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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrradsystems. Zudem bezieht sich die Erfindung auf ein Fahrradsystem.
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Stand der Technik
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Fahrräder, wie Stadträder, Mountainbikes oder Lastenräder, werden üblicherweise wenigstens teilweise durch Muskelkraft angetrieben. Fahrräder werden beispielsweise zum Ausüben eines Sports und Training eines Körpers eines Fahrers genutzt. Daneben werden Fahrräder aber auch als Verkehrsmittel genutzt, ohne dass der Fahrer dabei einen Trainingswunsch hat. Ein Ziel für den Fahrer kann dann sein, schnell und mit wenig Anstrengung an sein Ziel zu gelangen. Häufig ist es für Fahrer jedoch schwierig zu beurteilen, ob deren Nutzung und Bedienung des Fahrrads deren persönlichen Zielen und Wünschen gerecht wird.
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Ein Fahrradfahren kann dabei besonders effizient und schonend für den Fahrer sein, wenn dieser gleichmäßig tritt und einen angemessenen Gang ausgewählt hat. Während des Fahrens kann der Fahrer ermüden, wodurch der Fahrer das Fahrrad schlechter antreiben kann. Ebenso kann der Fahrer auch schon zu Fahrtbeginn müde sein. Ein ermüdeter Fahrer kann das Fahrrad ungünstig bedienen. Beispielsweise kann der müde Fahrer einen ungeeigneten Gang wählen und so das Antreiben des Fahrrads erschweren. Ebenso kann ein zu Fahrtbeginn angemessener Gang nach einiger Fahrzeit nicht mehr eine sinnvolle Wahl für den Fahrer darstellen. Dies wird jedoch häufig durch den Fahrradfahrer gar nicht oder erst zu spät bemerkt.
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Aus der
GB 2 43 9090 A ist ein Fahrrad mit einer Gangschaltung bekannt, welche automatisch einen Gang in Abhängigkeit von einem physiologischen Parameter des Fahrers wählt. Der physiologische Parameter ist eine Herzrate. Es wird also nur eine aktuelle Belastung eines Kreislaufs des Fahrers berücksichtigt, womit jedoch nicht auf eine muskuläre Erschöpfung und nur bedingt auf eine derzeitige Belastungssituation für ein Training des Körpers geschlossen werden kann.
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In der
DE 20 2006 017 968 U1 wird ein intelligentes Messgerät beschrieben, welches die Nutzungsstärke einer Sporteinrichtung selbsttätig ändert. Das Messgerät ist beispielsweise an einem Handgriff eines Fahrrads als Sportgerät angebracht. Ein Messmodul ermittelt dabei einen physiologischen Zustand eines Sporttreibenden durch Messen eines Herzschlags. Wenn sich der physiologische Zustand des Sporttreibers verschlechtert, zum Beispiel bei erhöhter Herzschlagzahl, oder die Trainingsstärke zunimmt, zum Beispiel bei einer Fahrt bergauf, kann eine Gangposition mit hoher Übersetzung von einem Steuergerät selbsttätig geschaltet werden.
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In der
US 2018/0154980 A1 ist ein Elektrofahrrad beschrieben, bei welchem in Abhängigkeit von einem Herzratensignal eine Motorsteuerung erfolgt.
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Darstellung der Erfindung
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine bessere Benutzung eines Fahrrads aufgrund einer Berücksichtigung eines Zustands eines Fahrers zu ermöglichen. Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der nebengeordneten Patentansprüche gelöst.
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Ein erster Aspekt betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrradsystem. Das Fahrradsystem kann ein Fahrrad aufweisen, welches beispielsweise als Tourenfahrrad, Rennrad oder Mountainbike ausgebildet sein. Das Fahrrad kann auch als Pedelec ausgebildet sein. Ein Pedelec weist einen Antriebsmotor auf, welcher dazu ausgebildet ist, einen Fahrradfahrer beim Antreiben des Fahrrads zu unterstützen. Der Antriebsmotor kann beispielsweise als Elektromaschine ausgebildet sein. Das Fahrrad kann eine Tretkurbelwelle aufweisen, an welcher eine Antriebskraft durch den Fahrradfahrer in einen Antriebsstrang des Fahrrads einleitbar ist. Durch ein Pedalieren kann der Fahrradfahrer das Fahrrad beispielsweise antreiben. Das Fahrrad kann eine Gangschaltung aufweisen, mittels welcher beispielsweise eine Übersetzung zwischen der Tretkurbelwelle und einem angetriebenen Laufrad des Fahrrads anpassbar ist. Die Übersetzung kann durch die Gangschaltung beispielsweise in diskreten Sprüngen oder auch kontinuierlich in einem Bereich veränderbar sein. Die Gangschaltung kann für eine selbsttätige Veränderung der Übersetzung ausgebildet sein. Die Gangschaltung kann einen Aktuator für die Veränderung der Übersetzung aufweisen, welcher beispielsweise in Abhängigkeit von einem elektronischen Steuersignal die Übersetzung verändert. Jeweilige Komponenten des Fahrradsystems können Teil des Fahrrads sein, damit zusammenwirken oder auch unabhängig von dem Fahrrad sein.
