleta para realizar el ejercicio, están apoyadas sobre las bandas (22, 23) con rodillos independientes (222, 232) en su interior, permitiendo al usuario controlar la dirección de la bicicleta. Para permitir esta funcionalidad, la banda de rodillos delantera (22) es accionada por un motor (223), el cual se controla de forma automática de tal manera que hace girar la rueda delantera de la bicicleta a la misma velocidad angular que la rueda trasera. Así, la banda posterior (23) con rodillos que se encuentra en contacto con la rueda trasera se impulsa directamente por el contacto de rodadura entre dicha rueda trasera y la banda (231 ) sobre la cual se ubica. De este modo, para que las bandas (22, 23) permitan simular la dirección de la bicicleta, se cuenta con unos soportes de banda (24, 25) que permiten a las bandas (22, 23) girar y trasladarse con respecto al bastidor de la máquina. Esto permite replicar con propiedad los diferentes radios de giro que aparecen en las ruedas delanteras y traseras cuando la bicicleta describe una trayectoria curva. Las bandas delantera y posterior (22, 23) también pueden moverse en forma deslizante hacia los lados de la máquina, lo cual se hace para obtener mayor realismo en el momento de tomar curvas en la simulación del ejercicio. El movimiento de deslizamiento de las bandas delantera y posterior (22, 23) se hace sobre unos rieles frontales (224) y unos rieles posteriores (234), respectivamente, los cuales permiten que los soportes de banda (24, 25) donde se monta cada una de dichas bandas (22, 23) se muevan libremente con relación a un único eje, es decir, en una sola dimensión, permitiendo el movimiento lateral únicamente de dichas bandas (22, 23), y por ende, de la bicicleta.
Ahora bien, en una modalidad preferida, las bandas (22, 23) con rodillos además cuentan con una serie de sensores de posición que permiten capturar la velocidad lineal en el punto de contacto de rodadura de las ruedas. Esta información es enviada a una unidad de procesamiento que además de controlar la velocidad del motor (223) de la banda delantera (22), del motor (233) de la banda trasera (23) y la posición del motor principal (12) que maneja la inclinación, permite enlazar los datos con un entorno virtual el cual muestra en tiempo real la ruta que se está realizando, la velocidad en kilómetros por hora, el tiempo de ejercitación, las pulsaciones cardíacas y la distancia recorrida. En una modalidad preferida, la plataforma de la presente invención además puede comprender un par de elementos elásticos (261 ) que permiten mantener la bicicleta en posición vertical, ayudando al usuario de la plataforma a mantener el equilibrio, donde dichos elementos elásticos (261 ) se ubican uno en la parte posterior y otro en la parte frontal de la estructura movible (2), y preferiblemente, pero no de forma limitante, se unen por un extremo al tubo de la dirección de la bicicleta mientras que los otros extremos se unen al bastidor de la estructura (2), y en el otro extremo se unen a la tija telescópica que sirve de apoyo al sillín de la bicicleta. Así, la elasticidad de dichos elementos elásticos (261 ) permite que la bicicleta se pueda balancear lateralmente y desplazarse hacia adelante y hacia atrás. Estos movimientos se presentan de manera natural gracias a las fuerzas que ejerce el ciclista sobre la bicicleta durante la secuencia de pedaleo.
En una modalidad alterna, la plataforma además cuenta con un rodillo delantero (28) y un rodillo trasero (29) unidos a la estructura movible (2) por una unión de pasador junto con un resorte de torsión. El objetivo de estos dos rodillos (28, 29) es limitar el movimiento de traslación hacia adelante o hacia atrás de la bicicleta, sin restringir el movimiento de rotación de las ruedas. Estos rodillos (28, 29) funcionan como topes que mantienen al usuario dentro de los límites seguros de la plataforma. Como se indicó anteriormente, el mecanismo de la plataforma de la presente invención está diseñado de tal manera que el usuario puede balancear lateralmente la bicicleta así como usar la dirección de la misma. También hay posibilidad de trasladarse hacia adelante y hacia atrás. Además, la ruta elegida o subida previamente por los usuarios, se sincroniza en tiempo real con un mundo virtual el cual se puede desplegar al usuario de diversas maneras, ya sea como interfaz de realidad virtual, como proyección sobre una pared o como video en un televisor. Estas características permiten que la sensación que experimenta el usuario sea lo más aproximada posible a la realidad, pero con la seguridad y tranquilidad de un ambiente controlado.
