JP6434988B2

JP6434988B2 - 操作姿勢出力装置

Info

Publication number: JP6434988B2
Application number: JP2016557437A
Authority: JP
Inventors: 悠史居鶴
Original assignee: Pioneer Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2014-11-07
Filing date: 2014-11-07
Publication date: 2018-12-05
Anticipated expiration: 2034-11-07
Also published as: JPWO2016072029A1; US20180280761A1; US10828532B2; WO2016072029A1

Description

本発明は、クランクを備えた人力機械の運転者の運転姿勢を出力する運転姿勢出力装置に関する。

従来、自転車に装着され、自転車の走行に関する情報や運転者の運動に関する情報等を算出し表示する装置がある。この種の装置は、自転車に設けられたセンサからデータを受信することによって、所定の情報を算出し表示する。表示する情報としては、運転者がペダルに加える力（トルク等）が挙げられる。

また、この種の装置においては、走行後に各種データを解析し、解析データを以後の運転やトレーニング方法等に活用するといった利用方法もある。

例えば、自転車においては、運転者の運転姿勢が、立ち漕ぎ（ダンシングともいい、英語ではＳｔａｎｄｉｎｇという）か座り漕ぎ（シッティングともいい、英語ではＳｅａｔｅｄという）かを把握することも有用である。例えば、ダンシングはペダルに体重がかかるため、力は大きくなるが力の伝達効率はシッティングよりも悪化する。したがって、走行コースにおいてどの程度の割合がダンシングなのかを把握して以後の走行に反映したいという要望があった。

ダンシングの判定については、例えば特許文献１にジャイロセンサを設けて判定することが記載されている。

特開２０１３‐９５３０６号公報

特許文献１に記載のジャイロセンサによりダンシングを判定する方法の場合、予めジャイロセンサが取り付けられていない場合は追加する必要がある。また、カーブで自転車を傾けた場合、ダンシングと誤判定する可能性がある。あるいは自転車を傾けないダンシングをシッティングと誤判定する可能性がある。

そこで、本発明は、上述した問題に鑑み、例えば、精度良く運転姿勢を判定して出力することができる運転姿勢出力装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載された発明は、クランクの回転角度に関する角度情報と、前記回転角度における前記クランクに加えられる力に関する力情報と、を取得する取得手段と、前記力情報及び前記角度情報に基づいて、前記クランクの操作者の操作姿勢が立ち漕ぎか否か、又は座り漕ぎか否かの情報を出力する出力手段と、を有することを特徴とする操作姿勢出力装置である。

請求項１０に記載された発明は、クランクの操作者の操作姿勢を判定する操作姿勢判定装置で実行される操作姿勢判定方法であって、クランクの回転角度に関する角度情報と、前記回転角度における前記クランクに加えられる力に関する力情報と、を取得する取得工程と、前記力情報及び前記角度情報に基づいて、前記クランクの操作者の操作姿勢が立ち漕ぎか否か、又は座り漕ぎか否かの情報を出力する出力工程と、を含むことを特徴とする操作姿勢判定方法である。

請求項１２に記載された発明は、請求項１１に記載の運転姿勢出力方法を、コンピュータにより実行させることを特徴とする運転姿勢出力プログラムである。

請求項１３に記載された発明は、請求項１２に記載の運転姿勢出力プログラムを格納したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。

本発明の第１の実施例にかかる自転車の全体構成を示す説明図である。図１に示されたサイクルコンピュータ、測定モジュールの位置関係を示した説明図である。図１に示されたサイクルコンピュータ及び測定モジュールのブロック構成図である。図３に示されたひずみゲージのクランクへの配置の説明図である。図３に示された測定モジュールひずみ検出回路の回路図である。右側クランクに加わる力と変形の説明図である。クランク回転角度検出センサ及び磁石の模式図である。クランク回転角度検出センサの使用状態を示した説明図である。サイクルコンピュータとサーバとを含むネットワーク構成図である。サーバの機能的構成を示した構成図である。クランクに加えられる力の説明図である。図１０に示されたサーバにおける運転姿勢出力方法のフローチャートである。本発明の第２の実施例にかかる運転姿勢出力装置におけるクランクの回転の接線方向、即ち推進力のクランク回転角度に対する変化のグラフである。本発明の第３の実施例にかかる運転姿勢出力装置におけるクランクの回転の法線方向、即ち損失力のクランク回転角度に対する変化のグラフである。本発明の第３の実施例にかかる運転姿勢出力装置における運転姿勢出力方法のフローチャートである。本発明の第４の実施例にかかる運転姿勢出力装置における推進力と損失力のクランク回転角度に対する変化のグラフである。本発明の第４の実施例にかかる運転姿勢出力装置における運転姿勢出力方法のフローチャートである。本発明の第５の実施例にかかる運転姿勢出力装置における推進力と損失力のクランク回転角度に対する変化のグラフである。本発明の第５の実施例にかかる運転姿勢出力装置における運転姿勢出力方法のフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態にかかる運転姿勢出力装置を説明する。本発明の一実施形態にかかる運転姿勢出力装置は、取得手段が人力機械のクランクの回転角度に関する角度情報と、その回転角度におけるクランクに加えられる力に関する力情報と、を取得する。出力手段が力情報が所定の状態となったときの角度情報に基づいて、人力機械の運転者の運転姿勢を判定して、判定した運転姿勢に関する情報を出力する。このようにすることにより、角度情報と力情報とに基づいて運転姿勢を判定することができる。したがって、ジャイロセンサに基づいて判定するような自転車自体の姿勢を考慮する必要がないので、精度良く運転姿勢を判定することができる。

また、所定の状態とは、力情報に基づいて、力の大きさまたは成分が所定の期間内における最大値となることであってもよい。このようにすることにより、クランクに加えられる力が最大のときのクランクの回転角度に基づいて運転姿勢を判定することができる。

また、力情報は、クランクに加えられる力のうち、クランクの回転方向の力の成分に関する情報を含んでもよい。このようにすることにより、クランクの回転方向の力の成分の最大値に基づいて運転姿勢を判定することができる。

また、出力手段は、クランクに加えられる力が所定の状態となるクランクの回転角度と、回転方向の力の成分が所定の状態となるクランクの回転角度と、に基づいて運転姿勢を判定してもよい。このようにすることにより、２つの評価方向に基づく値から運転姿勢を判定することができる。例えば、それぞれの結果に点数付け等を行って合わせて評価することにより、より精度良く運転姿勢を判定することができる。

出力手段は、力情報が所定の状態となったときの角度情報に対して定めた所定の閾値に基づいて運転姿勢を判定してもよい。このようにすることにより、閾値と最大値となったクランクの回転角度とを比較するだけで容易に運転姿勢を判定することができる。

また、取得手段は、力情報としてクランクに加えられる力のうちクランクの長手方向の力の成分に関する情報を取得する。出力手段は、クランクに加えられる力が所定の状態となるクランクの回転角度と、回転方向の力の成分が所定の状態となるクランクの回転角度と、のうち少なくとも１つ以上と、所定の期間における長手方向の力の成分の変化と、所定の期間における回転方向の力の成分が所定の状態となったときの回転方向の力の成分に関する情報と長手方向の力の成分が所定の状態となったときの長手方向の力の成分に関する情報との比較値と、所定の期間における回転方向の力の成分が所定の状態となったときのクランクの回転角度と長手方向の力の成分が所定の状態となったときクランクの回転角度との比較値と、のうち少なくとも１つ以上と、に基づいて前記運転姿勢を判定してもよい。このようにすることにより、複数の評価方向に基づく値から運転姿勢を判定することができる。例えば、それぞれの結果に点数付け等を行って合わせて評価することにより、より精度良く運転姿勢を判定することができる。

また、出力手段は、角度情報および変化の値もしくは比較値に対してそれぞれ定めた所定の閾値に基づいて運転姿勢を判定してもよい。このようにすることにより、閾値と最大値となったクランクの回転角度および変化の値もしくは比較値とを比較するだけで容易に運転姿勢を判定することができる。

また、出力手段は、運転者が立ち漕ぎをしているか否かを判定する。このようにすることにより、角度情報及び力情報に基づいて立ち漕ぎか否かを判定することができる。

また、所定の期間は、クランクの回転角度に対して定めた所定の閾値を含む所定の角度範囲であってもよい。このようにすることにより、閾値の近傍のみの角度情報と力情報とに基づいて運転姿勢を判定することができる。したがって、角度情報と力情報とを保存するメモリ等の容量を少なくすることができる。

また、所定の期間は、クランクがｎ回転（ｎは１以上の自然数）の期間であってもよい。このようにすることにより、クランクの１回転以上の角度情報と力情報とに基づいて判定することができる。したがって、多くの情報に基づいて判定することができるので、より精度良く判定することができる。

また、本発明の一実施形態にかかる運転姿勢出力方法は、取得工程で人力機械のクランクの回転角度に関する角度情報と、その回転角度におけるクランクに加えられる力に関する力情報と、を取得する。そして、出力工程で力情報が所定の状態となったときの角度情報に基づいて、人力機械の運転者の運転姿勢を判定して、判定した運転姿勢に関する情報を出力する。このようにすることにより、角度情報と力情報とに基づいて運転姿勢を判定することができる。したがって、ジャイロセンサに基づいて判定するような自転車自体の姿勢を考慮する必要がないので、精度良く運転姿勢を判定することができる。

また、上述した運転姿勢出力方法をコンピュータにより実行させる運転姿勢出力プログラムとしてもよい。このようにすることにより、コンピュータを用いて、角度情報と力情報とに基づいて運転姿勢を判定することができる。したがって、ジャイロセンサに基づいて判定するような自転車自体の姿勢を考慮する必要がないので、精度良く運転姿勢を判定することができる。

また、上述した運転姿勢出力プログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納してもよい。このようにすることにより、当該プログラムを機器に組み込む以外に単体でも流通させることができ、バージョンアップ等も容易に行える。

本発明の第１の実施例にかかる運転姿勢出力装置を図１乃至図１２を参照して説明する。まず、運転姿勢出力装置が運転者の運転姿勢を判定するために必要とする情報を収集する構成を説明する。即ち、例えば人力機械としての自転車の運転者（ユーザ）が運転姿勢としてダンシングかシッティングかを判定するために必要とする情報を収集するため自転車に取り付けられるセンサ等の構成を説明する。

自転車１は図１に示すように、フレーム３と、フロント車輪５と、リア車輪７と、ハンドル９と、サドル１１と、フロントフォーク１３と、駆動機構１０１と、を有している。

フレーム３は、２つのトラス構造から構成されている。フレーム３は、後方の先端部分において、リア車輪７と回転自在に接続されている。また、フレーム３の前方において、フロントフォーク１３が回転自在に接続されている。

フロントフォーク１３は、ハンドル９と接続されている。フロントフォーク１３の下方向の先端位置において、フロントフォーク１３とフロント車輪５とは回転自在に接続されている。

フロント車輪５は、ハブ部、スポーク部及びタイヤ部を有している。ハブ部はフロントフォーク１３と回転自在に接続されている。そして、このハブ部とタイヤ部はスポーク部によって接続されている。

リア車輪７は、ハブ部、スポーク部及びタイヤ部を有している。ハブ部はフレーム３と回転自在に接続されている。そして、このハブ部とタイヤ部はスポーク部によって接続されている。リア車輪７のハブ部は、後述するスプロケット１１３と接続されている。

自転車１は、ユーザの足による踏み込み力（踏力）を自転車１の駆動力に変換する駆動機構１０１を有している。駆動機構１０１は、ペダル１０３、クランク機構１０４、チェーンリング１０９、チェーン１１１、スプロケット１１３と、を有している。

