智能分离式自行车鞍座项目可行性分析报告

作者：科技文案

第一章 绪论

1.1项目研究背景

中国以“自行车王国”而闻名。自行车长期以来一直是中国人的主要交通工具。虽然目前中国自行车的产量和出口量占世界总量的60%以上，国内消费量居世界第一，但中国生产的自行车仍存在许多问题。比如长时间骑自行车的人会感觉腰酸背痛、腹胀、阴部发胀、腱鞘炎。针对上述情况，项目从人机工程学的角度对自行车鞍座进行了分析，并提出了自己的改进方法和设计理念。

1.2国内外研究现状

目前，自行车鞍座的改进设计主要从人体工程学入手。随着计算机技术的发展，广泛应用的改进和设计理念是利用人机工程学和人体解剖学的知识，结合逆向工程进行曲面造型。由于我国工业工程起步较晚，在自行车鞍座和车把的改进和设计上，我国与国外仍有一定差距。虽然国内很多自行车制造商意识到人机工程学在自行车设计和改进中的重要性，但很少实施自行车的改进和设计。他们只从自行车的外观入手或者直接购买国外的自行车设计方案，没有考虑到外国人的人体测量数据和中国人的不同，简单的进行愚蠢的生产。

010年至1010年，对自行车鞍座进行了人机工程学分析，并运用人体测量学和解剖学知识对鞍座进行了改进和设计。其中，人体测量学主要利用各地区人群臀部组织的各种数据统计，设计马鞍的整体轮廓，塑造马鞍的座面，以满足95%人群的需求。解剖学的知识主要是分析与马鞍接触的各种人体组织的形状，从而认识到马鞍的设计更符合人体组织的结构。

第二章 自行车鞍座的人机工程设计

虽然

1.3项目研究的内容

自行车已经有200多年的历史，但它的设计仍然存在很多问题，骑手们最常见的抱怨就是骑行舒适性。鞍座是支撑骑车人体重的主要部件，其设计对骑车人的健康和乘坐舒适性有很大影响。因为骑自行车时会阴部被长时间挤压，前列腺或阴部充血肿胀，导致炎症。根据图2-1所示的人体臀部组织在自行车鞍座上的分布图，当骑手位于鞍座上时，鞍座会压迫坐骨结节和耻骨联合之间的坐骨生殖区，该处组织含有丰富的血管、软组织和大量的神经和神经末梢。

图2-1人类臀部组织在马鞍上的分布

在骑行过程中，骑手的大部分体重会压迫这些血管和神经，导致会阴疼痛和麻木。同时会阴部深层有泌尿组织、血管、生殖动脉和传导神经。骑行过程中骑手体重的压缩也会造成生殖区域缺血、麻木，严重者甚至会导致生殖系统功能障碍。这是长时间骑自行车导致会阴部肿胀疼痛、臀部疼痛、阴部麻木，甚至出现排尿困难、尿频、睾丸疼痛等症状的主要原因。此外，据国外某机构调查研究统计，骑自行车的男性90%以上有睾丸畸形；50%的被调查者会感到阴囊不适或勃起功能障碍。

2.1自行车鞍座对舒适性的影响

(1)坐姿时的脊柱形状 style="font-size:15px;">处于坐姿状态时，人的身体主要由脊柱、骨盆、腿和脚支撑。不同坐姿下的脊柱形态不同。在良好的自然坐姿状态下，各椎间盘上压力分布适当且肌肉组织承受均匀的静负荷。而处于非自然坐姿下，椎间盘压力分布不正常，容易产生腰部疼痛和疲劳等不适。从坐姿生理学角度来讲，鞍座的尺寸和结构设计应能使骑乘者处于或接近自然坐姿，保证正常的脊柱形态和腰弧曲线以降低疲劳减少腰部疼痛等不适。

（2）股骨受力分析

坐姿时坐骨结节承受大部分的身体重量，当座面接近水平状态时，位于坐骨结节外侧的股骨处于正常的位置（如图2-2）而不会受到过分压迫使人觉得舒适；而当座面呈斗型（凹式三角形）时，会使股骨因受到压迫而向上转动（如图2-3）并承受载荷，且还会使髋部肌肉受压从而引起不舒适感。

