自転車の回転検出センサと特許について

 自転車の回転検出センサを昨年から試行錯誤で、使い始めました。このようなものです（真ん中の銀色の部品の下にあるゴムバンドのようなものです）。ハブ（車輪の中心にある部品です）に付けます。車輪と同じ方向に同じ回転数で回転します。

以下の記事も参考にしてください。

https://cycle1300ss.blogspot.com/2023/12/bluetooth2023.html

このBluetooth接続できるセンサは、サイクルコンピュータ用ですが、いつ頃から製品化されたのか分かりません。私が以前から使っているセンサは、磁石を使う以下のようなものです。

特開2001-171583

磁石を使っている公報の例です。48が磁石です。

ハブに取付けるセンサは、軽く検索したところ見つかりませんでした。以下は、ハブ内部のスペーサーに取付けるセンサでかなり近いですが、センシングの方法が異なります。磁気を使う記載があります。

特開2008-162583

テストしているハブに取付けるセンサは、加速度や角度を検出していると思われますが、詳細がまだ分かりません。公報で確認したかったのですが、できませんでした。

実際に、ハブに固定するものではありませんが、加速度センサから速度を算出している以下のようなものが見つかりました。10がセンサです。

特開2012-106553

（弁理士試験の部分意匠や部品の意匠を理解するときの自転車の絵を思い出すような図面です）

今回は国内のみの公報を確認しただけなので、センサ技術の変遷まで辿り着くことができませんでした。また時間があったら、製品のカタログなどを辿ってみたいと思いました。

自転車のデータ測定（Bluetooth）2023

昨年に引き続き、BLEのスピード・ケイデンスセンサをsimulinkに接続する試みです。Arduino MKR WiFi 1010に、simulinkモデルを書き込んで動かすことを想定しています。

以下のページが参考になるのですが、なかなかハードルが高そうです。

サイクリングスピード・ケイデンスサービス 1.0

https://www.bluetooth.com/ja-jp/specifications/specs/cycling-speed-and-cadence-service-1-0/

参考にさせていただいたブログです。大変助かりました。有難うございました。

susutex’s blog様

https://susutex.hatenablog.com/entry/2017/08/24/200000

昨年分からなかった一番上の数字、1だとスピードセンサ、2だとケイデンスセンサを示していることが分かりました。昨年試したときは２を示しており、センサはケイデンスモードにしていたので、問題ないことが確認できました。

今年は、スピードセンサとケイデンスセンサとが兼用のものでないセンサも購入して試してみました。それぞれ別々のsimulinkモデルにしています。一つのモデルにしたところ、監視と調整で動かすとエラーが出たりしたためです（PCスペックの問題かもしれません）。

モデル自体については、複雑なことはほとんど無くBLEの送信及び受信ブロックを配置し、CentralでScanを押せばメータを検索する設定になります。メータが見つかったら、一端BLEのブロックの設定をOKで閉じ、もう一度設定を開くと先ほど検索したセンサがデバイスのところに表示されます。なお、一つのブロックで設定すれば、他のブロックにもデバイスが反映されていましたのでスキャンは不要です。

スピードセンサ

ケイデンスセンサ

ケイデンスの場合の設定（BLE Sendブロック）

今回は上手く動いてくれました。一部疑問点は残るものの、一番上の数字がスピードセンサでは１、ケイデンスセンサでは２を示しています。2A5C（CSC Feature）に２を送信していますが、スピードセンサで試す時にこのようにしないと動かなかったりしたので、２にしています。本来は１だと思うのですが分かりません。2A5B（CSC Measurement）で受信するのがデータです。

テストでは、センサを手に持って振って値が変わるかを確認しますが、何度もやっていると時々センサが吹っ飛びそうになります。

自転車に取り付けて確認してみましたが、速度に変換する計算がまだできていないため、今後引き続き取り組んでいきたいと思っています。今のところ、ホイールを回転させると数値が変わっていき、ホイールが止まると数値変化も止まります。上から２－５番目の数値は累積値になっていました。６，７はホイールが回転していると常に変化していました。

以下のCSC Measurementに詳細が記載されています。

https://www.bluetooth.com/specifications/specs/gatt-specification-supplement-4/

スピードセンサ（リアホイールのハブに固定します。写真真ん中辺り）

実はサイクルコンピュータもあるのですが、simulinkで遠回りですが慌てず進めていきたいと思います。昨年とあまり変わらずすみません。今回、自転車での確認からをMacbook Airで試してみましたが特に問題なく環境を移行できています。さらにCOMポートの設定がオートでできるので、使いやすくなりました。

サイクルコンピュータ

ペアリングすればすぐ速度を検出しました。

今回使用したセンサです。配線がいらないので煩わしさが全くありません。私が購入した時よりも500円ほどお安くなっています。

スピードセンサ

https://amzn.to/3GBD70s

ケイデンスセンサ

https://amzn.to/3RzmvvJ

Birdy CLASSIC 9速化

 ALTUS(アルタス）のリアディレーラーを入手したので、試してみたところ一応つくのですが地面すれすれになるので諦めました。11-36のスプロケットを考えていました。

次は、SORAのロングゲージで再挑戦しました。スプロケットは11-32です。こちらは写真のとおり上手く行きました。二枚目の写真の黒色のスプロケットは11-36で、こちらも使えなくなってしまいました。