ペダル１０３は、ユーザが踏み込むための足と接する部分である。ペダル１０３は、クランク機構１０４のペダルクランク軸１１５によって回転自在となるように支持されている。

クランク機構１０４は、クランク１０５とクランク軸１０７及びペダルクランク軸１１５（図４および図６も参照）から構成されている。

クランク軸１０７はフレーム３を左右方向に（自転車側面の一方から他方に）貫通している。クランク軸１０７は、フレーム３によって回転自在に支持されている。即ち、クランク１０５の回転軸となる。

クランク１０５は、クランク軸１０７と直角に設けられている。クランク１０５は、一端部において、クランク軸１０７と接続されている。

ペダルクランク軸１１５は、クランク１０５と直角に設けられている。ペダルクランク軸１１５の軸方向は、クランク軸１０７と同一方向となっている。ペダルクランク軸１１５は、クランク１０５の他端部においてクランク１０５と接続されている。

クランク機構１０４は、このような構造を自転車１の側面の反対側にも有している。つまり、クランク機構１０４は、２個のクランク１０５及び、２個のペダルクランク軸１１５を有している。したがって、ペダル１０３も自転車１の両側面にそれぞれ有している。

これらが自転車１の右側にあるか左側にあるかを区別する場合には、それぞれ右側クランク１０５Ｒ、左側クランク１０５Ｌ、右側ペダルクランク軸１１５Ｒ、左側ペダルクランク軸１１５Ｌ、右側ペダル１０３Ｒ、左側ペダル１０３Ｌと記載する。

また右側クランク１０５Ｒと左側クランク１０５Ｌは、クランク軸１０７を中心として反対方向に延びるように接続されている。右側ペダルクランク軸１１５Ｒ、クランク軸１０７および左側ペダルクランク軸１１５Ｌは、平行かつ同一平面に形成されている。右側クランク１０５Ｒ及び左側クランク１０５Ｌは、平行かつ同一平面上に形成されている。

チェーンリング１０９は、クランク軸１０７に接続されている。チェーンリング１０９は、ギア比を変化させることができる可変ギアで構成されると好適である。また、チェーンリング１０９にはチェーン１１１が係合されている。

チェーン１１１はチェーンリング１０９及びスプロケット１１３に係合している。スプロケット１１３は、リア車輪７と接続されている。スプロケット１１３は、可変ギアで構成されると好適である。

自転車１は、このような駆動機構１０１によってユーザの踏み込み力をリア車輪の回転力に変換している。

自転車１は、サイクルコンピュータ２０１と、測定モジュール３０１と、を有している（図２も参照）。

サイクルコンピュータ２０１は、ハンドル９に配置されている。サイクルコンピュータ２０１は、図２に示すように、各種情報を表示するサイクルコンピュータ表示部２０３およびユーザの操作を受けるサイクルコンピュータ操作部２０５を有している。

サイクルコンピュータ表示部２０３に表示される各種情報とは、自転車１の速度、位置情報、目的地までの距離、目的地までの予測到達時間、出発してからの移動距離、出発してからの経過時間、クランク１０５の角度ごとの推進力や損失力、効率等である。

ここで、推進力とはクランク１０５の回転方向に加わる力の大きさである。一方、損失力とは、クランク１０５の回転方向とは別の方向に加わる力の大きさである。この回転方向とは別の方向に加わる力は、何ら自転車１の駆動に寄与しない無駄な力である。したがって、ユーザは、推進力をできるだけ増加させ、損失力をできるだけ減少させることによって、より効率的に自転車１を駆動させることが可能となる。即ち、これらの力は、クランク１０５の回転時に当該クランク１０５に加えられる力である。

サイクルコンピュータ操作部２０５は、図２では押しボタンで示されているが、それに限らず、タッチパネルなど各種入力手段や複数の入力手段を組み合わせて用いることができる。

また、サイクルコンピュータ２０１は、サイクルコンピュータ無線受信部２０９を有している。サイクルコンピュータ無線受信部２０９は、配線を介してサイクルコンピュータ２０１の本体部分と接続されている。なお、サイクルコンピュータ無線受信部２０９は、受信のみの機能を有する必要はない。例えば、送信部としての機能を有していても良い。以下、送信部又は受信部と記載した装置も、受信機能及び送信機能の両方を有していても良い。

測定モジュール３０１は、例えばクランク１０５の内面に設けられ、複数のひずみゲージ素子から構成されるひずみゲージ３６９（図３及び図４参照）を用いて、ペダル１０３にユーザが加えている人力（踏力）を検出する。具体的には、クランク１０５の回転力であって自転車１の駆動力となる推進力と、回転方向とは別の方向に加わる力である損失力を算出する。また、測定モジュール３０１は、後述するクランク回転角度検出センサ２を用いて、クランク１０５の回転角度も検出する。

また、測定モジュール３０１は、クランク回転角度検出センサ２が有する磁気センサ２２を用いてケイデンス［ｒｐｍ］を得ることができる。即ち、測定モジュール３０１は、ケイデンスセンサの機能も合わせて有している。

図３は、サイクルコンピュータ２０１及び測定モジュール３０１のブロック図である。

まず、測定モジュール３０１のブロック構成を説明する。測定モジュール３０１は、図３に示したように、測定モジュール無線送信部３０９、測定モジュール制御部３５１、測定モジュール記憶部３５３、パワーセンサ３６８及び磁気センサ２２を有している。

測定モジュール無線送信部３０９は、測定モジュール制御部３５１がひずみ情報から算出した推進力及び損失力、クランク１０５の回転角度及びケイデンス等を、サイクルコンピュータ無線受信部２０９に送信している。

測定モジュール制御部３５１は、測定モジュール３０１を包括的に制御している。測定モジュール制御部３５１は、推進力演算部３５１ａと、回転角検出部３５１ｂと、送信データ作成部３５１ｄと、ケイデンス演算部３５１ｅと、を有している。

推進力演算部３５１ａは、パワーセンサ３６８が出力するひずみ情報から推進力及び損失力を算出する。推進力及び損失力の算出方法は後述する。

回転角検出部３５１ｂは、クランク回転角度検出センサ２の磁気センサ２２の検出結果に基づいてクランク１０５の回転角度を検出し、ひずみ情報を取得するタイミング等を制御している。クランク１０５の回転角度の検出方法は後述する。

ケイデンス演算部３５１ｅは、磁気センサ２２の検出結果に基づいて単位時間当たり（１分間）に、後述する基準磁石２１ａが磁気センサ２２の第２素子部２２ｂを通過する回数ｎ（ｒｐｍ）を検出することで、単位時間当たりのクランク１０５の回転数を検出する。

送信データ作成部３５１ｄは、推進力演算部３５１ａで算出された推進力及び損失力や回転角検出部３５１ｂで検出されたクランク１０５の回転角度やケイデンス演算部３５１ｅで算出されたケイデンス等から送信データを作成して、測定モジュール無線送信部３０９に出力する。

測定モジュール記憶部３５３には、各種情報が記憶される。各種情報とは、例えば、測定モジュール制御部３５１の制御プログラム、及び、測定モジュール制御部３５１が制御を行う際に必要とされる一時的な情報である。

パワーセンサ３６８は、ひずみゲージ３６９と、測定モジュールひずみ検出回路３６５と、を有している。ひずみゲージ３６９は、クランク１０５に接着されて、一体化される。ひずみゲージ３６９は、第１ひずみゲージ３６９ａ、第２ひずみゲージ３６９ｂ、第３ひずみゲージ３６９ｃ、第４ひずみゲージ３６９ｄから構成されている（図４等参照）。そして、ひずみゲージ３６９のそれぞれの端子は、測定モジュールひずみ検出回路３６５に接続されている。

図４に、本実施例におけるひずみゲージ３６９のクランク１０５への配置の例を示す。ひずみゲージ３６９は、クランク１０５の内面１１９に接着されている。クランク１０５の内面とは、クランク軸１０７が突設されている（接続されている）面であり、クランク１０５の回転運動により定義される円を含む平面と平行な面（側面）である。また、図４には図示しないが、クランク１０５の外面１２０は、内面１１９と対向しペダルクランク軸１１５が突設されている（接続されている）面である。つまり、ペダル１０３が回転自在に設けられている面である。クランク１０５の上面１１７は、内面１１９および外面１２０と同じ方向に長手方向が延在し、かつ内面１１９および外面１２０と直交する面の一方である。クランク１０５の下面１１８は、上面１１７と対向する面である。

第１ひずみゲージ３６９ａと第２ひずみゲージ３６９ｂは、クランク１０５の長手方向に対して検出方向が平行、つまり、内面１１９の中心軸Ｃ１に対して平行かつ、内面１１９の中心軸Ｃ１に対して対称になるように設けられている。第３ひずみゲージ３６９ｃは、中心軸Ｃ１上に設けられ、検出方向が中心軸Ｃ１に対して平行かつ、第１ひずみゲージ３６９ａと第２ひずみゲージ３６９ｂに挟まれるように設けられている。第４ひずみゲージ３６９ｄは、クランク１０５の長手方向に対して検出方向が垂直、つまり、内面１１９の中心軸Ｃ１に対して垂直かつ、中心軸Ｃ１上に設けられている。

即ち、クランク１０５の長手方向に延在する軸である中心軸Ｃ１と平行な方向（図４の縦方向）、つまり、クランク１０５の長手方向と平行な方向が、第１ひずみゲージ３６９ａ、第２ひずみゲージ３６９ｂ、第３ひずみゲージ３６９ｃの検出方向となり、中心軸Ｃ１と垂直な方向（図４の横方向）、つまり、クランク１０５の長手方向と垂直な方向が、第４ひずみゲージ３６９ｄの検出方向となる。したがって、第１ひずみゲージ３６９ａ乃至第３ひずみゲージ３６９ｃと第４ひずみゲージ３６９ｄは検出方向が互いに直交している。

なお、第１ひずみゲージ３６９ａ乃至第４ひずみゲージ３６９ｄの配置は図４に限らない。つまり、中心軸Ｃ１と平行または垂直の関係が維持されていれば他の配置でもよい。但し、第１ひずみゲージ３６９ａ及び第２ひずみゲージ３６９ｂは、中心軸Ｃ１を挟んで対称に配置し、第３ひずみゲージ３６９ｃ及び第４ひずみゲージ３６９ｄは、中心軸Ｃ１上に配置する方が、後述する各変形を精度良く検出できるので好ましい。

また、図４では、クランク１０５を単純な直方体として説明しているが、デザイン等により、角が丸められていたり、一部の面が曲面で構成されていてもよい。そのような場合でも、上述した配置を極力維持するようにひずみゲージ３６９を配置することで、後述する各変形を検出することができる。但し、上記した中心軸Ｃ１との関係（平行または垂直）がずれるにしたがって検出精度が低下する。

測定モジュールひずみ検出回路３６５は、第１ひずみゲージ３６９ａ、第２ひずみゲージ３６９ｂ、第３ひずみゲージ３６９ｃ、第４ひずみゲージ３６９ｄが接続されて、ひずみゲージ３６９のひずみ量が電圧として出力される。測定モジュールひずみ検出回路３６５の出力は、図示しないＡ／Ｄコンバータによって、アナログ情報からデジタル情報であるひずみ情報信号に変換される。そして、ひずみ情報信号は測定モジュール制御部３５１の推進力演算部３５１ａに出力される。