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Das Verfahren weist einen Schritt eines Erfassens eines Laktatspiegels bei einem Fahrer des Fahrrads auf. Dafür kann das Fahrradsystem eine Erfassungsvorrichtung aufweisen. Ein Laktatspiegel kann eine Laktatkonzentration im arteriellen Blut des Fahrers sein. Der Laktatwert im Blut kann ein Ergebnis einer ständigen Produktion und Elimination von Laktat im ganzen Körper sein. Anhand des Laktatspiegels und einer daraus erzeugbaren Laktatleistungskurve kann eine Leistungsdiagnostik erfolgen. Zusätzlich kann dafür eine durch den Fahrer eingebrachte Leistung erfasst werden. Der Laktatspiegel kann ein Maßstab dafür sein, welche Anteile einer Energiebereitstellung durch den Körper aerob und anaerob erfolgt sind, was von der körperlichen Belastung abhängig sein kann. Der Laktatspiegel kann ein besonders genauer Maßstab für eine Belastung und auch muskuläre Erschöpfung des Körpers sein und damit besonders gut eine Anpassung der Belastung an Wünsche und Ziele des Fahrers beim Fahrradfahren ermöglichen. Der Laktatspiegel kann, beispielsweise im Gegensatz zu einer Herzrate, direkt Auskunft über den Belastungszustand des Benutzers ermöglichen, beispielsweise ohne dass ein Trainingszustand bekannt ist. Bei der Herzratenmessung ist dagegen beispielsweise zu berücksichtigen, dass trainierte Personen einen viel geringeren Ruhepuls als untrainierte Personen haben. Zudem kann über den Laktatspiegel direkt eine Trainingsart ermittelt werden, also beispielsweise, ob die Person gerade überwiegend aerob oder anaerob trainiert.
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Die Erfassung kann beispielsweise durch eine Blutmessung erfolgen. Die Erfassung kann beispielsweise kontinuierlich, quasi-kontinuierlich mit einer Taktrate eines Sensors oder auch zu diskreten Zeitpunkten erfolgen. Beispielsweise kann die Erfassung des Laktatspiegels in vorbestimmten Zeitintervallen, nach vorbestimmten zurückgelegten Distanzen oder in Abhängigkeit von einer erbrachten Antriebsleistung des Fahrers erfolgen. Die Erfassung kann beispielsweise automatisch erfolgen. Beispielsweise kann die Erfassungsvorrichtung in einem Lenkergriff integriert sein, welche dem Fahrer zum Messzeitpunkt Blut entnimmt. Der Fahrer kann auch einen Chip tragen, welcher die Laktatspiegelerfassung ermöglicht und beispielsweise dauerhaft oder zumindest während der Fahrradbenutzung an dem Fahrer angebracht ist. Solche Chips sind beispielsweise für Diabetiker zur Blutzuckererfassung bekannt und können entsprechend für eine Laktatspiegelerfassung angepasst sein. Auch eine Nutzung von nicht-invasiven Laktatspiegelerfassungen ist möglich.
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Das Verfahren weist ein Erzeugen eines Ausgabesignals in Abhängigkeit von dem erfassten Laktatspiegel des Fahrers auf. Das Ausgabesignal kann beispielsweise von einer Erzeugungsvorrichtung erzeugt werden. Die Erzeugungsvorrichtung kann dazu ausgebildet sein, den erfassten Laktatspiegel auszuwerten. Es kann auch ein Verlauf des erfassten Laktatspiegels erfasst werden. Durch das Ausgabesignal können Fahrradfunktionen gesteuert werden und alternativ oder zusätzlich dem Fahrer bei einer Bedienung des Fahrrads geholfen werden, welche dessen Wünschen und Zielen bei der Benutzung entspricht. Die Erzeugungsvorrichtung kann einen Mikroprozessor aufweisen. Die Erzeugungsvorrichtung kann den Laktatspiegel beispielsweise drahtgebunden oder kabellos von der Erfassungsvorrichtung empfangen. Die Erzeugungsvorrichtung kann beispielsweise ein Teil des Fahrrads sein. Beispielsweise kann die Erzeugungsvorrichtung in einem Bordcomputer des Fahrrads integriert sein und alternativ oder zusätzlich in oder an einem Fahrradrahmen befestigt sein. Das Ausgabesignal kann ein elektronisches Signal sein. Das Ausgabesignal kann zeitvariant sein. Das Ausgabesignal kann sich mit einer Veränderung des Laktatspiegels ändern. Beispielsweise kann bei gleichem Laktatspiegel je nach Rahmenbedingungen, wie einem vorherigen Training, einer Uhrzeit, einer Benutzungsdauer das Ausgabesignal unterschiedlich sein. Es kann dauerhaft ein Ausgabesignal erzeugt werden. Das Ausgabesignal kann aber auch nur unter bestimmten Bedingungen erzeugt werden, beispielsweise wenn der erfasste Laktatspiegel überschritten