[发明专利]自行车骑行运动辅助训练装置

权利要求书

1.一种自行车骑行运动辅助训练装置，其特征在于，包括脚蹬传感器、编码器和传感器系统信号处理器，编码器安装在脚蹬轴的外端，用于获取任意时刻曲柄与脚蹬间的夹角β，求解沿曲柄轴方向的无效力及垂直方向的有效力，脚蹬传感器布置在测试车的左右脚蹬上，获取作用在脚蹬上的三维力并发送给传感系统信号处理器，所述脚蹬传感器包括X方向差动电容单元组合和Y方向差动电容单元组合，所述X方向差动电容单元组合和Y方向差动电容单元组合均包括两个以上相互形成差动的电容单元模块，所述电容单元模块采用由两个以上的条状电容单元组成的梳齿结构，每个条状电容单元包括上极板的驱动电极和下极板的感应电极，所述X方向差动电容单元组合和Y方向差动电容单元组合的电容值求和计算传感器的法向力且消除切向力影响。

2.根据权利要求1所述的自行车骑行运动辅助训练装置，其特征在于，所述装置还包括车把传感器和车座传感器，用于监测车座和车把上的三维作用力，获取上体的重量分配以及躯干-手臂系统的用力特征。

3.根据权利要求2所述的自行车骑行运动辅助训练装置，其特征在于,所述每个条状电容单元的驱动电极和感应电极宽度相同，驱动电极的长度大于感应电极长度，驱动电极长度两端分别预留左差位δ_左和右差位δ_右，b_0驱＝b_0感+δ_右+δ_左，其中，b_0驱为条状电容单元的驱动电极长度，b_0感为条状电容单元的感应电极长度。

4.根据权利要求3所述的自行车骑行运动辅助训练装置，其特征在于,所述差位δ_左=δ_右，且其中d₀为弹性介质厚度，G为弹性介质的抗剪模量，τ_max为最大应力值。

5.根据权利要求2所述的自行车骑行运动辅助训练装置，其特征在于,所述两组相互形成差动的电容单元模块的条状电容单元的驱动电极和感应电极沿宽度方向设有初始错位偏移，错位偏移大小相同、方向相反。

6.根据权利要求2所述的自行车骑行运动辅助训练装置，其特征在于,所述梳齿状结构包括20个以上条状电容单元、与条状电容单元一一对应连接的引线，相邻两条状电容单元之间设有电极间距a_δ。

7.根据权利要求6所述的自行车骑行运动辅助训练装置，其特征在于，所述平行板面积S＝M(a₀+a_δ)b₀，其中，M为条状电容单元数量，b₀为条状电容单元的长度，a₀条状电容单元的宽度。

8.根据权利要求6所述的自行车骑行运动辅助训练装置，其特征在于,所述电容单元模块的每个条状电容单元的引线通过并联或者独立连接到传感系统信号处理器。

9.根据权利要求2所述的自行车骑行运动辅助训练装置，其特征在于,所述条状电容单元的宽度其中，d₀为弹性介质厚度，E为弹性介质的杨氏模量，G为弹性介质的抗剪模量。

10.根据权利要求2所述的自行车骑行运动辅助训练装置，其特征在于,所述传感系统信号处理器和电容单元模块之间设有中间变换器，中间变换器用于设置电压对电容或频率对电容的传输系数。