測定モジュールひずみ検出回路３６５の例を図５に示す。測定モジュールひずみ検出回路３６５は、２つのブリッジ回路である第１検出回路３７３ａと第２検出回路３７３ｂとで構成されている。第１検出回路３７３ａの第１系統側では、電源Ｖｃｃから順に、第１ひずみゲージ３６９ａ、第２ひずみゲージ３６９ｂの順に接続されている。即ち、第１ひずみゲージ３６９ａおよび第２ひずみゲージ３６９ｂが電源Ｖｃｃに対して直列に接続されている。第２系統側では、電源Ｖｃｃから順に、固定抵抗Ｒ、固定抵抗Ｒの順に接続されている。第２検出回路３７３ｂの第１系統側では、電源Ｖｃｃから順に、第３ひずみゲージ３６９ｃ、第４ひずみゲージ３６９ｄの順に接続されている。即ち、第３ひずみゲージ３６９ｃおよび第４ひずみゲージ３６９ｄが電源Ｖｃｃに対して直列に接続されている。第２系統側では、電源Ｖｃｃから順に、固定抵抗Ｒ、固定抵抗Ｒの順に接続されている。

即ち、２つの固定抵抗Ｒは、第１検出回路３７３ａと第２検出回路３７３ｂとで共有している。ここで、２つの固定抵抗Ｒは同一の抵抗値を有している。また、２つの固定抵抗Ｒは、ひずみゲージ３６９の圧縮又は伸長が生ずる前の抵抗値と同一の抵抗値を有する。なお、第１ひずみゲージ３６９ａ乃至第４ひずみゲージ３６９ｄは同じ抵抗値を有している。

ひずみゲージ３６９の抵抗値は、公知のように圧縮されている場合には抵抗値が下がり、伸長されている場合には抵抗値が上がる。この抵抗値の変化は、変化量がわずかな場合には比例している。また、ひずみゲージ３６９の検出方向は、配線が伸びている方向であり、上述したように第１ひずみゲージ３６９ａ、第２ひずみゲージ３６９ｂ、第３ひずみゲージ３６９ｃが、中心軸Ｃ１と平行な方向、第４ひずみゲージ３６９ｄが、中心軸Ｃ１と垂直な方向となる。この検出方向以外において圧縮又は伸長が生じた場合には、ひずみゲージ３６９に抵抗値の変化は生じない。

このような特性を持つひずみゲージ３６９を使用した第１検出回路３７３ａは、第１ひずみゲージ３６９ａと第２ひずみゲージ３６９ｂの検出方向で圧縮または伸長されていない場合は、第１ひずみゲージ３６９ａと第２ひずみゲージ３６９ｂとの間の電位Ｖａｂと、２つの固定抵抗Ｒの間の電位Ｖｒとの電位差はほぼゼロとなる。

第１ひずみゲージ３６９ａが圧縮され、第２ひずみゲージ３６９ｂが伸張された場合は、第１ひずみゲージ３６９ａの抵抗値が減少して第２ひずみゲージ３６９ｂの抵抗値が増加するために、電位Ｖａｂが高くなり、電位Ｖｒは変化しない。つまり、電位Ｖａｂと電位Ｖｒとの間に電位差が発生する。第１ひずみゲージ３６９ａが伸張され、第２ひずみゲージ３６９ｂが圧縮された場合は、第１ひずみゲージ３６９ａの抵抗値が増加して第２ひずみゲージ３６９ｂの抵抗値が減少するために、電位Ｖａｂが低くなり、電位Ｖｒは変化しない。つまり、電位Ｖａｂと電位Ｖｒとの間に電位差が発生する。

第１ひずみゲージ３６９ａ、第２ひずみゲージ３６９ｂともに圧縮された場合は、第１ひずみゲージ３６９ａ、第２ひずみゲージ３６９ｂともに抵抗値が減少するために、電位Ｖａｂと、電位Ｖｒとの電位差はほぼゼロとなる。第１ひずみゲージ３６９ａ、第２ひずみゲージ３６９ｂともに伸張された場合は、第１ひずみゲージ３６９ａ、第２ひずみゲージ３６９ｂともに抵抗値が増加するために、電位Ｖａｂと、電位Ｖｒとの電位差はほぼゼロとなる。

第２検出回路３７３ｂも第１検出回路３７３ａと同様の動作となる。つまり、第３ひずみゲージ３６９ｃが圧縮され、第４ひずみゲージ３６９ｄが伸張された場合は、電位Ｖｃｄが高くなり、電位Ｖｒは低くなり、電位Ｖｃｄと電位Ｖｒとの間に電位差が発生する。第３ひずみゲージ３６９ｃが伸張され、第４ひずみゲージ３６９ｄが圧縮された場合は、電位Ｖｃｄが低くなり、電位Ｖｒは高くなり、電位Ｖｃｄと電位Ｖｒとの間に電位差が発生する。第３ひずみゲージ３６９ｃ、第４ひずみゲージ３６９ｄともに圧縮された場合と、第３ひずみゲージ３６９ｃ、第４ひずみゲージ３６９ｄともに伸張された場合は、電位Ｖｃｄと、電位Ｖｒとの電位差はほぼゼロとなる。

そこで、第１検出回路３７３ａの電位Ｖａｂが測定できる第１ひずみゲージ３６９ａと第２ひずみゲージ３６９ｂとの接続点と、電位Ｖｒが測定できる２つの固定抵抗Ｒの接続点と、を第１検出回路３７３ａの出力（以降Ａ出力）とする。第２検出回路３７３ｂの電位Ｖｃｄが測定できる第３ひずみゲージ３６９ｃと第４ひずみゲージ３６９ｄとの接続点と、電位Ｖｒが測定できる２つの固定抵抗Ｒの接続点と、を第２検出回路３７３ｂの出力（以降Ｂ出力）とする。このＡ出力とＢ出力がひずみ情報となる。

図６は、ユーザにより力（踏力）が加えられた際の右側クランク１０５Ｒの変形状態を示している。（ａ）は右側クランク１０５Ｒの内面１１９から見た平面図、（ｂ）は右クランク１０５Ｒの上面１１７から見た平面図、（ｃ）は右側クランク１０５Ｒのクランク軸１０７側の端部から見た平面図である。なお、以降の説明では右側クランク１０５Ｒで説明するが、左側クランク１０５Ｌでも同様である。

ユーザの足からペダル１０３を介して踏力が加えられると、その踏力はクランク１０５の回転力となる、クランク１０５の回転の接線方向の力である推進力Ｆｔと、クランク１０５の回転の法線方向の力である損失力Ｆｒとに分けられる。このとき、右側クランク１０５Ｒには、曲げ変形ｘ、曲げ変形ｙ、引張変形ｚ、ねじれ変形ｒｚの各変形状態が生じる。

曲げ変形ｘは、図６（ａ）に示したように、右側クランク１０５Ｒが上面１１７から下面１１８に向かって、或いは下面１１８から上面１１７に向かって曲がるように変形することであり、推進力Ｆｔによって生じる変形である。即ち、クランク１０５の回転方向に発生する変形によるひずみ（クランク１０５の回転方向に生じているひずみ）を検出することとなり、曲げ変形ｘの検出によってクランク１０５に生じている回転方向ひずみが検出できる。曲げ変形ｙは、図６（ｂ）に示したように、右側クランク１０５Ｒが外面１２０から内面１１９に向かって、或いは内面１１９から外面１２０に向かって曲がるように変形することであり、損失力Ｆｒによって生じる変形である。即ち、クランク１０５の外面１２０から内面１１９、または内面１１９から外面１２０に向かって発生する変形によるひずみ（右側クランク１０５Ｒの回転運動により定義される円を含む平面と垂直な方向に生じているひずみ）を検出することとなり、曲げ変形ｙの検出によってクランク１０５に生じている内外方向ひずみが検出できる。

引張変形ｚは、右側クランク１０５Ｒが長手方向に伸張または圧縮されるように変形することであり、損失力Ｆｒによって生じる変形である。即ち、クランク１０５が長手方向に引っ張られるまたは押される方向に発生する変形によるひずみ（長手方向と平行な方向に生じているひずみ）を検出することとなり、引張変形ｚの検出によってクランク１０５に生じている引張方向ひずみが検出できる。ねじれ変形ｒｚは、右側クランク１０５Ｒが、ねじれるように変形することであり、推進力Ｆｔによって生じる変形である。即ち、クランク１０５がねじれる方向に発生する変形によるひずみを検出することとなり、ねじれ変形ｒｚの検出によってクランク１０５に生じているねじり方向ひずみが検出できる。なお、図６では、曲げ変形ｘ、曲げ変形ｙ、引張変形ｚ、ねじれ変形ｒｚの変形方向を矢印で示したが、上述したように、この矢印と逆方向に各変形が発生する場合もある。

したがって、推進力Ｆｔを測定するためには、曲げ変形ｘまたはねじれ変形ｒｚのいずれか、損失力Ｆｒを測定するためには、曲げ変形ｙまたは引張変形ｚのいずれかを定量的に検出すればよい。

ここで、図４のように配置され、図５のように第１ひずみゲージ３６９ａ、第２ひずみゲージ３６９ｂ、第３ひずみゲージ３６９ｃ、第４ひずみゲージ３６９ｄが接続された測定モジュールひずみ検出回路３６５によって、曲げ変形ｘ、曲げ変形ｙ、引張変形ｚ、ねじれ変形ｒｚを検出（測定）する方法を説明する。

まず、第１検出回路３７３ａのＡ出力において、各変形がどのように検出（測定）されるかを説明する。曲げ変形ｘは、右側クランク１０５Ｒが上面１１７から下面１１８に向かって、或いはその逆方向に変形する。右側クランク１０５Ｒが上面１１７から下面１１８に向かって変形する場合、第１ひずみゲージ３６９ａは圧縮されるので抵抗値が減少し、第２ひずみゲージ３６９ｂは伸張されるので抵抗値が増加する。そのため、第１検出回路３７３ａのＡ出力は正出力（電位Ｖａｂが高く電位Ｖｒが低い）となる。また、右側クランク１０５Ｒが下面１１８から上面１１７に向かって変形する場合、第１ひずみゲージ３６９ａは伸張されるので抵抗値が増加し、第２ひずみゲージ３６９ｂは圧縮されるので抵抗値が減少する。そのため、第１検出回路３７３ａのＡ出力は負出力（電位Ｖａｂが低く電位Ｖｒが高い）となる。

曲げ変形ｙは、右側クランク１０５Ｒが外面１２０から内面１１９に向かって、或いはその逆方向に変形する。右側クランク１０５Ｒが外面１２０から内面１１９に向かって変形する場合、第１ひずみゲージ３６９ａ、第２ひずみゲージ３６９ｂともに圧縮されるので、どちらも抵抗値が減少する。そのため、第１検出回路３７３ａのＡ出力はゼロ（電位Ｖａｂと電位Ｖｒに電位差が無い）となる。また、右側クランク１０５Ｒが内面１１９から外面１２０に向かって変形する場合、第１ひずみゲージ３６９ａ、第２ひずみゲージ３６９ｂともに伸張されるので、どちらも抵抗値が増加する。そのため、第１検出回路３７３ａのＡ出力はゼロとなる。

引張変形ｚは、右側クランク１０５Ｒが長手方向に伸張または圧縮されるように変形する。右側クランク１０５Ｒが伸張する場合、第１ひずみゲージ３６９ａ、第２ひずみゲージ３６９ｂともに伸張されるので、どちらも抵抗値が増加する。そのため、第１検出回路３７３ａのＡ出力はゼロとなる。また、右側クランク１０５Ｒが圧縮する場合、第１ひずみゲージ３６９ａ、第２ひずみゲージ３６９ｂともに圧縮されるので、どちらも抵抗値が減少する。そのため、第１検出回路３７３ａのＡ出力はゼロとなる。