先に調べてから試してみるべきでした。インナー、アウターケーブルは切ってしまったので、新しいものを購入することになってしまいました。シフターは、DEOREが余っていたので活用できました。

ミニPCの現在

 ノートPCを購入したため、ミニPCを持ち歩くことはやめています。

そのかわり、ミニPCは自宅で起動したままにしてあります。

chrome Remote desktopで接続できるようにして、さらにdesktopなどのフォルダを

OneDriveにバックアップするようにしています。

ノートPCは、Macbook airです。

このやり方で、MacでもWindowsの環境を併用できるようにしました。

また、OneDriveのお陰で、ワードなどのオフィス系のファイルも扱えるようになり

Macでも問題なさそうです。

折り畳み自転車

Birdy  classic 22年モデルの中古です。

折りたたんだ状態で、車に簡単に詰めます。

輪行袋も買いました。問題なく入ります。

オーストリッチ(OSTRICH) 輪行袋 [ちび輪バッグ] グレー

自転車のデータ測定（Bluetooth）

 無線（BLE）の速度センサまたはケイデンスセンサをAmazonなどで、よく見かけるようになりました。サイクルコンピュータ用のセンサです。昨年は、磁石を使って測定しましたが、BLEのセンサが使えるか試してみました。

センサは、XOSSの速度・ケイデンス兼用のものです。

XOSS X1 ケイデンスセンサー スピードメーター ワイヤレス ANT + Bluetooth 4.0 

上が売り切れなので参考です。

XOSS VORTEX 自転車 スピード ケイデンス センサー  ANT+ Bluetooth4.0

マイコンは、半導体不足の影響を考えて、Arduinoにしました。SimulinkのハードウェアサポートパッケージにBLEのブロックもあり、比較的簡単に使うことができます。
Arduinoを使う理由は、いずれArduinoをスタンドアロンで動かして、データをPCまたはクラウドに送信するためです。さらに自作サイクルコンピューターとしての利用も考えています。BLEが最初からついているArduinoを使っています。

モデルはとても簡単です。まずはBLEの受信、送信のブロックを適当に配置しました。

設定は、ArduinoがCentral（Client）になります。Scanで自動的に探してくれます。

受信、送信共に同じ設定にしました。送信がないと受信が上手く行かないようです。

Scan Using　Arduinoでやると最後にエラーが出たので、Host　computerに変えたりしていたら、Peripheral Device にXOSSが自動的に入りました。エラーの原因及び解消の理由は良く分かりません。

見つからない場合は、PCのBluetoothで検索してみるか、MATLABのBlelistコマンドで出てくるか確認するのが良いです。MATLABを使うことで、services または characteristicsの確認なども簡単にできますし、コマンドで接続し値が取れるかの確認も先にしておくと良いと思います。

センサはケイデンスモードに設定し、クランクに固定します。監視と調整で確認します。

クランクを回すと値が変化しました。しかし、この値をどのようにケイデンスに変換するのか分かりません。そして、なぜかセンサを速度モードに設定するとデータが受信できません。一番上の変化しない２というのも何なのか・・・（もう少し調べてみます）

磁石式に比べると配線が不要なので、セッティングも簡単でした。あとは値を変換するだけです。もしかしたら、センサを速度・ケイデンス共用のものではなく別々のものにした方が良いのかもしれません。複数のセンサからデータを取得することにもチャレンジしたいと思いました。

進捗しましたら、またご報告します。

自転車（穴あきサドル）と特許・実案・意匠の話

 今年は穴あきサドルを調べてみました。

私がロードバイクを買った2006年頃は、穴あきサドルを知らなかったので、いつ頃から存在しているのか確かめるため、特許・実案・意匠を確認してみました。

2004年に、SELLE SMPのサドルが発表されており、すでにこの頃には穴あきサドルは存在していたことが分かりました。それ以前にも実案がいくつか存在しており、穴あきサドルは意外と古い歴史があるようでした。

・主として二輪車用サドル　出願日：1980年7月1日

個人の出願でしょうか。

座面が肛門に接触するのを防ぎ、痔を予防します。

・自転車用サドル　出願日：1980年10月31日

シマノの出願です。

内股部の冷却、臀部痛み軽減をするものです。

・二輪車用健全サドル　出願日：1989年2月27日

股間が圧迫されるのを防ぎます。

・乗物用サドル　出願日：2002年2月6日

座面による陰部の圧迫を防ぎます。

・自転車のサドル　優先日：2003年2月4日

SELLE SMPと思われる特許発明、座面との圧迫を防ぐための穴あき形状および座面の湾曲形状が特徴です。この特許のお陰で、模倣品が出てきていないと思われます。長年維持されていることから重要特許ではないでしょうか。

意匠も確認しました。

意匠登録1464671

上の写真の意匠です。穴あきとは少し違います。

意匠登録1306517

これもトライアスロンなどで見たことがあります。長年維持されましたが、存続期間

満了しました。穴あきというより先割れでしょうか。

おまけ

Unitary cycle seat support unit

今でも通用する形状ですが、出願が早すぎたのかもしれません。

サドル

穴ではなくくぼみですが、昭和10年出願の実案もどうぞ。

他の皆様の投稿も是非。

知財系 もっと Advent Calendar 2022