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原文传递车轮、自行车控制系统和方法、数据采集系统和方法

专利名称：	车轮、自行车控制系统和方法、数据采集系统和方法
摘要：	混合式传感器启动和自主电动车轮的实施例可以包括集成在单个紧凑的毂单元中的多个系统和装置，其能够被改装到许多类型的两轮自行车中。在一个实施例中，电气机动化的自行车车轮可以包括轮辋、轮毂和将轮辋连接至轮毂的多个车轮辐条，轮毂具有电动机、电池组和配置成控制电动机的驱动转矩的控制单元。电动机、电池组和控制单元可以定位在电气机动化的自行车车轮的轮毂内。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	美国;US
申请人：	麻省理工学院
发明人：	A·拜德曼;C·拉蒂;C·L·奥兰姆
专利状态：	有效
申请日期：	2010-12-04T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-02T00:00:00+0800
申请号：	CN201910116954.1
公开号：	CN110077167A
代理机构：	北京市金杜律师事务所
代理人：	刘迎春;杨涛
分类号：	B60B1/00(2006.01);B;B60;B60B;B60B1
申请人地址：	美国马萨诸塞州
主权项：	1.一种车轮，包括：轮辋；轮毂，所述轮毂具有第一侧和第二侧，第一侧和第二侧中的每个均具有其中形成有辐条凹穴的外侧表面，所述辐条凹穴具有与相应的辐条的附接部分对应的形状，用于保持和固定相应辐条的所述附接部分；以及第一组多个车轮辐条和第二组多个车轮辐条，所述第一组多个车轮辐条和所述第二组多个车轮辐条提供轮辋到轮毂的连接，所述多个车轮辐条中的每个具有第一端部、第二端部和二者之间的对应于辐条凹穴之一的附接部分，所述第一端部和所述第二端部相对于彼此成角度延伸并且附接至所述轮辋，其中，由相应的辐条凹穴保持和固定的每个附接部分允许所述轮辋至所述轮毂的所述连接。 2.根据权利要求1所述的车轮，其中，所述第一组多个车轮辐条和所述第二组多个车轮辐条的每个附接部分具有以下形状之一：弧形形状或弯曲形状。 3.根据权利要求1所述的车轮，其中，所述第一外侧表面或所述第二外侧表面的辐条凹穴具有以下形状之一：弧形形状或弯曲形状。 4.根据权利要求1所述的车轮，其中，所述第一组多个车轮辐条和所述第二组多个车轮辐条的每个附接部分的角度在20度至60度的范围内。 5.根据权利要求1所述的车轮，其中，所述第一组多个车轮辐条和所述第二组多个车轮辐条的每个附接部分的角度在35度至45度的范围内。 6.根据权利要求1所述的车轮，其中，所述第一组多个车轮辐条的端部和所述第二组多个车轮辐条的端部围绕所述轮辋的内周交替地连接。 7.根据权利要求1所述的车轮，其中，每个附接部分附接至相应的辐条凹穴，使得所述附接部分与所述轮毂的所述相应侧表面的外部大致平齐。 8.根据权利要求1所述的车轮，其中，所述轮毂的所述第一侧表面和所述第二侧表面是凸形的。 9.根据权利要求1所述的车轮，其中，每个辐条凹穴包括密闭通道、突出部或扣钩。 10.一种车轮，包括：轮辋；轮毂，所述轮毂具有第一外侧表面和第二外侧表面，第一外侧表面和第二外侧表面中的每个中均形成有辐条凹穴，所述辐条凹穴具有与相应的辐条的附接部分对应的形状，用于保持和固定相应辐条的所述附接部分；以及多个第一车轮辐条和多个第二车轮辐条，所述多个第一车轮辐条提供所述轮辋到所述轮毂的所述第一外侧表面的连接，所述多个第二车轮辐条提供所述轮辋到所述轮毂的所述第二外侧表面的连接，所述多个第一车轮辐条和所述多个第二车轮辐条中的每个具有第一端部、第二端部和二者之间的对应于辐条凹穴之一的附接部分，所述多个第一车轮辐条和所述多个第二车轮辐条中的每个的所述第一端部和所述第二端部相对于彼此成角度延伸并且附接至所述轮辋，其中，所述多个第一车轮辐条的每个车轮辐条与所述轮毂的所述第一外侧表面上的相应的辐条凹穴接合，使得所述附接部分经由所述辐条凹穴的悬伸部保持和固定在所述相应的辐条凹穴内，并且所述多个第二车轮辐条的每个车轮辐条与所述轮毂的所述第二外侧表面上的相应的辐条凹穴接合，使得所述附接部分经由所述辐条凹穴的悬伸部保持和固定在所述相应的辐条凹穴内。 