ねじれ変形ｒｚは、右側クランク１０５Ｒが、ねじれるように変形する。右側クランク１０５Ｒが図６（ｂ）の矢印の方向にねじれる場合、第１ひずみゲージ３６９ａ、第２ひずみゲージ３６９ｂともに伸張されるので、どちらも抵抗値が増加する。そのため、第１検出回路３７３ａのＡ出力はゼロとなる。また、右側クランク１０５Ｒが図６（ｂ）の矢印と逆方向にねじれる場合、第１ひずみゲージ３６９ａ、第２ひずみゲージ３６９ｂともに伸張されるので、どちらも抵抗値が増加する。そのため、第１検出回路３７３ａのＡ出力はゼロとなる。

以上のように、Ａ出力からは、曲げ変形ｘのみが検出される。即ち、第１検出回路３７３ａは、第１ひずみゲージ３６９ａおよび第２ひずみゲージ３６９ｂが接続され、クランク１０５に生じている回転方向ひずみを検出する。

次に、第２検出回路３７３ｂのＢ出力において、各変形がどのように検出（測定）されるかを説明する。曲げ変形ｘは、右側クランク１０５Ｒが上面１１７から下面１１８に向かって、或いはその逆方向に変形する。右側クランク１０５Ｒが上面１１７から下面１１８に向かって変形する場合、第３ひずみゲージ３６９ｃ、第４ひずみゲージ３６９ｄは曲がるだけのため、検出方向に圧縮も伸張もされないので抵抗値は変化しない。そのため、第２検出回路３７３ｂのＢ出力はゼロとなる。また、右側クランク１０５Ｒが下面１１８から上面１１７に向かって変形する場合、第３ひずみゲージ３６９ｃ、第４ひずみゲージ３６９ｄは曲がるだけのため、検出方向に圧縮も伸張もされないので抵抗値は変化しない。そのため、第２検出回路３７３ｂのＢ出力はゼロとなる。

曲げ変形ｙは、右側クランク１０５Ｒが外面１２０から内面１１９に向かって、或いはその逆方向に変形する。右側クランク１０５Ｒが外面１２０から内面１１９に向かって変形する場合、第３ひずみゲージ３６９ｃは圧縮されるので抵抗値が減少し、第４ひずみゲージ３６９ｄは伸張されるので抵抗値が増加する。そのため、第２検出回路３７３ｂのＢ出力は正出力（電位Ｖｃｄが高く電位Ｖｒが低い）となる。また、右側クランク１０５Ｒが内面１１９から外面１２０に向かって変形する場合、第３ひずみゲージ３６９ｃは伸張されるので抵抗値が増加し、第４ひずみゲージ３６９ｄは圧縮されるので抵抗値が減少する。そのため、第２検出回路３７３ｂのＢ出力は負出力（電位Ｖｃｄが低く電位Ｖｒが高い）となる。

引張変形ｚは、右側クランク１０５Ｒが長手方向に伸張または圧縮されるように変形する。右側クランク１０５Ｒが伸張する場合、第３ひずみゲージ３６９ｃは伸張されるので抵抗値が増加し、第４ひずみゲージ３６９ｄは圧縮されるので抵抗値が減少する。そのため、第２検出回路３７３ｂのＢ出力は負出力となる。また、右側クランク１０５Ｒが圧縮する場合、第３ひずみゲージ３６９ｃは圧縮されるので抵抗値が減少し、第４ひずみゲージ３６９ｄは伸張されるので抵抗値が増加する。そのため、第２検出回路３７３ｂのＢ出力は正出力となる。

ねじれ変形ｒｚは、右側クランク１０５Ｒが、ねじれるように変形する。右側クランク１０５Ｒが図６（ｂ）の矢印の方向にねじれる場合、第３ひずみゲージ３６９ｃは伸張されるので抵抗値が増加し、第４ひずみゲージ３６９ｄは検出方向に変形しないので抵抗値は変化しない。そのため、第２検出回路３７３ｂのＢ出力は負出力となる。また、右側クランク１０５Ｒが図６（ｂ）の矢印と逆方向にねじれる場合、第３ひずみゲージ３６９ｃは伸張されるので抵抗値が増加し、第４ひずみゲージ３６９ｄは検出方向に変形しないので抵抗値は変化しない。そのため、第２検出回路３７３ｂのＢ出力は負出力となる。

以上のように、Ｂ出力からは、曲げ変形ｙ、引張変形ｚ、ねじれ変形ｒｚが検出される。即ち、第２検出回路３７３ｂは、第３ひずみゲージ３６９ｃおよび第４ひずみゲージ３６９ｄが接続され、クランク１０５に生じている内外方向ひずみまたは引張方向ひずみを検出する。

そして、第１検出回路３７３ａのＡ出力と、第２検出回路３７３ｂのＢ出力から、推進力演算部３５１ａが、推進力Ｆｔは次の（１）式により、損失力Ｆｒは次の（２）式によりそれぞれ算出する。なお、引張変形ｚは曲げ変形ｙと比較すると非常に小さいので無視することができる。即ち、（１）式及び（２）式で算出される値が、クランク１０５の回転時に当該クランク１０５に加えられる荷重に関する値となる。
Ｆｔ＝ｐ（Ａ−Ａ０）＋ｑ（Ｂ−Ｂ０）［ｋｇｆ］・・・（１）
Ｆｒ＝ｓ｜Ａ−Ａ０｜＋ｕ（Ｂ−Ｂ０）［ｋｇｆ］・・・（２）

ここで、Ａは推進力Ｆｔ（あるいは損失力Ｆｒ）を算出する時点におけるＡ出力値、Ａ０は無負荷時のＡ出力値、Ｂは推進力Ｆｔ（あるいは損失力Ｆｒ）を算出する時点におけるＢ出力値、Ｂ０は無負荷時のＢ出力値、ｐ、ｑ、ｓ、ｕは係数であり、次の（３）〜（６）式からなる連立方程式により算出される値である。
ｍ＝ｐ（Ａｍ−Ａ０）＋ｑ（Ｂｅ−Ｂ０）・・・（３）
０＝ｓ（Ａｍ−Ａ０）＋ｕ（Ｂｅ−Ｂ０）・・・（４）
０＝ｐ（Ａｅ−Ａ０）＋ｑ（Ｂｍ−Ｂ０）・・・（５）
ｍ＝ｓ（Ａｅ−Ａ０）＋ｕ（Ｂｍ−Ｂ０）・・・（６）

ここで、Ａｍはクランク１０５の角度が水平前向き（クランク１０５で水平かつフロント車輪５方向に延在している状態）でペダル１０３にｍ［ｋｇ］を載せたときのＡ出力値である。Ｂｅはクランク１０５の角度が水平前向きでペダル１０３にｍ［ｋｇ］を載せたときのＢ出力値である。Ａｅはクランク１０５の角度が垂直下向き（クランク１０５で鉛直かつ地面方向に延在している状態）でペダル１０３にｍ［ｋｇ］を載せたときのＡ出力値である。Ｂｍはクランク１０５の角度が垂直下向きでペダル１０３にｍ［ｋｇ］を載せたときのＢ出力値である。

係数ｐ、ｑ、ｓ、ｕおよびＡ０、Ｂ０は予め算出又は測定可能な値であるので、ＡおよびＢを（１）式に代入することで推進力Ｆｔが算出でき、ＡおよびＢを（２）式に代入することで損失力Ｆｒが算出できる。

また、（１）式ではＢ出力を用いてＡ出力の補正をしている。（２）式ではＡ出力を用いてＢ出力の補正をしている。これにより、第１検出回路３７３ａや第２検出回路３７３ｂに含まれる検出対象以外のひずみの影響を排除することができる。なお、第１ひずみゲージ３６９ａと第２ひずみゲージ３６９ｂがクランク方向（中心軸Ｃ１と平行な方向）にずれが無い場合、Ａｅ＝Ａ０となりＢ出力による補正の必要がなくなる。

なお、ひずみゲージ３６９の配置やブリッジ回路の構成は図４や図５に示した構成に限らない。例えばひずみゲージ３６９は４つに限らないし、ブリッジ回路も１つに限らない。要するに、推進力Ｆｔや損失力Ｆｒが算出できる構成であればよい。

次に、クランク回転角度検出センサ２の構成について図７及び図８を参照して説明する。

なお、以降の説明において、クランク１０５の回転角度は、右側クランク１０５Ｒを基準に表されるものとする。つまり、右側クランク１０５Ｒが１２時の方向に位置する（先端が上方を向く）ときに、クランク１０５の回転角度θは０°とする。また、クランク回転角度検出センサ２は、右側クランク１０５Ｒが３時の方向を指す（先端が前方を向く）とき、クランク１０５の回転角度（以後、クランク回転角度θとする）は９０°を示し、右側クランク１０５Ｒが９時の方向を指す（先端が後方を向く）とき、クランク回転角度θは２７０°を示す。そして、クランク回転角度検出センサ２が検出するクランク回転角度θの範囲は０°以上３６０°未満（０≦θ＜３６０°）となっており、右側クランク１０５Ｒが１２時の方向から時計回りで回転する向きを「＋」方向とする。

クランク回転角度検出センサ２は、図７（ａ）に示すように、円環状の枠状部材２０、枠状部材２０の表面に所定間隔をおいて固定された複数の磁石からなる磁石群２１（磁石２１ａ、２１ｂ等）及び磁気センサ２２からなる。磁石群２１が固定された枠状部材２０は、枠状部材２０の中心点とクランク軸１０７の軸心とが一致した状態で、磁石群２１がクランクＢ３１に対向する様にフレーム３の側面に固定されている。一方、磁気センサ２２はチェーンリング１０９に固定され、クランク１０５（１０５Ｒ）と共に回転する。

磁石群２１は１２個の磁石２１ａ〜磁石２１ｌからなり、円環状の枠状部材２０の中心点を基準として３０°間隔で配置されている。磁石２１ａ、磁石２１ｌは、非常に強い磁力及び保磁力を有するネオジム磁石で構成されている。具体的に、磁石２１ａ、２１ｌは第１ネオジム磁石が２つ直列してなり（双方のＮ極が同一直線上で同一方向を向いて重ねられ）、その他の磁石２１ｂ〜磁石２１ｋは、第１ネオジム磁石より磁力が小さい第２ネオジム磁石が２つ直列してなる。すなわち、磁石群２１は、磁力の異なる２種類の磁石からなる。

また、磁石２１ａ、磁石２１ｂは、各中心軸が枠状部材２０の半径方向と一致した状態で配置されている。そして、Ｎ極の向きが外側を向く磁石と内側（中心側）を向く磁石とが枠状部材２０の周方向に交互に入れ替わって配置されている。具体的には、磁石２１ａ、磁石２１ｃ、磁石２１ｅ、磁石２１ｇ、磁石２１ｉ、磁石２１ｋのＮ極が枠状部材２０の半径方向（放射方向）外側を向き、磁石２１ｂ、磁石２１ｄ、磁石２１ｆ、磁石２１ｈ、磁石２１ｊ、磁石２１ｌのＮ極が枠状部材２０の半径方向内側（中心）を向いている。さらに、各磁石２１ａ〜２１ｌの半径方向外側先端と枠状部材２０の中心との距離Ｌ４は同一となっている。

磁気センサ２２は、第１素子部２２ａ、第２素子部２２ｂ及び第３素子部２２ｃがケース２２ｄに収容されてなる。第１素子部２２ａ及び第２素子部２２ｂは、所定方向において磁力線（磁界）を検出し（図７（ａ）において水平方向左向き）、その検出方向と逆向きの磁力線を検出する場合（Ｎ極が対向する磁石を検出する場合）にＨｉレベルの信号（以下、単にＨｉとする）を出力し、検出方向と同一の向きの磁力線を検出する場合（Ｓ極が対向する磁石を検出する場合）にＬｏレベルの信号（以下、単にＬｏとする）を出力する。なお、第１素子部２２ａ及び第２素子部２２ｂは所定の強さの磁力線を検出しない場合、出力状態を保持する。

