[发明专利]踩踏作功计算方法、系统与智能踏板

说明书

技术领域

本发明是有关于一种作功计算方法及装置，且特别是有关于一种踩踏作功计算方法、系统与智能踏板。

背景技术

在运动风气日益兴盛的今日，慢跑、游泳及脚踏车都是相当热门的运动。当使用者骑乘脚踏车时，会想要了解自己在骑乘过程中消耗了多少卡路里。目前市面上的产品使用扭矩检测器来测量作功，其是利用脚踏车大齿盘与曲柄间的扭矩值来对角度积分，可得到曲柄对大齿盘作功的数据，并以此来换算使用者消耗的卡路里。

图1A至图1C是现有使用者踩踏脚踏车踏板的施力与曲柄转动角度的关系图。其中，使用者踩踏脚踏车踏板的方向会随时间改变，只有当踏板12与曲柄14平行的状态下，使用者对曲柄14的施力F才会等于曲柄14对大齿盘16的施力(如图1A所示)。其余状态下，使用者对曲柄14的施力F都必须计算在与曲柄14垂直的方向上的分力(如图1B所示的分力F1、图1C所示的分力F2)，而与曲柄14平行方向上的分力则作负功损失了。由此可知，上述产品只能计算出脚踏车获得的功，但此数值会比使用者实际所作的功来得小，结果造成换算的卡路里不够精确。

发明内容

本发明提供一种踩踏作功计算方法、系统与智能踏板，可精确地算出使用者踩踏脚踏车踏板所作的功。

本发明的踩踏作功计算方法适于由计算装置计算使用者踩踏脚踏车装置所作的功，其中脚踏车装置包括设置于曲柄上相对于齿盘的端点处的智能踏板及用于检测曲柄的转动角度的方位传感器。此方法利用智能踏板上的压力传感器检测使用者施加于智能踏板的踩踏力，并利用方位传感器检测使用者踩踏智能踏板时曲柄的转动角度，以及根据在使用者施力的时间区间内的各个时间点所检测到的踩踏力及曲柄的转动角度，计算使用者对智能踏板的作功。

在本发明的一实施例中，所述根据在使用者施力的时间区间内的各个时间点所检测到的踩踏力及曲柄的转动角度，计算使用者对智能踏板的作功的步骤包括根据曲柄的长度及转动角度，计算智能踏板于时间区间内的垂直位移，而将所检测到的踩踏力乘上垂直位移计算作功。

在本发明的一实施例中，所述将所检测到的踩踏力乘上垂直位移来计算作功的步骤包括计算时间区间内所检测到的踩踏力的统计值，而以此统计值乘上垂直位移以作为该作功，其中所述统计值包括平均值及最大值。

在本发明的一实施例中，所述的方法还包括利用智能踏板上的倾斜传感器检测智能踏板于各个时间点的倾斜角度，并利用所检测的倾斜角度及转动角度计算智能踏板于踩踏力方向上的位移，以及根据在各个时间点所检测的踩踏力及所计算的位移，计算使用者对智能踏板的作功。

在本发明的一实施例中，所述的方法还包括在压力传感器有检测到踩踏力的时间区间内，利用扭矩检测器检测曲柄对脚踏车装置的齿盘的作功，以及计算根据踩踏力及曲柄的转动角度所计算的作功与扭矩检测器所检测的作功的差值，以产生使用者踩踏智能踏板的能量损失。

本发明的踩踏作功计算系统包括智能踏板、方位传感器及计算装置。其中，智能踏板系配置于脚踏车装置的曲柄上相对于齿盘的端点处，包括用以检测使用者施加该智能踏板的踩踏力的压力传感器。方位传感器配置于曲柄处，用以检测使用者踩踏智能踏板时曲柄的转动角度。计算装置系连接智能踏板及方位传感器，用以根据在使用者施力的时间区间内的各个时间点所检测到的踩踏力及曲柄的转动角度，计算使用者对踩踏面板的作功。

在本发明的一实施例中，所述的计算装置包括根据曲柄的长度及转动角度，计算智能踏板于时间区间内的垂直位移，并将所检测到的踩踏力乘上垂直位移以作为作功。

在本发明的一实施例中，所述的计算装置包括计算时间区间内所检测到的踩踏力乘上垂直位移以作为作功，其中统计值包括平均值及最大值。

在本发明的一实施例中，所述的智能踏板还包括踏板主架构、传感器支撑架及踩踏面板。其中，踏板主架构枢接于曲柄的端点处。传感器支撑架固定于踏板主架构上。踩踏面板则配置于传感器支撑架上，与传感器支撑架之间具有一沟槽，此沟槽限制踩踏面板受力时沿沟槽与传感器支撑架进行垂直方向移动，其中压力传感器配置于传感器支撑架与踩踏面板之间。

在本发明的一实施例中，所述的智能踏板还包括外壳及传输装置。其中，外壳是固定于踏板主架构上。传输装置则配置于外壳内并耦接压力传感器，用以将压力传感器所检测的踩踏力传输至计算装置。

在本发明的一实施例中，所述的计算装置包括配置于外壳内。

在本发明的一实施例中，所述的智能踏板还包括倾斜传感器，其是配置于踏板主架构处，用以检测智能踏板于各个时间点的倾斜角度。