11.根据权利要求10所述的车轮，其中，每个附接部分形成弧形形状和弯曲形状之一。 12.根据权利要求11所述的车轮，其中，每个辐条凹穴形成弧形形状和弯曲形状之一。 13.根据权利要求10所述的车轮，其中，每个附接部分附接至所述相应的辐条凹穴，使得所述附接部分与所述轮毂的所述第一外侧表面或所述第二外侧表面大致平齐。 14.根据权利要求10所述的车轮，其中，所述角度在20度至60度的范围内。 15.根据权利要求10所述的车轮，其中，所述多个第一车轮辐条的每个和所述多个第二车轮辐条的每个的角度在35度至45度的范围内。 16.根据权利要求10所述的车轮，其中，所述轮毂的所述第一外侧表面和所述第二外侧表面是凸形的。 17.根据权利要求10所述的车轮，其中，所述多个第一车轮辐条的每个的端部和所述多个第二车轮辐条的每个的端部围绕所述轮辋的内周交替地连接。 18.根据权利要求10所述的车轮，其中，每个辐条凹穴包括密闭通道、突出部或扣钩。 19.一种车轮，包括：轮辋；轮毂，所述轮毂具有第一外侧和第二外侧，第一外侧和第二外侧中的每个均具有其中形成有辐条凹穴的表面，所述辐条凹穴具有与相应的辐条的附接部分对应的形状，用于保持和固定相应辐条的所述附接部分；以及多个车轮辐条，所述多个车轮辐条提供轮辋到轮毂的连接，所述多个车轮辐条中的每个具有第一端部和第二端部，所述第一端部与所述轮毂的相应辐条凹穴接口，并且所述第二端部与所述轮辋接口。 20.根据权利要求19所述的车轮，其中，所述轮毂的所述第一外侧表面和所述第二外侧表面是凸形的。 21.根据权利要求20所述的车轮，其中，所述多个车轮辐条中的每个螺纹连接在所述第一端部和所述第二端部上。 22.根据权利要求19所述的车轮，其中，所述轮毂的所述第一外侧表面和所述第二外侧表面均是凸形的。 23.根据权利要求19所述的车轮，其中，每个车轮辐条在张力作用下保持。 24.一种车轮，包括：中心毂，所述中心毂具有第一外侧和第二外侧，所述第一外侧和第二外侧中的每个均具有其中形成有辐条凹穴的表面，所述辐条凹穴具有与相应辐条的附接部分对应的形状，用于保持和固定相应辐条的附接部分；轮辋；以及多个辐条，所述多个辐条提供所述中心毂至所述轮辋的连接，所述多个辐条中的每个包括：至少一个螺纹部，所述至少一个螺纹部插入到所述轮辋中；以及附接部，其中所述附接部由允许所述轮辋至所述中心毂的所述连接的所述相应辐条凹穴保持和固定。 25.根据权利要求24所述的车轮，其中，每个辐条凹穴包括密闭通道、突出部或扣钩。 26.一种用于控制适于由人类用户至少部分地提供动力的自行车的系统，所述系统包括：传感器系统，其安装至所述自行车、能够操作以检测人类用户对自行车的踩踏板输入；控制单元，其连接至自行车并且能够操作以控制自行车的驱动电机，从而根据所检测的踩踏板输入来辅助或抵抗人类用户；以及无线通信协议装置，其连接到自行车并且能够操作以：无线接收来自远离自行车的无线装置的第一无线输入，并且将所述第一无线输入传输至待使用的所述控制单元以解锁所述驱动电机；以及无线接收来自远离自行车的无线装置的第二无线输入，并且将所述第二无线输入传输至所述控制单元以修改由控制单元使用的控制功能从而控制自行车的驱动电机。 27.根据权利要求26所述的系统，其中，所述适于由人类用户至少部分地提供动力的自行车通过安装电气机动化车轮修改，其中：所述控制单元安装至所述电气机动化车轮；并且所述无线通信协议装置安装至所述电气机动化车轮。 28.根据权利要求26所述的系统，其中，所述无线装置是智能手机。 29.根据权利要求28所述的系统，其中，所述控制单元被配置成能够部分根据自行车的状态或人类用户的体能来连续地控制自行车。 30.根据权利要求26所述的系统，其中，所述无线装置能够安装至自行车。 31.根据权利要求26所述的系统，其中，所述第一无线输入或所述第二无线输入中的至少一者基于用户选择的操作模式。 32.根据权利要求31所述的系统，其中，所述第一无线输入或所述第二无线输入中的至少一者包括基于用户选择的操作模式的控制指令。 33.根据权利要求31所述的系统，其中，所述用户选择的操作模式是从多个操作模式中选取的，并且所述多个操作模式包括自行车只使用自行车生成的并且储存在能量储存装置中的能量的模式。 