wird und alternativ oder zusätzlich, wenn eine andere Bedienung des Fahrrads in Anbetracht des Laktatspiegels sinnvoll ist. Sofern die Bedingungen nicht erfüllt sind, kann dann beispielsweise kein Ausgabesignal erzeugt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass das Verfahren einen Schritt eines Bestimmens einer Änderungsrate des Laktatspiegels aufweist. Dafür kann beispielsweise ein erster erfasster Laktatspiegel und zeitlich danach erfasster zweiter Laktatspiegel verglichen werden. Ein Laktatspiegelgradient kann auch generell aus einem Verlauf des erfassten Laktatspiegels bestimmt werden. Die Bestimmung der Änderungsrate kann ebenfalls durch die Erfassungsvorrichtung oder eine dazu separate Auswertvorrichtung erfolgen. Durch die Berücksichtigung der Änderungsrate des Laktatspiegels kann frühzeitig eine Belastung des Fahrers verändert werden, um in einem gewünschten Trainingsbereich oder Belastungsbereich zu bleiben. Beispielsweise kann so der Fahrer mit einer hohen Zuverlässigkeit in einem hauptsächlich aeroben oder anaeroben Belastungszustand verbleiben. Das Ausgabesignal kann in Abhängigkeit von der bestimmten Änderungsrate des Laktatspiegels des Fahrers erzeugt werden. Beispielsweise kann ausschließlich die Änderungsrate des Laktatspiegels bei der Erzeugung des Ausgabesignals berücksichtigt werden oder zusätzlich zu einem derzeitigen erfassten Laktatspiegel.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass das Ausgabesignal eine Handlungsempfehlung für den Fahrer aufweist. Die Handlungsempfehlung kann einen Einfluss auf die Belastung des Fahrers haben. Die Handlungsempfehlung kann einen Einfluss auf einen zukünftigen Laktatspiegel und eine Änderung des Laktatspiegels bei fortgeführter Benutzung des Fahrrads haben. Beispielsweise kann dem Fahrer ein Erhöhen oder ein Verringern seiner Trittfrequenz empfohlen werden. Beispielsweise kann dem Fahrer eine neue Kadenz beim Betätigen der Tretkurbelwelle vorgegeben werden.
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Die Handlungsempfehlung kann an den Fahrer ausgegeben werden. Beispielsweise kann das erzeugte Ausgabesignal an eine Ausgabevorrichtung übermittelt werden. Die Ausgabevorrichtung kann für eine optische, haptische und alternativ oder zusätzlich akustische Ausgabe ausgebildet sein. Die Ausgabevorrichtung kann eine Vorrichtung des Fahrrads sein. Die Ausgabevorrichtung kann auch ein fahrexternes Gerät sein, wie ein Smartphone oder eine Smartwatch. Beispielsweise kann dem Fahrer an einem Bildschirm die Handlungsempfehlung angezeigt werden. Beispielsweise kann dem Fahrer die Handlungsempfehlung als Signalton ausgegeben werden. Beispielsweise kann die Handlungsempfehlung an den Fahrer als Vibration ausgegeben werden. Beispielsweise kann dafür ein Smartphone oder ein Griff des Fahrrads vibrieren. Der Fahrer kann dann seine Benutzung des Fahrrads durch ein Befolgen der Handlungsempfehlung anpassen. Beispielsweise kann dem Fahrer empfohlen werden, einen Gang zu wechseln, um in einem bestimmten gewünschten Belastungszustand zu verbleiben oder ohne übermäßige Erschöpfung an seinem Ziel anzukommen. Durch die Handlungsempfehlung kann beispielsweise eine Reichweite bei der Benutzung des Fahrrads verbessert werden. Die Handlungsempfehlung kann eine Empfehlung für eine manuelle Steuerung von einer oder mehreren Fahrradfunktionen aufweisen. Es können auch mehrere Handlungsempfehlung ausgegeben werden, beispielsweise gleichzeitig oder hintereinander.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass die Handlungsempfehlung eine Gangwechselempfehlung aufweist. Dadurch kann das Verfahren auch bei einem Fahrrad mit manueller Gangschaltung genutzt werden. Beispielsweise kann dem Fahrer durch die Ausgabe der Handlungsempfehlung signalisiert werden, dass ein Hochschalten oder Runterschalten im Hinblick auf seinen Laktatspiegel und optional dessen Veränderung sinnvoll ist. Dem Fahrer kann auch ein bestimmter Gang empfohlen werden.