クランク回転角度検出センサ２の使用状態において（枠状部材２０及び磁気センサ２２が適切に自転車１に固定された状態で）、自転車１の側方からみると、第１素子部２２ａと第２素子部２２ｂは、枠状部材２０の半径方向外側、すなわち、枠状部材２０の中心点から磁石２１ａ〜磁石２１ｌより遠い位置に配されている。また、第１素子部２２ａと第２素子部２２ｂの検出方向は一致しており、各検出方向上に枠状部材２０の中心点が位置している。そして、第１素子部２２ａの方が第２素子部２２ｂより枠状部材２０の中心点から近い位置に配されており、検出方向上を通過する磁石２１ａ〜磁石２１ｌの外側先端に近い。これは、後述するように、第１素子部２２ａを用いて全ての磁石２１ａ〜磁石２１ｌを検出し、第２素子部２２ｂを用いてクランク回転角度θ＝０°を示す磁石２１ａを検出するためである。なお、クランク回転角度θ＝０°のとき（右側クランク１０５Ｒが１２時を示すとき）、第２素子部２２ｂが磁石２１ａを検出するように（磁石２１ａが第２素子部２２ｂの検出方向上に位置するように）、枠状部材２０及び磁気センサ２２が自転車１に固定されている。

また、磁気センサ２２には、第１素子部２２ａ及び第２素子部２２ｂより低消費電力の第３素子部２２ｃが設けられている。第３素子部２２ｃは第１素子部２２ａの近傍に設けられており、いずれかの磁石２１ａ〜２１ｌを検出すると、測定モジュール３０１のシステムを起動させる。

次に図８を用いて、クランク回転角度検出センサ２によるクランク回転角度の検出方法について説明する。前述したように、円環状の枠状部材２０には、その中心点を基準として３０°間隔で磁石２１ａ〜磁石２１ｌが配置されており、最も磁力の高い磁石２１ａはクランク回転角度θ＝０°となるときに、第２素子部２２ｂに検出される位置に配されている（以下、磁石２１ａのことを「基準磁石２１ａ」ともいう）。また、磁石２１ａ〜磁石２１ｌのＮ極の向きが交互に入れ替わっている。よって、チェーンリング１０９に固定された磁気センサ２２が、クランク１０５の回転に伴ってクランク軸１０７を中心に回転すると、磁気センサ２２の第１素子部２２ａは磁石２１ａ〜磁石２１ｌの前を通過する度にＨｉ又はＬｏと出力を切り換える。同様に、磁気センサ２２の第２素子部２２ｂは磁石２１ａ、２１ｌの前を通過する度にＨｉ又はＬｏと出力を切り換える。この第１素子部２２ａから出力される「Ｈｉ」又は「Ｌｏ」は、クランク１０５が３０°回転したことを検出するものである（以後「間隔角度検出信号」という）。一方、第２素子部２２ｂから出力する「Ｈｉ」は、クランク回転角度θ＝０°を検出するものである（以後「基準角度検出信号」という）。

このように、間隔角度検出信号と基準角度検出信号とを用いることにより、クランク回転角度θを０°から３０°間隔で検出することができる。なお、第２素子部２２ｂから出力されたＨｉは、同一の磁力で逆向きに配置された磁石２１ｌの前を通過するとＬｏとなる。すなわち、リセットされる。よって、クランク回転角度θを連続して検出することができる。よって、以後、第２素子部２２ｂから出力する「Ｌｏ」を「リセット信号」という。

また、第１素子部２２ａと基準磁石２１ａとが最も遠く離れた位置関係にあるときに、第１素子部２２ａが基準磁石２１ａを検出してしまうことを防ぐためには、以下の３条件を満たすことが望ましい。（１）基準磁石２１ａが第２素子部２２ｂの検出方向上（以下、「第２検出方向」という）で第２素子部２２ｂに最も接近したときに第２素子部２２ｂが基準磁石２１ａを検出できること。（２）最も磁力の小さい磁石２１ｂ〜磁石２１ｌが第１素子部２２ａの検出方向上（以下、「第１検出方向」という）で第１素子部２２ａに最も接近したときに第１素子部２２ａが磁石２１ｂ〜磁石２１ｋを検出できること。（３）基準磁石２１ａが第１検出方向上で第１素子部２２ａから最も離隔したときに第１素子部２２ａが基準磁石２１ａを検出できないこと。

次に、サイクルコンピュータ２０１のブロック構成を説明する。サイクルコンピュータ２０１は、図３に示したように、サイクルコンピュータ表示部２０３、サイクルコンピュータ操作部２０５、サイクルコンピュータ無線受信部２０９、サイクルコンピュータ外部通信部２１０、サイクルコンピュータ記憶部２５３及びサイクルコンピュータ制御部２５１を有している。

サイクルコンピュータ表示部２０３は、ユーザ（運転者）の指示等に基づいて、各種の情報を表示する。本実施例においては、推進力Ｆｔと損失力Ｆｒを視覚化して表示する。なお、視覚化の方法はどのような方法であっても良いが、測定モジュール３０１から送信されたクランク回転角度θに基づいて、例えばクランク１０５の回転角が３０°毎の推進力Ｆｔと損失力Ｆｒをベクトル表示することができる。また、他の方法としては、例えば、グラフ表示、色分け表示、記号の表示、３次元表示等どのような方法であってもよい。また、それらの組み合わせ等であってよい。

サイクルコンピュータ操作部２０５は、ユーザの指示（入力）を受ける。例えば、サイクルコンピュータ操作部２０５は、ユーザから、サイクルコンピュータ表示部２０３に表示内容の指示を受ける。

サイクルコンピュータ無線受信部２０９は、測定モジュール３０１から送信される送信データ（推進力Ｆｔ及び損失力Ｆｒとクランク１０５の回転角とケイデンス）を受信する。

サイクルコンピュータ外部通信部２１０は、主にサイクルコンピュータ記憶部２５３に記憶されている推進力Ｆｔおよび損失力Ｆｒとクランク回転角度θをサイクルコンピュータ２０１の外部のコンピュータ等に送信する。

サイクルコンピュータ記憶部２５３には、各種情報が記憶される。各種情報とは、例えば、サイクルコンピュータ制御部２５１の制御プログラム、及び、サイクルコンピュータ制御部２５１が制御を行う際に必要とされる一時的な情報である。なお、サイクルコンピュータ記憶部２５３は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびフラッシュメモリ等の不揮発性の読み書き可能なメモリを有している。ＲＯＭには制御プログラム、及び、推進力Ｆｔおよび損失力Ｆｒをサイクルコンピュータ表示部２０３に視覚的に表示するデータに変換するための各種のパラメータ、定数、等が記憶されている。

ＲＡＭには、サイクルコンピュータ制御部２５１が制御を行う際に必要とされる一時的な情報等が記憶されている。不揮発性の読み書き可能なメモリには、推進力Ｆｔおよび損失力Ｆｒとクランク回転角度θとが対応付けて記憶されている。

サイクルコンピュータ制御部２５１は、サイクルコンピュータ２０１を包括的に制御している。さらに、測定モジュール３０１をも包括的に制御していても良い。また、サイクルコンピュータ制御部２５１は、推進力Ｆｔおよび損失力Ｆｒをサイクルコンピュータ表示部２０３に視覚的に表示するデータに変換する。

上述した構成の測定モジュール３０１及びサイクルコンピュータ２０１は、測定モジュール３０１がクランク１０５の回転角度が３０°ごとに推進力Ｆｔおよび損失力Ｆｒを測定して、その推進力Ｆｔ及び損失力Ｆｒとクランク回転角度θとをサイクルコンピュータ２０１に送信する。サイクルコンピュータ２０１では、測定モジュール３０１から送信された推進力Ｆｔ及び損失力Ｆｒとクランク回転角度θとをサイクルコンピュータ表示部２０３に表示させるとともに、サイクルコンピュータ記憶部２５３に記憶して蓄積する。

そして、例えば走行終了後にサイクルコンピュータ２０１は、サイクルコンピュータ記憶部２５３に蓄積されている推進力Ｆｔ及び損失力Ｆｒとクランク回転角度θとをサイクルコンピュータ外部通信部２１０から後述するサーバ４０１へ送信する。なお、これらのデータの送信タイミングは、走行終了後に限らず、走行中であってもよいし、任意のタイミングでよい。

次に、上述したようにしてサイクルコンピュータ２０１に蓄積された推進力Ｆｔ及び損失力Ｆｒとクランク回転角度θとに基づいてユーザがダンシングかシッティングかの判定をする運転姿勢出力装置について図９乃至図１２を参照して説明する。

図９は、本実施例にかかるサーバ４０１とサイクルコンピュータ２０１等を示したネッとワーク構成図である。

サーバ４０１は、事業所等に設置されるコンピュータであり、本実施例では、サイクルコンピュータ２０１からインターネット６０１を経由して入力された推進力Ｆｔ及び損失力Ｆｒとクランク回転角度θとからダンシングかシッティングかの判定をする。即ち、運転者が立ち漕ぎをしているか否かを判定する。なお、図９では、サイクルコンピュータ２０１は１つしか記載されていないが複数であってもよいことは言うまでもない。

サーバ４０１は、上述したようにコンピュータであるので、周知のようにＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスクドライブ、ネットワークインターフェース等を有している。図１０は、サーバ４０１が運転姿勢出力装置として機能する際の機能的構成を示した構成図である。サーバは、判定部４１１と、データ格納部４１２と、通信部４１３と、を備えている。

出力手段としての判定部４１１は、サイクルコンピュータ２０１から受信した推進力Ｆｔ及び損失力Ｆｒとクランク回転角度θとに基づいてユーザがダンシングかシッティングかの判定をして、判定結果をデータ格納部４１２あるいは通信部４１３に出力する。即ち、推進力Ｆｔ及び損失力Ｆｒがクランク１０５に加えられる力に関する力情報に相当し、クランク回転角度θがクランク１０５の回転角度に関する角度情報に相当する。判定方法は後述する。判定部４１１は、ＣＰＵ上で実行されるコンピュータプログラムによって機能する。

データ格納部４１２は、サイクルコンピュータ２０１から受信した推進力Ｆｔ及び損失力Ｆｒとクランク回転角度θとを蓄積する。データ格納部４１２は、ハードディスクドライブ等が機能する。

通信部４１３は、サイクルコンピュータ２０１から推進力Ｆｔ及び損失力Ｆｒとクランク回転角度θとを受信したり、判定部４１１における判定結果等を送信したりする。なお、判定結果等を送信する先は、サイクルコンピュータ２０１に限らず、例えばユーザが所有するコンピュータ５０１等であってもよい。通信部４１３は、ネットワークインターフェース等が機能する。

次に、判定部４１１で行う運転姿勢の判定方法について説明する。サイクルコンピュータ２０１から受信する推進力Ｆｔおよび損失力Ｆｒは、図１１に示しように、それぞれクランク１０５の回転の接線方向の力の成分、法線方向の力の成分となる。そして、これら２つの成分を合成した力がクランク１０５に加えられる力としての荷重Ｆとなる。

この荷重Ｆは、シッティングの場合は、クランク１０５が３時の位置近傍にあるときが最大値となるが、ダンシングの場合はペダル１０３に体重がかかるため、下死点近傍（クランク１０５の位置が５時〜６時）で最大値（力の大きさまたは成分の最大値）となる。