De acuerdo con lo definido anteriormente, el entorno virtual que es usado en la plataforma de la presente invención se puede desplegar al usuario de diferentes maneras. Específicamente, se puede realizar el despliegue de la información a través de una interfaz de realidad virtual o por medio de la proyección del mundo virtual sobre una superficie plana o en forma de video en un televisor o un elemento de visualización, tal como un monitor o similar. De otra parte, la presente invención también está dirigida a un método para la realización de un ejercicio de ciclismo de ruta simulado, el cual comprende los pasos de:
- Suministrar una plataforma de simulación de ciclismo de ruta, la cual comprende unas superficies inferior y superior, y las cuales se mueven una con relación a la otra con el fin de proveer inclinación similar a la realidad, y que además comprende un motor principal (12) y una serie de motores (223, 233) que controlan el movimiento de las ruedas de la bicicleta;
- Suministrar un entorno virtual visible al usuario, el cual muestra una ruta deseada o predeterminada que puede incluir inclinaciones, bajadas, áreas planas, etc.;
- Mostrar al usuario el entorno virtual por medio de un elemento o módulo de visualización, tal como una pantalla, un televisor, etc.;
- Controlar el accionamiento del motor principal (12) de la plataforma de simulación dependiendo de la ruta mostrada en el entorno virtual, en donde dicho control permite inclinar, declinar o mantener horizontal la superficie superior de la plataforma mediante una ligera rotación, en cualquier sentido, del eje del motor principal (12) el cual está unido a la estructura movible (2) en sus extremos por medio de un sistema de polea y cable de acero, denominado en la presente divulgación como elemento de agarre (18), el cual es preferiblemente un cable de acero;
- Controlar los motores (223, 233) del movimiento de las ruedas dependiendo de la inclinación del usuario con el movimiento sobre la bicicleta, y dependiendo de la velocidad de pedaleo aplicada a la rueda trasera de la bicicleta, en donde para llevar a cabo este proceso, la plataforma además cuenta con una serie de sensores que miden la velocidad de la rueda posterior y aplica la misma velocidad ejercida por el usuario a la rueda delantera mediante el motor de la rueda delantera
(223); y
- Mostrar las variables deseadas en el entorno virtual, tales como kilometraje recorrido, calorías quemadas, distancia restante, tiempo de entrenamiento, etc.
Aunque la anterior descripción define las modalidades preferidas de la presente invención, también se contempla dentro del alcance del presente documento las modificaciones que puedan ser evidentes para un experto en la materia, donde dicho alcance no se encuentra de ninguna forma limitado a las modalidades preferidas, sino que se define únicamente por las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES
1. Una plataforma para simulación de ciclismo de ruta, caracterizada porque comprende:
· una base (1 ) ubicada en la parte inferior de la plataforma y que cuenta con un soporte central (11 ) sobre el cual se soporta un motor principal (12), y en sus extremos cuenta con un soporte frontal (13) y un soporte posterior (14) sobre los cuales se ubican unas guías frontal y posterior (15, 16), respectivamente, por las que pasa un elemento de agarre (18) accionado por el motor (12);
• una estructura movible (2) ubicada en la parte superior de la base (1 ) y movible con relación a un punto de pivote (17) y un eje de soporte (90) ubicado en dicha base (1 ), donde dicha estructura (2) comprende una banda delantera (22) y una banda posterior (23) de apoyo de ruedas, donde las bandas (22, 23) giran y son desplazabas lateralmente;
en donde el elemento de agarre (18) une el motor principal (12), las guías (15, 16) y la estructura movible (2).
2. La plataforma de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizada porque cada banda (22, 23) comprende en su interior una banda giratoria (221 , 231 ) y unos rodamientos laterales o rodillos (222, 232), junto con un motor (223, 233) conectado a dicha banda giratoria (221 , 231 ), y unos rieles frontales (224) y posteriores (234) sobre los que se desliza cada banda (22, 23).
3. La plataforma de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizada porque la estructura movible (2) además comprende un par de soportes de banda (24, 25) ubicados cada uno debajo de la respectiva banda frontal y posterior (22, 23) en los rieles (224, 234).
4. La plataforma de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque la estructura movible (2) además comprende una estructura lateral (26) ubicada en los dos lados de dicha estructura movible (2).
5. La plataforma de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque las bandas (22, 23) además cuentan con sensores de posición para captura de velocidad lineal en el punto de contacto de rodadura de las ruedas de la bicicleta.
6. La plataforma de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizada porque además comprende una unidad de procesamiento conectada y que controla todos los motores de la plataforma y demás componentes electrónicos.
7. La plataforma de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizada porque además comprende un par de elementos elásticos que se ubican uno en la parte frontal y otro en la parte posterior de la estructura movible (2) y se unen a la parte frontal de la bicicleta y a la tija telescópica del sillín de la bicicleta, respectivamente.
8. La plataforma de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la estructura movible (2) además comprende un rodillo delantero y un rodillo trasero de limitación del movimiento de traslación hacia adelante o hacia atrás de la bicicleta.
9. La plataforma de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque además comprende un entorno virtual de simulación de recorrido, el cual incluye un elemento de visualización que muestra el recorrido o la ruta seleccionada.
10. Un método para la realización de un ejercicio ciclismo de ruta simulado, caracterizado porque comprende los pasos de:
- suministrar una plataforma de simulación de ciclismo de ruta, la cual comprende unas superficies inferior y superior, las cuales se mueven una con relación a la otra, y que además comprende un motor principal (12) y unos motores de control (223, 233) del movimiento de las ruedas de la bicicleta;
- suministrar un entorno virtual visible al usuario, el cual muestra una ruta deseada o predeterminada que puede incluir inclinaciones, bajadas, áreas planas, y similares;
- mostrar al usuario el entorno virtual por medio de un elemento o módulo de visualización, tal como una pantalla, un televisor, o similares; - controlar el accionamiento del motor principal (12) de la plataforma de simulación dependiendo de la ruta mostrada en el entorno virtual;
- controlar los motores (223, 233) de movimiento de las ruedas dependiendo de la inclinación del usuario con el movimiento sobre la bicicleta; y
mostrar las variables deseadas en el entorno virtual.
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