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Handlungsempfehlung eine Trainingsintensität aufweisen. Beispielsweise kann dem Fahrer empfohlen werden, das Fahrrad mit mehr oder weniger Leistung anzutreiben oder eine Leistung beizubehalten. Alternativ oder zusätzlich kann die Handlungsempfehlung eine Geschwindigkeitsempfehlung aufweisen. Beispielsweise kann dem Fahrer empfohlen werden, mit dem Fahrrad schneller oder langsamer zu fahren oder eine Geschwindigkeit zu halten. Alternativ oder zusätzlich kann die Handlungsempfehlung eine Kadenzempfehlung aufweisen. Beispielsweise kann dem Fahrer empfohlen werden, schneller, langsamer oder mit gleichbleibender Geschwindigkeit die Tretkurbelwelle zu drehen. Alternativ oder zusätzlich kann die Handlungsempfehlung eine Motorunterstützungsempfehlung aufweisen. Beispielsweise kann dem Fahrer empfohlen werden, eine Unterstützungsstufe durch einen Antriebsmotor des Fahrrads zu verändern. Dann ist keine direkte Steuerung des Antriebsmotors durch das Ausgabesignal erforderlich. Grundsätzlich kann der Fahrer durch die Handlungsempfehlung ein hohes Maß an Kontrolle bei der Benutzung des Fahrrads behalten.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass das Ausgabesignal ein Steuersignal für das Fahrrad aufweist. Mit dem Steuersignal kann wenigstens eine Fahrradfunktion gesteuert werden. Das Steuern der Fahrradfunktion kann einen Einfluss auf die Belastung des Fahrers haben. Das Steuern der Fahrradfunktion kann einen Einfluss auf einen zukünftigen Laktatspiegel und eine Änderung des Laktatspiegels bei fortgeführter Benutzung des Fahrrads haben. Beispielsweise kann durch das Steuern der Fahrradfunktion eine Belastung des Fahrers bei dem Antreiben des Fahrrads verändert werden. Die Steuerung der Fahrradfunktion kann eine Effizienz bei dem Betreiben des Fahrrads verändern. Die Steuerung der Fahrradfunktion kann alternativ oder zusätzlich zu der Handlungsempfehlung erfolgen. Dem Fahrer kann zudem eine geplante Steuerung auch erst ausgegeben werden, beispielsweise optisch, haptisch und alternativ oder zusätzlich akustisch. Diese Steuerung muss der Fahrer dann beispielsweise annehmen, bevor tatsächlich die Fahrradfunktion gesteuert wird. Der Fahrer kann die Steuerung auch ablehnen, womit dann die Fahrradfunktion nicht wie geplant gesteuert wird. Anhand von Annehmen und Ablehnen kann auch ein Algorithmus zum Bestimmen des Steuersignal bzw. zum Erzeugen des Ausgabesignals trainiert werden. Durch das Steuersignal können auch mehrere Fahrradfunktionen gesteuert werden.
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Es kann auch vorgesehen sein, dass durch den Benutzer zwischen der Handlungsempfehlung und dem Steuersignal gewechselt werden kann. So kann beispielsweise ein Modus mit automatischer Steuerung von einer oder mehreren Fahrradfunktionen aktiviert werden oder ein manueller Modus, bei welchem für eine oder mehrere Fahrradfunktionen Handlungsempfehlungen für eine manuelle Steuerung ausgegeben werden. Es kann auch einen Mischmodus geben, bei welchem wenigstens eine Fahrradfunktion automatisch gesteuert wird und wenigstens für eine Fahrradfunktion eine Handlungsempfehlung ausgegeben wird. So kann das Verfahren auch an unterschiedlich stark automatisierte Fahrräder angepasst werden.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass die Fahrradfunktion eine Übersetzungsveränderung ist. Beispielsweise kann die Übersetzungsveränderung einen Gangwechsel aufweisen. Beispielsweise kann durch das Steuersignal ein Gangwechsel verursacht werden. Die Gangschaltung des Fahrrads kann dafür als selbsttätig schaltende Gangschaltung ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Gangschaltung einen elektrischen Aktuator aufweisen, mit welchem ein Umwerfer der Gangschaltung verschoben wird und so ein Gang gewechselt wird. So ist es für den Fahrer nicht mehr notwendig, eine Übersetzung des Fahrrads manuell einzustellen.
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Alternativ oder zusätzlich ist es bei dem Verfahren vorgesehen, dass die Fahrradfunktion eine Unterstützung durch einen Antriebsmotor des Fahrrads ist. Beispielsweise kann der Antriebsmotor in Abhängigkeit von dem erfassten Laktatspiegel und optional dessen Änderungsrate mit mehr oder weniger Leistung betrieben werden. Der Fahrer kann so bei dem Antreiben des Fahrrads stärker oder weniger stark unterstützt werden. Beispielsweise kann durch das Steuersignal eine Unterstützungsstufe des Antriebsmotors gewechselt werden. So kann eine Belastung des Fahrers beim Antreiben des Fahrrads variiert werden, um den Fahrer in einem bestimmten Trainingszustand zu halten.