これは、ダンシングの場合は、クランク１０５が３時の位置（クランク回転角度θ＝９０°）でペダル１０３に体重をかけても、左右への体重の荷重移動に時間があるので、体重のかかるピークのクランク回転角度θは９０°より遅れる。そのため荷重Ｆが最大値となるクランク回転角度θは９０°以上となる。これに対しシッティングの場合は、体が左右に振れないので、荷重Ｆの最大値はクランク回転角度θは９０°近傍となる。

したがって、推進力Ｆｔ及び損失力Ｆｒから荷重Ｆを算出し、その荷重Ｆが最大値となるクランク回転角度θを検出することで、ダンシングかシッティングかを判定することができる。即ち、力情報（荷重Ｆ）が最大値（所定の状態）となったときの角度情報（クランク回転角度θ）に基づいて人力機械（自転車１）の運転姿勢を判定している。また、本実施例では、荷重Ｆを推進力Ｆｔ及び損失力Ｆｒから荷重Ｆを算出するので、判定部４１１がクランク１０５に加えられる力に関する力情報を取得する取得手段としても機能する。

上述したようにダンシングの場合はクランク１０５の位置が５時〜６時（クランク回転角度θが１５０°〜１８０°）近傍のときに最大値となるので、例えばクランク１０５の位置が４時半（クランク回転角度θ＝１３５°）を閾値として、最大値となるクランク回転角度θが閾値以上の場合はダンシングと判定すればよい。即ち、クランク１０５の回転角度に対して定めた所定の閾値に基づいて運転姿勢を判定する。

また、この最大値を判定する期間はクランク１０５の１回転に限らず、複数回転であってもよい。あるいは、１回転以内であって、閾値を含む所定の角度範囲としてもよい。例えば、閾値をクランク１０５が４時半の位置に設けた場合は、クランク１０５が２時〜７時の位置（クランク回転角度θが６０°〜２１０°）の範囲を最大値を判定する期間とする。

また、最大値は、データ格納部４１２に蓄積されているデータから算出される３０°ごとの荷重Ｆのうちの最大の値でもよいし、３０°ごとの値から補間等により推定した値であってもよい。例えば、クランク１０５の位置が４時〜５時は荷重Ｆが増加傾向で、５時〜６時は荷重Ｆが減少傾向であった場合は、５時（クランク回転角度θ＝１５０°）を最大値としてもよいし、クランク１０５の位置が４時〜５時の増加率と５時〜６時の減少率等から最大値を推定してもよい。

また、クランク１０５の位置が５時と６時との値が略同じ値であった場合はその中間（クランク１０５の位置が５時半、クランク回転角度θ＝１６５°）を最大値と推定してもよい。あるいは、力（荷重Ｆ）の角度ごとの変化を曲線に表し、その曲線を所定の閾値（例えば５０％）で切ったときの幅の中央値となる角度を「最大値」に対応するクランク回転角度θと推定してもよい。

さらには、前記曲線を所定の閾値（例えば５０％）で切ったときの、上側部分（曲線と閾値とで囲まれた部分）を積分し、その重心となる角度を「最大値」に対応するクランク回転角度θとしてもよい。

つまり、最大値は、取得した荷重Ｆの値から演算により算出してもよい。本実施例の場合は、荷重Ｆの取得間隔は３０°ごとなので、取得値のみで判断を行うと実際の最大値との誤差が大きくなるため特に有効である。

図１２に運転姿勢出力方法のフローチャートを示す。このフローチャートは判定部４１１が実行する。即ち、図１２のフローチャートがコンピュータプログラムとして構成されている。まず、サイクルコンピュータ２０１から受信するデータ（推進力Ｆｔおよび損失力Ｆｒ、クランク回転角度θ）を取得してデータ格納部４１２に格納する（ステップＳ１１）。なお、ステップＳ１１の時点で荷重Ｆを算出して格納してもよい。即ち、ステップＳ１１が取得工程として機能する。

次に、運転姿勢を判定するための所定の期間（例えばクランク１０５が１回転）が経過したか否を判断し（ステップＳ１２）、経過しない場合（ＮＯの場合）はステップＳ１１に戻る。

ステップＳ１２で所定の期間経過した場合（ＹＥＳの場合）は、その期間における荷重Ｆの最大値を抽出する（ステップＳ１３）。次に、抽出した荷重Ｆの最大値のクランク回転角度θが閾値以上か否かを判断し（ステップＳ１４）、閾値以上である場合（ＹＥＳの場合）はダンシングと判定する（ステップＳ１５）。

一方、ステップＳ１４で閾値未満であると判断された場合（ＮＯの場合）はシッティングと判定する（ステップＳ１６）。

そして、ステップＳ１５またはＳ１６で判定された結果（判定結果）を、データ格納部４１２や通信部４１３へ出力する（ステップＳ１７）。通信部４１３は、当該判定結果をサイクルコンピュータ２０１やコンピュータ５０１等へ出力する。なお、判定結果はデータ格納部４１２に格納しておき、コンピュータ５０１等からのリクエスト等に応じて出力するようにしてもよい。即ち、ステップＳ１３〜Ｓ１７が出力工程として機能する。

なお、この判定結果は、運転姿勢のみを出力するに限らず、推進力Ｆｔや損失力Ｆｒ等の変化を解析したデータに付加するようにしてもよい。例えば、推進力Ｆｔや損失力Ｆｒの時系列や走行距離に対する変化のグラフ等にダンシングやシッティングの表示をしたり、ダンシングやシッティングの区間は色を変化させたりしてもよい。あるいは、ある区間内におけるダンシングの割合として出力してもよい。

本実施例によれば、通信部４１３が自転車１のクランク回転角度θと、そのクランク回転角度θにおけるクランク１０５に加えられる推進力Ｆｔ及び損失力Ｆｒと、を取得する。そして、判定部４１１が、推進力Ｆｔ及び損失力Ｆｒから算出される荷重Ｆが最大値となったときのクランク回転角度θに基づいて、ダンシングか否かを判定して、判定結果を出力する。このようにすることにより、クランク回転角度θと、推進力Ｆｔ及び損失力Ｆｒと、に基づいてダンシングか否かを判定することができる。したがって、ジャイロセンサに基づいて判定するような自転車自体の姿勢は考慮する必要がないので、精度良くダンシングか否かを判定することができる。

また、クランク回転角度θに対して定めた閾値に基づいてダンシングか否かを判定しているので、閾値と比較するだけで容易にダンシングか否かを判定することができる。

また、荷重Ｆの最大値を判定する期間は、閾値を含む所定の角度範囲であってもよい。この場合、ダンシングか否かを判定する閾値の近傍のみのクランク回転角度θと荷重Ｆとに基づいて判定することができる。したがって、クランク回転角度θと荷重Ｆとを保存するメモリ等の容量を少なくすることができる。

また、荷重Ｆの最大値を判定する期間は、クランク１０５がｎ回転（ｎは１以上の自然数）の期間であってもよい。この場合、クランク１０５の１回転以上のクランク回転角度θと荷重Ｆとに基づいて判定することができる。したがって、多くの情報から解析することができるので、より精度良く判定することができる。

なお、上述した実施例では右側のクランク１０５Ｒでダンシングの判定をする例を示したが、左側のクランク１０５Ｌで行ってもよい。この場合、クランク１０５Ｌは回転方向が反時計回りにクランク回転角度θ（クランク１０５の位置）が検出される他は同様である。さらには、両側のクランク１０５の検出結果に基づいて判定してもよい。例えば、両側のクランク１０５の検出結果を利用する方法としては、右側の最大値と左側の最大値とのうち大きい方を判定対象とする方法が挙げられる。

また、閾値は、荷重Ｆの大きさに応じて変更してもよい。荷重Ｆは、所定の値より小さい場合（漕ぐ力が弱い場合）は、シッティングでも足の重さの影響が大きくなって、荷重の最大値が５時〜６時に近づいてくるので、例えば閾値を４時半から５時に近づけるように変更する。あるいは、また荷重Ｆが閾値を変更する値よりも更に小さい場合は、ダンシングの判定を行わないようにしてもよい（常にシッティングと判定する、あるいは判定しない旨の情報を出力する）。なお、閾値の変更を判定する力は荷重Ｆに限らず、トルク等他の値であってもよい。つまり、漕ぐ力がある基準以上に弱いことを検出できればよい。

また、上述した実施例では推進力Ｆｔおよび損失力Ｆｒから荷重Ｆを算出していたが、荷重Ｆを直接検出することができるセンサ等を用いてもよい。

次に、本発明の第２の実施例にかかる運転姿勢出力装置を図１３を参照して説明する。なお、前述した第１の実施例と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。

本実施例では、測定モジュール３０１やサイクルコンピュータ２０１、及び、サーバ４０１の構成は第１の実施例と同様であるが、ダンシングかシッティングかの判定をする方法が異なる。

図１３にクランク１０５の回転の接線方向、即ち推進力Ｆｔのクランク回転角度θに対する変化のグラフを示す。図中の一点鎖線は左側のクランク１０５Ｌ、二点鎖線は右側のクランク１０５Ｒを示している。また、図１３（ａ）はシッティング、図１３（ｂ）はダンシングである。図１３に示したようにシッティングとダンシングとでは、推進力Ｆｔが最大値となるクランク回転角度θが異なる。図１３（ａ）のシッティングの場合は９０°（クランク１０５の位置が３時）の辺りが最大値となるが、図１３（ｂ）のダンシングの場合は１２０°〜１５０°（クランク１０５の位置が４時〜５時）の辺りが最大値となる。

これは、第１の実施例と同様に、ダンシングの場合は、クランク１０５が３時の位置（クランク回転角度θ＝９０°）でペダル１０３に体重をかけても、左右への体重の荷重移動に時間があるので、体重のかかるピークのクランク回転角度θは９０°より遅れる。そのため荷重Ｆが最大値となるクランク回転角度θは９０°以上となる。これに対しシッティングの場合は、体が左右に振れないので、荷重Ｆの最大値はクランク回転角度θは９０°近傍となる。

したがって、推進力Ｆｔが最大値となるクランク回転角度θを検出することで、ダンシングかシッティングかを判定することができる。即ち、クランク１０５に加えられる荷重のうち、クランク１０５の回転方向の力の成分（推進力Ｆｔ）に関する情報が最大値（所定の状態）となったときの角度情報に基づいて人力機械（自転車１）の運転者の運転姿勢を判定する。

上述したようにダンシングの場合はクランク１０５の位置が４時〜５時の辺りのときに最大値となるので、例えばクランク１０５の位置が４時（クランク回転角度θ＝１２０°）を閾値として、最大値となるクランク回転角度θが閾値以上の場合はダンシングと判定すればよい。

フローチャートは基本的に図１２と同様であるが、判定する力が荷重Ｆではなく推進力Ｆｔに変更となる。

本実施例によれば、判定部４１１が推進力Ｆｔが最大値となったときのクランク回転角度θに基づいて、ダンシングか否かを判定する。このようにすることにより、クランク回転角度θと、推進力Ｆｔと、に基づいてダンシングか否かを判定することができる。即ち、クランク１０５の回転方向の力の成分の最大値に基づいてダンシングか否かの判定をすることができる。

また、損失力Ｆｒが不要であり、第１の実施例と比較してサーバ４０１が受信するデータ量を少なくすることができるので、通信量やハードディスクドライブやメモリ等の容量を節約することができる。

なお、本実施例においても、最大値を判定する期間はクランク１０５の１回転に限らず、複数回転であってもよいし、１回転以内であって、閾値を含む所定の角度範囲としてもよい。また、最大値は、データ格納部４１２に蓄積されているデータから算出される３０°ごとの推進力Ｆｔのうちの最大の値でもよいし、第１の実施例に記載したように、３０°ごとの値から補間等により推定した値であってもよい。