34.根据权利要求31所述的系统，其中，所述用户选择的操作模式包括能量再生模式。 35.根据权利要求31所述的系统，其中，所述用户选择的操作模式是从多个操作模式中选取的，并且所述多个操作模式包括锁定模式。 36.根据权利要求35所述的系统，其中，所述控制单元配置电机驱动以抵抗自行车的驱动电机的旋转。 37.根据权利要求35所述的系统，其中，所述锁定模式能够操作以响应于自行车的运动而触发警报。 38.根据权利要求37所述的系统，其中，所述锁定模式能够操作以响应于自行车的运动而报告GPS坐标和时间戳中的至少一者。 39.根据权利要求38所述的系统，其中，所述报告被通信至所述无线装置。 40.根据权利要求39所述的系统，其中，所述报告通过电子邮件消息和文本消息中的至少一者通信至所述无线装置。 41.根据权利要求33所述的系统，其中，所述用户选择的操作模式是从多个操作模式中选取的，并且所述多个操作模式包括不向人类用户提供辅助或抵抗的关闭模式。 42.根据权利要求35所述的系统，其中，在所述用户选择的操作模式中，所述驱动电机提供一定量的辅助并且所述辅助的量是所述踩踏板输入的倍数。 43.根据权利要求31所述的系统，其中，所述用户选择的操作模式是从多个操作模式选取的，并且所述多个操作模式包括训练模式，在所述训练模式中，自行车能够响应于人类用户的踩踏板输入提供抵抗或辅助。 44.根据权利要求43所述的系统，其中，连接至自行车的所述能量储存装置响应于踩踏板输入而充电。 45.根据权利要求43所述的系统，其中，所述训练模式提供多种设置，所述多种设置向人类用户提供能够选择的阻力量或辅助量。 46.根据权利要求45所述的系统，其中，所述系统被控制使得生成的能量和释放的能量的总平衡为零。 47.一种用于控制适于由人类至少部分地提供动力的车辆的方法，所述方法包括：将数据输入无线通信至所述车辆；并且至少部分地根据用户的力输入的指示和所述数据输入连续地控制所述车辆。 48.根据权利要求47所述的方法，其中，响应于用户从多个操作模式选择操作模式而发生无线通信数据输入。 49.根据权利要求47所述的方法，其中，连续控制所述车辆包括控制任意给定时间所要求的辅助量或抵抗量以响应于所述指示连续地控制车辆。 50.根据权利要求47所述的方法，其中，连续控制所述车辆包括在关闭模式中进行操作，在所述关闭模式中，不响应于所述指示提供辅助或抵抗。 51.根据权利要求47所述的方法，其中，连续控制所述车辆包括在训练模式中进行操作，在所述训练模式中，车辆能够响应于所述指示向用户提供辅助或抵抗。 52.根据权利要求51所述的方法，还包括响应于所述指示对连接至车辆的能量储存装置充电。 53.根据权利要求47所述的方法，其中，数据输入包括来自多个设置中的用于响应于所述指示确定提供给用户的辅助量或抵抗量的设置。 54.根据权利要求53所述的方法，其中，连续控制所述车辆包括在车辆只使用车辆生成的并且储存在能量储存装置中的能量的模式中操作。 55.根据权利要求54所述的方法，还包括控制所述车辆使得生成的能量和释放的能量的总平衡为零。 56.一种用于控制适于由人类至少部分地提供动力的车辆的方法，所述方法包括：将用户选择锁定模式无线通信至所述车辆；并且配置电机驱动以响应于接收用户选择而输入状态，从而抵抗车辆的电机的旋转。 57.根据权利要求56所述的方法，还包括响应于车辆的运动而触发警报。 58.根据权利要求56所述的方法，还包括响应于车辆的运动而报告GPS坐标和时间戳中的至少一者。 59.一种用于控制适于由人类用户至少部分地提供动力的自行车的系统，所述系统包括：传感器系统，其安装至所述自行车、能够操作以检测人类用户对自行车的踩踏板输入；控制单元，其连接至自行车并且能够操作以控制自行车的驱动电机，从而根据所检测的踩踏板输入来辅助或抵抗人类用户；以及无线通信协议装置，其连接到自行车并且能够操作以：无线接收来自远离自行车的无线装置的第一无线输入，并且将所述第一无线输入传输至待使用的所述控制单元以解锁所述驱动电机；以及无线接收来自远离自行车的无线装置的第二无线输入，并且将所述第二无线输入传输至所述控制单元以修改由控制单元使用的控制功能从而控制自行车的驱动电机。 60.