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Alternativ oder zusätzlich ist es bei dem Verfahren vorgesehen, dass die Fahrradfunktion eine Bremsbetätigung ist. Beispielsweise kann die Bremsbetätigung eine Verzögerung bewirken oder eine Beschleunigung bzw. Geschwindigkeit durch Bremsen des Fahrrads verringern. Eine Bremsanlage des Fahrrads kann dafür als selbsttätig betätigbare Bremsanlage ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Bremsanlage einen elektrischen Aktuator aufweisen, mit welchem ein Kolben einer Schiebenbremse des Fahrrads verstellt wird. So kann ein Trainingseffekt erhöht werden, um beispielsweise eine Bergfahrt zu simulieren.
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Das Steuersignal kann auch zwei oder alle der oben genannten Fahrradfunktionen steuern.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass das Verfahren ferner einen Schritt eines Erfassens eines Fahrradzustands aufweist. Beispielsweise kann der Fahrradzustand durch einen Sensor des Fahrrads oder auch ein von dem Fahrer mitgeführtes Gerät, wie ein Smartphone, erfasst werden. Beispielsweise kann der Fahrradzustand eine Fahrgeschwindigkeit, eine Neigung des Fahrrads, Erschütterung des Fahrrads, einen Lenkwinkel, eine Winkelgeschwindigkeit, eine Beschleunigung, einen gewählten Gang, beispielsweise im Vergleich zu einem derzeitigen Fahrerdrehmoment und alternativ oder zusätzlich einer Fahrgeschwindigkeit, aufweisen. Die Erfassung des Fahrradzustands kann wie oben für den Laktatspiegel beschrieben erfolgen, beispielsweise mit einer bestimmten Frequenz oder auch als Verlauf.
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Das Erzeugen des Ausgabesignals kann zusätzlich in Abhängigkeit von dem erfassten Fahrradzustand erfolgen. Dadurch können jeweilige Fahrradzustände, welche einen Einfluss auf die Belastung des Fahrers haben können und wie schnell sich der Laktatspiegel ändert, berücksichtigt werden. Es kann eine Fahrsituation anhand des erfassten Fahrradzustands bestimmt werden, beispielsweise auf Basis von dafür charakteristischen Größen. Die Handlungsempfehlungen und die Steuerung der Fahrradfunktionen kann in Abhängigkeit von der bestimmten Fahrsituation bestimmt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass das Verfahren ferner einen Schritt eines Erfassens eines Umgebungszustands aufweist. Beispielsweise kann der Umgebungszustand durch einen Sensor des Fahrrads oder auch ein von dem Fahrer mitgeführtes Gerät, wie ein Smartphone, erfasst werden. Der Umgebungszustand kann alternativ oder zusätzlich empfangen werden, beispielsweise als Wetterdaten oder Kartendaten aus dem Internet. Der Umgebungszustand kann beispielsweise Verkehrsdaten, Wetterdaten, eine derzeitige Position des Fahrrads, eine Lufttemperatur, einen Wind, einen Luftdruck, einen Verkehr, eine Hangneigung und alternativ oder zusätzlich Kartendaten aufweisen. Beispielsweise kann so ein Gegenwind, eine Geländetopographie, eine Höhe über dem Meeresspiegel und alternativ oder zusätzlich eine Behinderung beim Fahren durch zähfließenden Autoverkehr bei der Erzeugung des Ausgabesignals und der sich daraus ergebenden Änderung des Laktatspiegels bei der weiteren Benutzung des Fahrrads berücksichtigt werden. Die Erfassung des Umgebungszustands kann wie oben für den Laktatspiegel beschrieben erfolgen, beispielsweise mit einer bestimmten Frequenz oder auch als Verlauf.
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Das Erzeugen des Ausgabesignals kann zusätzlich in Abhängigkeit von dem erfassten Umgebungszustand erfolgen. Dadurch können jeweilige Umgebungszustände, welche auch einen Einfluss auf den Laktatspiegel haben können und wie schnell sich der Laktatspiegel ändert, berücksichtigt werden. Beispielsweise ermüdet der Fahrer bei dünner Bergluft oder einer heißen Umgebungstemperatur schneller und der Laktatspiegel kann so früher oder schneller ansteigen. Bei starkem Seitenwind oder Gegenwind kann der Fahrer anders pedalieren. Die Handlungsempfehlungen und die Steuerung der Fahrradfunktionen kann in Abhängigkeit von dem erfassten Umgebungszustand bestimmt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass das Verfahren ferner einen Schritt eines Erfassens einer Fahrerkenngröße aufweist. Die Fahrerkenngröße kann beispielsweise eine Zustandsgröße des Fahrers sein, welche nicht der Laktatspiegel ist. Die Fahrerkenngröße kann beispielsweise durch die Erfassungsvorrichtung oder durch eine Eingabe erfasst werden. Beispielsweise kann die Erfassungsvorrichtung einen Herzschlagsensor aufweisen. Beispielsweise kann die Fahrerkenngröße ein Alter, ein Puls, ein Gewicht, ein Trainingszustand, ein Geschlecht, eine Größe, eine Trainingshäufigkeit, ein Trainingsziel, wie eine Gewichtsabnahme, oder eine gewünschte Trainingsintensität sein. Es können auch mehrere oder alle dieser Fahrerkenngrößen erfasst werden.