また、閾値は、第１の実施例と同様に、損失力Ｆｒの大きさに応じて変更してもよい。例えば閾値を４時から５時に近づけるように変更する。あるいは、また荷重Ｆが閾値を変更する値よりも更に小さい場合は、ダンシングの判定を行わないようにしてもよい（常にシッティングと判定する、あるいは判定しない旨の情報を出力する）。

さらには、右側のクランク１０５Ｒ、左側のクランク１０５Ｌのいずれでダンシングか否かの判定を行ってもよいのは言うまでもなく、さらに両側のクランク１０５の検出結果に基づいて判定してもよい。

次に、本発明の第３の実施例にかかる運転姿勢判定検出装置を図１４及び図１５を参照して説明する。なお、前述した第１の実施例と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。

図１４にクランク１０５の回転の法線方向、即ち損失力Ｆｒのクランク回転角度θに対する変化のグラフを示す。図中の一点鎖線は左側のクランク１０５Ｌ、二点鎖線は右側のクランク１０５Ｒを示している。また、図１４（ａ）はシッティング、図１４（ｂ）はダンシングである。図１４に示したようにシッティングとダンシングとでは、損失力Ｆｒの最大値と最小値との差分値（図１４（ａ）のＰＰｓと図１４（ｂ）のＰＰｄ）が異なる。

これは、ダンシングの場合は、ユーザの体重がかかるため、クランク１０５の位置が３時から６時（クランク回転角度θが９０°〜１８０°）にかけてクランク１０５の法線方向に体重がかかり、クランク１０５の法線方向の力である損失力Ｆｒがシッティングの場合より大きくなるためである。

したがって、損失力Ｆｒの最大値と最小値との差分値（最大値から最小値までの幅）が一定値以上であることを検出することで、ダンシングかシッティングかを判定することができる。即ち、損失力Ｆｒは、クランク１０５に加えられる荷重のうちクランク１０５の長手方向の力の成分に相当し、最大値と最小値との差分値は、長手方向の力の成分の変化に相当する。したがって、本実施例は、クランク１０５に加えられる荷重のうちクランク１０５の長手方向の力の成分の変化に基づいて運転姿勢を判定する。

上述した一定値を閾値として、閾値以上の場合はダンシングと判定すればよい。この閾値は、実験やシミュレーション等により求めればよい。また、ユーザの体重や踏力に応じて適宜調整できるようにしてもよい。あるいは、ユーザの体重の情報をサイクルコンピュータ２０１やコンピュータ５０１等から取得して、例えばその体重の６０％程度の値に基づいて閾値を定めてもよい。つまり、ダンシング時にかかる体重を考慮して閾値を設定してもよい。

図１５に本実施例にかかる運転姿勢出力方法のフローチャートを示す。このフローチャートは判定部４１１が実行する。まず、サイクルコンピュータ２０１から受信するデータ（損失力Ｆｒ）を取得してデータ格納部４１２に格納する（ステップＳ２１）。次に、運転姿勢を判定するための所定の期間（例えばクランク１０５が１回転）が経過したか否を判断し（ステップＳ２２）、経過しない場合（ＮＯの場合）はステップＳ２１に戻る。

ステップＳ２２で所定の期間経過した場合（ＹＥＳの場合）は、その期間における損失力Ｆｔの最大値と最小値との差分値を算出する（ステップＳ２３）。次に、算出した差分値が閾値以上か否かを判断し（ステップＳ２４）、閾値以上である場合（ＹＥＳの場合）はダンシングと判定する（ステップＳ２５）。

一方、ステップＳ２４で閾値未満であると判断された場合（ＮＯの場合）はシッティングと判定する（ステップＳ２６）。

そして、ステップＳ２５またはＳ２６で判定された結果（判定結果）を通信部４１３から出力する（ステップＳ２７）。なお、判定結果はデータ格納部４１２に格納しておき、コンピュータ５０１等からのリクエスト等に応じて出力するようにしてもよい。

本実施例によれば、自転車１のクランク１０５に加えられる力のうち、クランク１０５の長手方向の力の成分に関する情報（損失力Ｆｒ）を取得する取得手段（通信部４１３）と、所定の期間における損失力Ｆｒの変化に基づいて、自転車１の運転者の運転姿勢に関する情報を出力する出力手段（判定部４１１）と、を有している。このようにすることにより、クランク１０５に加えられる損失力Ｆｒに基づいてダンシングか否かを判定することができる。即ち、クランク１０５の長手方向の力の成分の最大値と最小値との差に基づいてダンシングか否かの判定をすることができる。

また、クランク回転角度θが必要ないので、サーバ４０１が受信するデータ量を少なくすることができるので、通信量やハードディスクドライブやメモリ等の容量を節約することができる。

なお、本実施例においても、最大値を判定する期間はクランク１０５の１回転に限らず、複数回転であってもよい。あるいは１回転以内の所定の角度範囲であってもよい。例えばクランクの位置が２時から７時（クランク回転角度θが６０°〜２１０°）とすることで、クランク１０５の法線方向に体重がかかる区間を含めることができる。

また、差分値は、データ格納部４１２に蓄積されているデータから算出される３０°ごとの損失力Ｆｒの最大値、最小値から算出した値でもよいし、第１の実施例に記載したように、３０°ごとの値から補間等により推定した最大値、最小値から算出してもよい。

さらには、右側のクランク１０５Ｒ、左側のクランク１０５Ｌのいずれでダンシングか否かの判定を行ってもよいのは言うまでもなく、さらに両側のクランク１０５の検出結果に基づいて判定してもよい。例えば、両側のクランク１０５の検出結果を利用する方法としては、右側の差分値と左側の差分値とのうち大きい方を判定対象とする方法が挙げられる。

次に、本発明の第４の実施例にかかる運転姿勢出力装置を図１６及び図１７を参照して説明する。なお、前述した第１の実施例と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。

図１６にクランク１０５の回転の接線方向と法線方向、即ち推進力Ｆｔと損失力Ｆｒのクランク回転角度θに対する変化のグラフを示す。図中の実線は左側のクランク１０５Ｌの推進力Ｆｔ、点線は右側のクランク１０５Ｒの推進力Ｆｔ、一点鎖線は左側のクランク１０５Ｌの損失力Ｆｒ、二点鎖線は右側のクランク１０５Ｒの損失力Ｆｒを示している。また、図１６（ａ）はシッティング、図１６（ｂ）はダンシングである。図１６に示したようにシッティングとダンシングとでは、推進力Ｆｔの最大値と損失力Ｆｒの最大値との差分値（図１６（ａ）のＦｓと図１６（ｂ）のＦｄ）が異なる。

これは、ダンシングの場合は、ユーザの体重がかかるため、クランク１０５の位置が３時から６時（クランク回転角度θが９０°から１８０°）にかけてクランク１０５の法線方向に体重がかかり、クランク１０５の法線方向の力である損失力Ｆｒがシッティングの場合より大きくなるためである。

したがって、推進力Ｆｔの最大値と損失力Ｆｒの最大値との差分値が一定値以下であることを検出することで、ダンシングかシッティングかを判定することができる。あるいは推進力Ｆｔの最大値に対する損失力Ｆｒの最大値の割合が一定値以上である場合、つまり、推進力Ｆｔの最大値と損失力Ｆｒの最大値との比が一定値以上である場合を検出することであってもよい。即ち、回転方向の力の成分（推進力Ｆｔ）の最大値（第１の所定の状態）と長手方向の力の成分（損失力Ｆｒ）の最大値（第２の所定の状態）との比較値に基づいて運転姿勢を判定している。

これらの一定値を閾値として、閾値以上（閾値以下）の場合はダンシングと判定すればよい。この閾値は、実験やシミュレーション等により求めればよい。例えば割合の場合は、損失力Ｆｒの最大値／推進力Ｆｔの最大値＝８０％以上の場合にダンシングと判定すればよい。

図１７に本実施例にかかる運転姿勢出力方法のフローチャートを示す。このフローチャートは上述した割合で判定する例であり、判定部４１１が実行する。まず、サイクルコンピュータ２０１から受信するデータ（推進力Ｆｔ及び損失力Ｆｒ）を取得してデータ格納部４１２に格納する（ステップＳ３１）。次に、運転姿勢を判定するための所定の期間（例えばクランク１０５が１回転）が経過したか否を判断し（ステップＳ３２）、経過しない場合（ＮＯの場合）はステップＳ３１に戻る。

ステップＳ３２で所定の期間経過した場合（ＹＥＳの場合）は、その期間における推進力Ｆｔの最大値と損失力Ｆｒの最大値との割合を算出する（ステップＳ３３）。次に、算出した割合が閾値以上か否かを判断し（ステップＳ３４）、閾値以上である場合（ＹＥＳの場合）はダンシングと判定する（ステップＳ３５）。

一方、ステップＳ３４で閾値未満であると判断された場合（ＮＯの場合）はシッティングと判定する（ステップＳ３６）。

そして、ステップＳ３５またはＳ３６で判定された結果（判定結果）を通信部４１３から出力する（ステップＳ３７）。なお、判定結果はデータ格納部４１２に格納しておき、コンピュータ５０１等からのリクエスト等に応じて出力するようにしてもよい。

本実施例によれば、自転車１のクランク１０５に加えられる力のうち、クランク１０５の長手方向の力の成分に関する情報（損失力Ｆｒ）およびクランク１０５の回転方向の力の成分に関する情報（推進力Ｆｔ）を取得する取得手段（通信部４１３）と、損失力Ｆｒおよび推進力Ｆｔがそれぞれ所定の状態（最大値）となったときを比較した比較値に基づいて自転車１の運転者の運転姿勢を判定して、運転姿勢に関する情報を出力する出力手段（判定部４１１）と、を有している。このようにすることにより、推進力Ｆｔと損失力Ｆｒとに基づいてダンシングか否かの判定をすることができる。また、この場合、クランク回転角度θの情報が必要ないので、サーバ４０１が受信するデータ量を少なくすることができるので、通信量やハードディスクドライブやメモリ等の容量を節約することができる。

なお、本実施例においても、最大値を判定する期間はクランク１０５の１回転に限らず、複数回転であってもよいし、１回転以内であってもよい。また、各最大値は、データ格納部４１２に蓄積されているデータから算出される３０°ごとの値でもよいし、３０°ごとの値から補間等により推定した値でもよい。

次に、本発明の第５の実施例にかかる運転姿勢出力装置を図１８及び図１９を参照して説明する。なお、前述した第１の実施例と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。

図１８にクランク１０５の回転の接線方向と法線方向、即ち推進力Ｆｔと損失力Ｆｒのクランク回転角度θに対する変化のグラフを示す。これは図１６と同じものである。図１８に示したようにシッティングとダンシングとでは、推進力Ｆｔの最大値のクランク回転角度θと損失力Ｆｒの最大値のクランク回転角度θとの差分値（図１８（ａ）のＤｓと図１８（ｂ）のＤｄ）が異なる。

損失力Ｆｒはクランク１０５の法線方向の力であるので、最大値は、ペダル１０３に体重がかかる角度で大きくなる。そのため、ダンシング時にはユーザの体重、シッティング時にはユーザの足の重量（体重の一部）がそれぞれかかるため、最大値の角度はダンシングとシッティングとで殆ど変らない。これに対して推進力Ｆｔはクランク１０５の接線方向の力であるので、ダンシング時にはクランク１０５が３時の位置（クランク回転角度θ＝９０°）でペダル１０３に体重をかけても、左右への体重の荷重移動に時間があるので、体重のかかるピークのクランク回転角度θは９０°より遅れる。そのため荷重Ｆが最大値となるクランク回転角度θは９０°以上となる。これに対しシッティングの場合は、体が左右に振れないので、荷重Ｆの最大値はクランク回転角度θは９０°近傍となる。そのため、ダンシング時には推進力Ｆｒの最大値の回転角度と損失力Ｆｔの最大値の回転角度とが近づく。