根据权利要求59所述的系统，其中，所述适于由人类用户至少部分地提供动力的自行车通过安装电气机动化车轮修改，其中：所述控制单元安装至所述电气机动化车轮；并且所述无线通信协议装置安装至所述电气机动化车轮。 61.根据权利要求59所述的系统，其中，所述无线装置是智能手机。 62.根据权利要求61所述的系统，其中，所述控制单元被配置成能够部分根据自行车的状态或人类用户的体能来连续地控制自行车。 63.根据权利要求59所述的系统，其中，所述无线装置能够安装至自行车。 64.根据权利要求59所述的系统，其中，所述第一无线输入或所述第二无线输入中的至少一者基于用户选择的操作模式。 65.根据权利要求64所述的系统，其中，所述第一无线输入或所述第二无线输入中的至少一者包括基于用户选择的操作模式的控制指令。 66.根据权利要求64所述的系统，其中，所述用户选择的操作模式是从多个操作模式中选取的，并且所述多个操作模式包括自行车只使用自行车生成的并且储存在能量储存装置中的能量的模式。 67.根据权利要求64所述的系统，其中，所述用户选择的操作模式包括能量再生模式。 68.根据权利要求64所述的系统，其中，所述用户选择的操作模式是从多个操作模式中选取的，并且所述多个操作模式包括锁定模式。 69.根据权利要求68所述的系统，其中，所述控制单元配置电机驱动以抵抗自行车的驱动电机的旋转。 70.根据权利要求68所述的系统，其中，所述锁定模式能够操作以响应于自行车的运动而触发警报。 71.根据权利要求70所述的系统，其中，所述锁定模式能够操作以响应于自行车的运动而报告GPS坐标和时间戳中的至少一者。 72.根据权利要求71所述的系统，其中，所述报告被通信至所述无线装置。 73.根据权利要求72所述的系统，其中，所述报告通过电子邮件消息和文本消息中的至少一者通信至所述无线装置。 74.根据权利要求66所述的系统，其中，所述用户选择的操作模式是从多个操作模式中选取的，并且所述多个操作模式包括不向人类用户提供辅助或抵抗的关闭模式。 75.根据权利要求68所述的系统，其中，在所述用户选择的操作模式中，所述驱动电机提供一定量的辅助并且所述辅助的量是所述踩踏板输入的倍数。 76.根据权利要求64所述的系统，其中，所述用户选择的操作模式是从多个操作模式选取的，并且所述多个操作模式包括训练模式，在所述训练模式中，自行车能够响应于人类用户的踩踏板输入提供抵抗或辅助。 77.根据权利要求76所述的系统，其中，连接至自行车的所述能量储存装置响应于踩踏板输入而充电。 78.根据权利要求76所述的系统，其中，所述训练模式提供多种设置，所述多种设置向人类用户提供能够选择的阻力量或辅助量。 79.根据权利要求78所述的系统，其中，所述系统被控制使得生成的能量和释放的能量的总平衡为零。 80.一种用于控制适于由人类至少部分地提供动力的车辆的方法，所述方法包括：将数据输入无线通信至所述车辆；并且至少部分地根据用户的力输入的指示和所述数据输入连续地控制所述车辆。 81.根据权利要求80所述的方法，其中，响应于用户从多个操作模式选择操作模式而发生无线通信数据输入。 82.根据权利要求80所述的方法，其中，连续控制所述车辆包括控制任意给定时间所要求的辅助量或抵抗量以响应于所述指示连续地控制车辆。 83.根据权利要求80所述的方法，其中，连续控制所述车辆包括在关闭模式中进行操作，在所述关闭模式中，不响应于所述指示提供辅助或抵抗。 84.根据权利要求80所述的方法，其中，连续控制所述车辆包括在训练模式中进行操作，在所述训练模式中，车辆能够响应于所述指示向用户提供辅助或抵抗。 85.根据权利要求84所述的方法，还包括响应于所述指示对连接至车辆的能量储存装置充电。 86.根据权利要求80所述的方法，其中，数据输入包括来自多个设置中的用于响应于所述指示确定提供给用户的辅助量或抵抗量的设置。 87.根据权利要求86所述的方法，其中，连续控制所述车辆包括在车辆只使用车辆生成的并且储存在能量储存装置中的能量的模式中操作。 88.根据权利要求87所述的方法，还包括控制所述车辆使得生成的能量和释放的能量的总平衡为零。 89.一种用于控制适于由人类至少部分地提供动力的车辆的方法，所述方法包括：将用户选择锁定模式无线通信至所述车辆；并且配置电机驱动以响应于接收用户选择而输入状态，从而抵抗车辆的电机的旋转。 