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Das Erzeugen des Ausgabesignals kann zusätzlich in Abhängigkeit von der erfassten Fahrerkenngröße bzw. den erfassten Fahrerkenngrößen erfolgen. Dadurch können jeweilige Kenngrößen des Fahrers, welche auch einen Einfluss auf den Laktatspiegel haben können und wie schnell sich der Laktatspiegel ändert oder ändern soll, berücksichtigt werden. Ebenso kann so auch eingestellt werden, welcher Laktatspiegel für den Fahrer wünschenswert ist. Die Handlungsempfehlungen und die Steuerung der Fahrradfunktionen kann in Abhängigkeit von der erfassten Fahrerkenngröße bzw. den erfassten Fahrerkenngrößen bestimmt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass das Verfahren ferner einen Schritt eines Auswählens eines Trainingsprogramms aufweisen. Beispielsweise kann das Fahrradsystem eine Bedienungsvorrichtung, wie einen Touchscreen oder einen Wählhebel aufweisen, an welchem der Fahrer das Trainingsprogramm auswählen kann. Der Benutzer kann optional Trainingsprogramme auch modifizieren und alternativ oder zusätzlich selbst erstellen. Die Trainingsprogramme können auf einem Datenspeicher des Fahrradsystems gespeichert sein. Der Datenspeicher kann ein zentraler Server, ein tragbares Gerät, wie ein Smartphone oder eine Smartwatch, oder eine an dem Fahrrad integrierte Vorrichtung, wie ein Bordcomputer sein. Auf dem Datenspeicher können vorhergehende Benutzungen, wie Trainingsprogramme und dazu korrespondierende Laktatspiegel sowie weitere Fahrerkenngrößen gespeichert sein. Es können mehrere Trainingsprogramme zur Auswahl stehen. Mit einer Aktivierung des Verfahrens kann automatisch ein Standardtrainingsprogramm ausgewählt werden. Das Standardtrainingsprogramm kann werkseitig vorgegeben sein oder auch von dem Benutzer eingestellt werden.
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Das Erzeugen des Ausgabesignals kann zusätzlich in Abhängigkeit von dem ausgewählten Trainingsprogramm erfolgen. Beispielsweise können durch das Trainingsprogramm ein Algorithmus zur Erzeugung des Ausgabesignals in Abhängigkeit von dem Laktatspiegel eingestellt werden. Das Trainingsprogramm kann beispielsweise Schwellwerte für den Laktatspiegel und alternativ oder zusätzlich eine Änderungsrate des Laktatspiegels enthalten. Durch das Trainingsprogramm kann beispielsweise vorgegeben werden, wann sich der Fahrer in seinem vorwiegend aeroben oder anaeroben Bereich befinden soll. Solche Bereiche können sich mehrfach in einem Trainingsprogramm abwechseln.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass das Verfahren ein Auswählen eines Benutzerprofils aufweist. Das Erzeugen des Ausgabesignals kann in Abhängigkeit von dem ausgewählten Benutzerprofil erfolgen. Beispielsweise können jeweilige Einstellungen, Fahrerkenngrößen und Trainingsprogramme benutzerprofilspezifisch sein. Jeweilige Bewertungen von Handlungsempfehlungen und Steuerungen der Fahrradfunktionen können ebenfalls benutzerprofilspezifisch abgespeichert werden. Das Benutzerprofil kann die Erzeugung des Ausgabesignals und damit die Handlungsempfehlungen und Steuerungen von Fahrradfunktionen an den Fahrer anpassen. Das Benutzerprofil kann auch für unterschiedlichen Benutzungssituationen angepasst sein, beispielsweise für ein Fahrradrennen oder eine Stadtfahrt. Durch das Benutzerprofil können Parameter für die Erzeugung des Ausgabesignals angepasst werden. Es können auch andere Eingangsdaten für die Erzeugung des Ausgabesignals in Abhängigkeit von dem ausgewählten Benutzerprofil angepasst werden. Es kann eine Gewichtung eines neuronalen Netzes zur Erzeugung des Ausgabesignals durch das ausgewählte Benutzerprofil angepasst werden oder ein durch Training individualisiertes neuronales Netz zur Erzeugung des Ausgabesignals ausgewählt werden. Jeweilige Benutzerprofile können in dem Datenspeicher gespeichert sein. Das Benutzerprofil kann automatisch ausgewählt werden, beispielsweise durch Benutzung von Zugangsdaten für das Verfahren.