图2-2股骨正常位置 图2-3股骨受压迫位置

第三章 智能分离式自行车鞍座的设计

3.1人机工程学指导下的分离型鞍座设计

鞍座的人机工程学设计一直是围绕着如何减少对骑乘者坐骨生殖区和会阴区的摩擦和压迫进行的，除此之外还应考虑以下因素：①保证骑乘者在鞍座上处于或接近自然坐姿；②保证股骨于正常位置受力；③保证骑乘蹬踏运动的灵活性；④保证骑乘过程中的坐姿稳定性；⑤寻求最佳的鞍座尺寸、结构和坐垫材料。

鞍座座面的设计采用局部凹陷的结构以减少对骑乘者坐骨生殖区造成的压迫，同时在鞍座上表面在人体会阴区部位的鞍座接触面设计为网状结构，增加会阴区的舒适度和透气性。

图3-1自行车鞍座实体图

3.2位置传感器的引入

智能分离式自行车鞍座可旋转的座垫设计不但解决了传统鞍座的弊端，同时还可以配合最新的科技手段引入数据采集功能。鞍座设置有两个用于检测座垫倾转角度以及倾转次数的位置传感器，以及用于位置传感器输出数据的存储器，其中，位置传感器分别设置于座垫侧面靠近鞍座中间的位置，一个座垫下面一个。本自行车鞍座可记录骑行时人体的踏频、总的踩踏次数以及发力踩踏次数，便于人们根据这些数据结合其它数据制定适合自己的训练方案。

图3.2传感器安装位置示意图

图3-3传感器工作原理图

位置传感器可以采用电磁感应式位置传感器，传感器具有精度高，测量范围广，寿命长，结构简单，频响特性好等优点，能在恶劣条件下工作，易于实现小型化、整体化，从而使其能够以模块化方式集成在座垫下部。

为便于鞍座数据的采集以及提高采集的智能化，本自行车鞍座还包括用于采集所述位置传感器输出数据的处理器，所述处理器分别与位置传感器以及存储器电连接。

项目技术具有如下优点： 目前骑行配件中虽然有记录踏频的辅助设备，但却无法记录骑行中真正发力踩踏的次数，而这个数据对于制定骑行训练计划有非常大的参考意义。因为发力踩踏时座垫的倾转角度会变大，位置传感器可以直接记录倾转角度大的踩踏次数，所以可以很方便地记录此项数据。

实时读取：内置了蓝牙4.0版本，可以与智能手机或其它智能终端通过低功耗蓝牙实时连接，实时读取在骑行台上的自行车鞍座受力数据。通过APP或微信、微博等第三方账户扫描二维码，即可实现智能管理和骑行数据的同步，交互方式的创新，让用户随时查看骑行的里程，时间，速度，热量消耗等相关信息。可以让用户对骑行速度数据进行统计和了解，有助于保持良好的骑行状态。

3.3骑行软件（APP）设计

智能硬件产品最有价值的突破点，正是智能与健康的结合，这也是当下智能产品的重要方向，记录你的运动、心率等数据。但当前的智能健康类产品并没有打中消费者的痛点，例如，很多人表示，智能手环戴了半个月，新鲜好玩了一阵子，然后就放下了。

其实智能硬件被冷落的根本原因有两个层面，一是，智能硬件本身只是一个附加设备，并不是“运动型”、能促进人们运动的产品；二是，收集到的用户数据并没有和云端相连，没有健康顾问、医生对消费者身体状况的及时检查。所以智能硬件很难吸引用户长时间的关注。

骑行软件功能图

智能分离式自行车鞍座可以采用目前流行的骑行软件（APP），也可自行开发具有健康数据分析功能的特色APP，通过通用接口，将鞍座内置的传感器数据融入软件系统之中，除了能够满足了基本功能如测速、里程记录、行程记录等码表基本功能；在此基础上，添加各类健康数据汇总、判读，用以指导健康骑行。并逐步扩展软件的交互性、功能性、社交性和综合性。

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