90.根据权利要求89所述的方法，还包括响应于车辆的运动而触发警报。 91.根据权利要求89所述的方法，还包括响应于车辆的运动而报告GPS坐标和时间戳中的至少一者。 92.一种数据采集系统，包括：数据采集货栈，其与适于由人类至少部分地提供动力的车辆通信，所述数据采集货栈能够操作以从车辆采集与用户、车辆、或者车辆周围环境有关的数据。 93.根据权利要求92所述的数据采集系统，其中，来自车辆的所述数据被无线通信至所述数据采集货栈。 94.根据权利要求93所述的数据采集系统，其中，所述数据经由车辆中的无线通讯系统通信。 95.根据权利要求92所述的数据采集系统，其中，来自车辆的所述数据储存在车辆上。 96.根据权利要求92所述的数据采集系统，其中，所述数据包括位置、温度、湿度测量、气体分析、微粒测量、交通型式和噪音水平中的至少一者。 97.根据权利要求96所述的数据采集系统，其中，所述位置由全球定位系统提供。 98.根据权利要求92所述的数据采集系统，其中，来自车辆的所述数据由数据采集货栈处理。 99.根据权利要求92所述的数据采集系统，其中，所述数据采集货栈被配置成能够提供叠加在街道图、土地利用图、和开放空间图中的至少一者上的数据。 100.根据权利要求92所述的数据采集系统，其中，所述数据采集货栈被配置为能够通过将数据叠加在图上提供所述数据的概况。 101.根据权利要求92所述的数据采集系统，其中，所述数据采集货栈被配置成能够通过将数据叠加在图上提供未来状态的预测。 102.根据权利要求92所述的数据采集系统，其中，所述数据能够向用户显示。 103.根据权利要求92所述的数据采集系统，其中，所述数据包括关于用户骑行时的体能的历史信息和实时信息中的至少一个。 104.根据权利要求92所述的数据采集系统，其中，与用户有关的数据包括卡路里输出数据。 105.根据权利要求92所述的数据采集系统，其中，所述数据采集货栈能够被第三方访问。 106.根据权利要求92所述的数据采集系统，其中，所述数据采集货栈被配置成能够通过无线装置与车辆通信，所述无线装置与用户关联并且被配置成能够与车辆和数据采集货栈通信。 107.根据权利要求92所述的数据采集系统，其中，所述数据采集货栈能够操作以将数据集合到车辆，其中集合的数据由适于由人类至少部分地提供动力的车辆接收的数据形成。 108.根据权利要求92所述的数据采集系统，其中，所述适于由人类至少部分地提供动力的车辆通过安装电气机动化车轮修改，所述电气机动化车轮包括：传感器，其连接至所述电气机动化车轮并且能够操作以采集数据；以及无线通讯系统，其连接至所述电气机动化车轮并且与所述传感器通信以无线通信所采集的数据。 109.一种采集数据的方法，包括：在在线数据采集货栈处接收由适于由人类至少部分地提供动力的车辆传输的数据，其中所述数据与用户、车辆、以及车辆周围环境中的至少一者有关。 110.根据权利要求109所述的方法，还包括处理来自适于由人类至少部分地提供动力的车辆的数据。 111.根据权利要求109所述的方法，还包括将所述数据叠加到图上。 112.根据权利要求111所述的方法，其中，叠加到图上的所述数据提供环境状态的图。 113.根据权利要求109所述的方法，其中，环境状态的当前集合被呈现给用户。 114.根据权利要求111所述的方法，其中，叠加到图上的所述数据提供过往环境状态的历史数据。 115.根据权利要求111所述的方法，其中，叠加到图上的所述数据提供未来环境状态的预测。 116.根据权利要求109所述的方法，其中，所述数据能够显示给用户。 117.根据权利要求109所述的方法，其中，所述数据包括关于用户骑行时的体能的历史信息和实时信息中的至少一者。 118.根据权利要求109所述的方法，其中，与用户有关的数据包括卡路里输出数据。 119.根据权利要求109所述的方法，其中，所述在线数据采集货栈能够被第三方访问。 120.根据权利要求109所述的方法，还包括：在便携式无线装置处接收由车辆传输的数据，所述便携式无线装置与用户关联并且被配置成能够与车辆和所述在线数据采集货栈通信；以及将来自所述便携式无线装置的数据传输至所述在线数据采集货栈。
所属类别：	发明专利