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass das Ausgabesignal mittels eines neuronalen Netzes erzeugt wird. Das neuronale Netz wurde zuvor beispielsweise mit historischen Daten oder simulierten Daten trainiert. Das neuronale Netz kann ein künstliches neuronales Netz sein, dessen Knoten mit einer Bewertung miteinander verknüpft sind. Das neuronale Netz kann beispielsweise mehrere Schichten aufweisen. Das neuronale Netz kann beispielsweise als Convolutional Neural Network ausgebildet sein. Das neuronale Netz kann als Eingangsdaten einen Laktatspiegel aufweisen und optional eine oder mehrere der oben beschriebenen Größen für die Erzeugung des Ausgabesignals, wie den erfassten Umgebungszustand, den erfassten Fahrradzustand und jeweilige Fahrerkenngrößen. Zudem können auch zuvor erfasste Laktatspiegel oder ein Laktatspiegelverlauf als Eingangsgrößen berücksichtigt werden. Das neuronale Netz kann als Ausgangsdaten das Ausgabesignal erzeugen, welches beispielsweise Steuersignale und alternativ oder zusätzlich Handlungsempfehlungen aufweisen kann. Das Steuersignal kann ein Gangwechselsteuersignal, ein Antriebsmotorsteuersignal und alternativ oder zusätzlich ein Bremsbetätigungssteuersignal aufweisen. Durch das neuronale Netz kann eine mühsame Erstellung eines Algorithmus zum Erzeugen des Ausgabesignals vermieden werden. Alternativ kann die Erzeugung des Ausgabesignals auch mit einem herkömmlichen analytischen Algorithmus erfolgen.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass das Verfahren ein Bewerten des Ausgabesignals aufweist. Beispielsweise kann der Fahrer eine Handlungsempfehlung und alternativ oder zusätzlich eine selbsttätige Steuerung von Fahrradfunktionen als sinnvoll oder nicht sinnvoll bewerten, beispielsweise durch ein Wischen auf der Bedienvorrichtung. Eine zukünftige Erzeugung des Ausgabesignals kann in Abhängigkeit von der Bewertung modifiziert werden. Beispielsweise kann der Fahrer bestätigen, ob ein vorgeschlagener Gangwechsel aus seiner Sicht sinnvoll oder nicht sinnvoll ist. Dafür kann der Fahrer beispielsweise die auf einem Touchdisplay angezeigte Handlungsempfehlung zum Gangwechsel nach Links oder Rechts wischen, ähnlich wie bei Dating-Apps häufig üblich. Beispielsweise kann der Fahrer auch ein Maß einer Motorunterstützung korrigieren und damit das Ausgabesignal bewerten. Ein zukünftiges erzeugtes Ausgabesignal kann in Abhängigkeit von der Bewertung durch den Fahrer modifiziert werden. Beispielsweise kann durch die Bewertung das neuronale Netz trainiert werden und alternativ oder zusätzlich ein analytischer Erzeugungsalgorithmus verändert werden. Beispielsweise kann in Abhängigkeit von der Bewertung der Algorithmus angepasst werden. Die Bewertung kann global genutzt werden oder auch nur fahrerspezifisch und damit an ein Benutzerprofil gekoppelt sein. Die Bewertung kann beispielsweise durch den Fahrer oder auch einen Trainer erfolgen. Die Bewertung kann an einen zentralen Server zur weiteren Verwertung, beispielsweise einem weiteren Training des neuronalen Netzes, geschickt werden.
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Ein zweiter Aspekt betrifft ein Fahrradsystem. Das Fahrradsystem kann dazu ausgebildet sein, das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt durchzuführen. Jeweilige weitere Merkmale, Ausführungsformen und Vorteile sind den Beschreibungen des ersten Aspekts zu entnehmen. Umgekehrt stellen auch Merkmale, Ausführungsformen und Vorteile des zweiten Aspekts Merkmale, Ausführungsformen und Vorteile des ersten Aspekts dar.
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Das Fahrradsystem kann das Fahrrad aufweisen. Das Fahrradsystem kann eine Erfassungsvorrichtung, welche zum Erfassen eines Laktatspiegels des Fahrers ausgebildet ist, aufweisen. Die Erfassungsvorrichtung kann Sensoren aufweisen, welche beispielsweise an dem Fahrrad oder dem Fahrer angeordnet sind. Die Sensorsignale können beispielsweise durch eine Auswerteinheit der Erfassungsvorrichtung ausgewertet werden. Die Auswerteinheit kann ein auf dem Fahrrad angeordneter Mikroprozessor sein. Die Auswerteinheit kann auch durch ein portables Gerät, wie ein Smartphone, oder einen zentralen Server gebildet sein, an welche die Sensorsignale übermittelt werden.
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Das Fahrradsystem kann eine Erzeugungsvorrichtung, welche zum Erzeugen des Ausgabesignals in Abhängigkeit von dem erfassten Laktatspiegel ausgebildet ist, aufweisen. Die Erzeugungsvorrichtung kann ein auf dem Fahrrad angeordneter Mikroprozessor sein. Die Bestimmungsvorrichtung kann auch durch ein portables Gerät, wie ein Smartphone, oder einen zentralen Server gebildet sein, an welche die Sensorsignale und alternativ oder zusätzlich die erfasste Tretkurbelbetätigung übermittelt werden. Die Erzeugungsvorrichtung und die Auswerteinheit der Erfassungsvorrichtung können durch die gleiche Vorrichtung gemeinsam gebildet sein. Die Erzeugungsvorrichtung kann mit einer Steuervorrichtung und alternativ oder zusätzlich einer Ausgabevorrichtung zur Übermittlung des Steuersignals verbunden sein, beispielsweise per Funk oder Kabel. Die Ausgabevorrichtung kann das Ausgabesignal an den Fahrer ausgeben. Die Steuervorrichtung kann eine oder mehrere Fahrradfunktionen in Reaktion auf das Ausgabesignal steuern.
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Das Fahrradsystem kann die Ausgabevorrichtung, beispielsweise mit einem Touchscreen oder einem Lautsprecher, aufweisen. Das Fahrradsystem kann die Steuervorrichtung aufweisen.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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- 1 zeigt schematisch ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrradsystems.
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Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen
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1 veranschaulicht ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrradsystems. In einem optionalen Schritt 10 wird ein Benutzerprofil ausgewählt. In einem Schritt 12 wird ein Laktatspiegel eines Fahrers des Fahrrads erfasst, wobei das Fahrradsystem dafür eine Erfassungsvorrichtung aufweist. Die Erfassungsvorrichtung weist eine Auswerteinheit auf, welche dauerhaft an dem Fahrrad befestigt ist. Zudem weist die Erfassungsvorrichtung einen Sensor auf, welcher an dem Fahrer für die Erfassung des Laktatspiegels befestigt wird und mit der Auswerteinheit über ein Kabel oder Funk verbunden ist. In Schritt 14 erfolgt ein Erzeugen eines Ausgabesignals in Abhängigkeit von dem erfassten Laktatspiegel des Fahrers. Das Ausgabesignal weist in einer Ausführungsform eine Handlungsempfehlung auf, wobei diese Handlungsempfehlung an den Fahrer auf einer Ausgabevorrichtung des Fahrradsystems ausgegeben wird, in diesem Beispiel auf einem Touchscreen des Fahrrads. Die Handlungsempfehlung signalisiert dem Fahrer einen Gangwechsel, um den Laktatspiegel in einem Sollbereich zu halten. Der Sollbereich wird durch ein ausgewähltes Trainingsprogramm vorgegeben. Alternativ oder zusätzlich, hier in einer anderen Ausführungsform, weist das Ausgabesignal ein Steuersignal auf und wird an eine Steuervorrichtung des Fahrradsystems übermittelt. Durch das Steuersignal wird dann eine Fahrradfunktion des Fahrrads gesteuert. In dem hier besprochenen Beispiel wird durch das Steuersignal ein Gang des Fahrrads eingestellt und alternativ oder zusätzlich eine Unterstützungsleistung eines Antriebsmotors des Fahrrads.
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In einem optionalen Schritt 16 erfolgt eine Bewertung des Ausgabesignals durch den Fahrer oder einen Trainer, hier indem der Handlungsempfehlung gefolgt wird und alternativ oder zusätzlich durch manuelles Übersteuern der selbsttätigen Steuerung der Fahrradfunktion durch das Ausgabesignal. Der Fahrer kann so das Steuersignal und die Handlungsempfehlung bewerten und damit eine zukünftige Erzeugung 14 des Ausgabesignale bei seinem Benutzerprofil modifizieren. In einem ebenfalls optionalen Schritt 18 erfolgt eine Speicherung dieser Modifikation mit dem ausgewählten Benutzerprofil.
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Bezugszeichen
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- 10
- Schritt: Auswählen eines Benutzerprofils
- 12
- Schritt: Erfassen eines Laktatspiegels
- 14
- Schritt: Erzeugen eines Ausgabesignals
- 16
- Schritt: Bewerten des Ausgabesignals
- 18
- Schritt: Speichern der Bewertung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- GB 2 43 9090 A [0004]
- DE 20 2006 017 968 U1 [0005]
- US 2018/0154980 A1 [0006]