したがって、推進力Ｆｔの最大値（所定の状態）のクランク回転角度θと損失力Ｆｒの最大値（所定の状態）のクランク回転角度θとの差分値が一定値以下であることを検出することで、ダンシングかシッティングかを判定することができる。即ち、回転方向の力の成分（推進力Ｆｔ）の最大値となるクランク１０５の回転角度と長手方向の力の成分（損失力Ｆｒ）の最大値となるクランク１０５の回転角度との比較値に基づいて運転姿勢を判定している。

上述した一定値を閾値として、閾値以下の場合はダンシングと判定すればよい。この閾値は、実験やシミュレーション等により求めればよい。

これらの一定値を閾値として、閾値以上（閾値以下）の場合はダンシングと判定すればよい。この閾値は、実験やシミュレーション等により求めればよい。

図１９に本実施例にかかる運転姿勢出力方法のフローチャートを示す。このフローチャートは判定部４１１が実行する。まず、サイクルコンピュータ２０１から受信するデータ（推進力Ｆｔ及び損失力Ｆｒとクランク回転角度θ）をデータ格納部４１２に格納する（ステップＳ４１）。次に、運転姿勢を判定するための所定の期間（例えばクランク１０５が１回転）が経過したか否を判断し（ステップＳ４２）、経過しない場合（ＮＯの場合）はステップＳ４１に戻る。

ステップＳ４２で所定の期間経過した場合（ＹＥＳの場合）は、その期間における推進力Ｆｔの最大値の回転角度と損失力Ｆｒの最大値の回転角度との差分値を算出する（ステップＳ４３）。次に、算出した割合が閾値以下か否かを判断し（ステップＳ４４）、閾値以上である場合（ＹＥＳの場合）はダンシングと判定する（ステップＳ４５）。

一方、ステップＳ４４で閾値未満であると判断された場合（ＮＯの場合）はシッティングと判定する（ステップＳ４６）。

そして、ステップＳ４５またはＳ４６で判定された結果（判定結果）を通信部４１３から出力する（ステップＳ４７）。なお、判定結果はデータ格納部４１２に格納しておき、コンピュータ５０１等からのリクエスト等に応じて出力するようにしてもよい。

本実施例によれば、自転車１のクランク１０５の回転角度に関する角度情報（クランク回転角度θ）と、前記クランク１０５に加えられる力のうち、前記回転角度におけるクランク１０５の長手方向の力の成分に関する情報（損失力Ｆｒ）およびクランク１０５の回転方向の力の成分に関する情報（推進力Ｆｔ）を取得する取得手段（通信部４１３）と、損失力Ｆｒおよび推進力Ｆｔがそれぞれ所定の状態（最大値）となったときのクランク回転角度θを比較した比較値に基づいて自転車１の運転者の運転姿勢を判定して、運転姿勢に関する情報を出力する出力手段（判定部４１１）と、を有している。このようにすることにより、推進力Ｆｔと損失力Ｆｒとクランク回転角度θとに基づいてダンシングか否かの判定をすることができる。

なお、本実施例においても、最大値を判定する期間はクランク１０５の１回転に限らず、複数回転であってもよいし、１回転以内であってもよい。また、各最大値は、データ格納部４１２に蓄積されているデータから算出される３０°ごとの値でもよいし、第１の実施例に記載したように、３０°ごとの値から補間等により推定した値でもよい。

また、推進力Ｆｔと損失力Ｆｒの最大値のときのクランク回転角度θの差分値に限らず、時間差であってもよい。

次に、本発明の第６の実施例にかかる運転姿勢出力装置を説明する。なお、前述した第１乃至第５の実施例と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。

本実施例では、上述した第１乃至第５の実施例を組み合わせて運転姿勢、つまり、ダンシングか否かの判定を行う。これは、各実施例でダンシングか否かを判定する直前の算出値や検出値等に点数付けを行って、その合計値が一定値以上である場合はダンシングと判定する。

具体例としては、第１の実施例で示した荷重Ｆの最大値の場合、荷重Ｆの最大値となるクランク１０５の位置が２時の位置（クランク回転角度θが６０°）なら−１点、３時以上４時未満の位置（クランク回転角度θが９０°≦θ＜１２０°）なら０点、４時以上５時未満の位置（クランク回転角度θが１２０°≦θ＜１５０°）なら＋１点、５時以上６時未満の位置（クランク回転角度θが１５０°≦θ＜１８０°）なら＋２点とする。

第２の実施例で示した推進力Ｆｔの最大値の場合、推進力Ｆｔの最大値となるクランク１０５の位置が３時（クランク回転角度θが９０°）なら０点、それ以外なら＋１点とする。

第３の実施形態で示した損失力Ｆｒの最大値と最小値の差分値の場合、差分値がユーザの体重の６０％に基づいて算出される値を閾値としてその閾値以上なら＋１点、閾値未満なら０点とする。

第４の実施例で示した推進力Ｆｔの最大値に対する損失力Ｆｒの割合の場合、１００％以上（損失力Ｆｒの方が大きい）なら＋２点、８０％以上なら＋１点、８０％未満は０点とする。

第５の実施例で示した推進力Ｆｔの最大値の回転角度と損失力Ｆｒの最大値の回転角度との差分値の場合、差分値が３０°以内なら＋１点、３０°を超えるなら０点とする。

そして、各実施例の方法で評価した値の合計値が例えば４点以上であればダンシングと判定する。

なお、本実施例において組み合わせる方法は、第１〜第５の全ての実施例を組み合わせるに限らず、任意の２つ以上を組み合わせればよい。また、ダンシングと判定する合計値も組み合わせに応じて適宜変更すればよい。

例えば、第１の実施例と第２の実施例との組み合わせや、第１の実施例と第２の実施例とのうち少なくとも１つ以上と、第３〜第５の実施例のうち少なくとも１つ以上と、を組み合わせてもよい。

本実施例によれば、第１〜第５の組み合わせによってダンシングか否かを判定しているので、１つの方法により判定するよりも、より精度良くダンシングの判定をすることができる。

なお、上述した第１〜第６の実施例では、クランク１０５にひずみゲージが配置されていたが、クランクがスパイダーアームを介して取り付けられている場合は、スパイダーアームにあってもよいし、ペダルクランク軸１１５にあってもよい。これらの部品でも、クランク１０５に加えられる力に関する情報を取得することが可能である。また、ひずみゲージに限らず、クランク１０５に加えられる力に関する情報を取得できるセンサであれば他のセンサでもよい。

また、サイクルコンピュータ２０１からサーバ４０１にデータを送信するのは、サイクルコンピュータ２０１が直接インターネット６０１を介して行うに限らない。例えばコンピュータ５０１等にサイクルコンピュータ２０１を有線または無線等で接続してデータを転送し、コンピュータ５０１等からサーバ４０１にデータを送信するようにしてもよい。あるいはサイクルコンピュータ２０１からメモリカード等を介してコンピュータ５０１等にデータを転送し、コンピュータ５０１等からサーバ４０１にデータを送信するようにしてもよい。

さらに、本発明における運転姿勢出力装置は、サーバ４０１に限らず、コンピュータ５０１などのユーザ等が所有するコンピュータやタブレット端末等を機能させてもよいし、サイクルコンピュータ２０１に運転姿勢出力装置の機能を持たせてもよい。

また、本発明おける人力機械とは、自転車１、フィットネスバイク等のクランク１０５（クランクアーム７８）を備えた人力で駆動される機械をいう。つまり、クランク１０５を備えた人力で駆動（必ずしも場所的な移動をする必要はない）される機械であれば、人力機械はどの様なものであっても良い。

また、本発明は上記実施例に限定されるものではない。即ち、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。かかる変形によってもなお本発明の運転姿勢出力装置の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。

１自転車（人力機械）
３フレーム
１０５クランク
４０１サーバ（運転姿勢出力装置）
４１１判定部（取得手段、出力手段）
４１２データ格納部
４１３通信部（取得手段）
Ｆ荷重（力情報）
Ｆｒ損失力（力情報、クランクの長手方向の力の成分に関する情報）
Ｆｔ推進力（力情報、クランクの回転方向の力の成分に関する情報）
θ クランク回転角度（角度情報）

Claims

クランクの回転角度に関する角度情報と、前記回転角度における前記クランクに加えられる力に関する力情報と、を取得する取得手段と、
前記力情報及び前記角度情報に基づいて、前記クランクの操作者の操作姿勢が立ち漕ぎか否か、又は座り漕ぎか否かの情報を出力する出力手段と、
を有することを特徴とする操作姿勢出力装置。
前記出力手段は、前記クランクの所定の回転区間内における前記力の大きさが最大値となったときの前記角度情報に基づいて、前記操作姿勢が立ち漕ぎか否か、又は座り漕ぎか否かの情報を出力することを特徴とする請求項１に記載の操作姿勢出力装置。
前記力情報は、前記クランクの回転方向の力の成分と前記クランクの長手方向の力の成分から算出される合力の情報を含むことを特徴とする請求項２に記載の操作姿勢出力装置。
前記力情報は、前記クランクに加えられる力のうち、前記クランクの回転方向の力の成分に関する情報を含むことを特徴とする請求項２に記載の操作姿勢出力装置。
前記出力手段は、前記クランクの所定の回転区間内において、前記力の大きさが最大値となったときの前記クランクの回転角度に対して予め定めた所定の閾値と、当該力の大きさと、に基づいて前記操作姿勢が立ち漕ぎか否か、又は座り漕ぎか否かの情報を出力することを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の操作姿勢出力装置。
前記出力手段は、前記クランクの長手方向の力の成分の所定の回転区間内における、最大値と最小値の差に基づいて、前記クランクの操作者の操作姿勢が立ち漕ぎか否か、又は座り漕ぎか否かの情報を出力することを特徴とする請求項１に記載の操作姿勢出力装置。
前記出力手段は、所定の回転区間内における、前記クランクの回転方向の力の成分の最大値と、前記クランクの長手方向の力の成分の最大値の差に基づいて、前記クランクの操作者の操作姿勢が立ち漕ぎか否か、又は座り漕ぎか否かの情報を出力することを特徴とする請求項１に記載の操作姿勢出力装置。
前記出力手段は、所定の回転区間内において、前記クランクの回転方向の力の成分が最大値となったときの前記角度情報と、前記クランクの長手方向の力の成分が最大値となったときの前記クランクの回転角度の比較値に基づいて、前記クランクの操作者の操作姿勢が立ち漕ぎか否か、又は座り漕ぎか否かの情報を出力することを特徴とする請求項１に記載の操作姿勢出力装置。
前記所定の回転区間は、前記クランクがｎ回転（ｎは１以上の自然数）の区間であることを特徴とする請求項２乃至８のうちいずれか一項に記載の運転姿勢出力装置。
クランクの操作者の操作姿勢を判定する操作姿勢判定装置で実行される操作姿勢出力方法であって、
クランクの回転角度に関する角度情報と、前記回転角度における前記クランクに加えられる力に関する力情報と、を取得する取得工程と、
前記力情報及び前記角度情報に基づいて、前記クランクの操作者の操作姿勢が立ち漕ぎか否か、又は座り漕ぎか否かの情報を出力する出力工程と、
を含むことを特徴とする操作姿勢出力方法。
請求項１０に記載の操作姿勢出力方法を、コンピュータにより実行させることを特徴とする操作姿勢出力プログラム。
請求項１１に記載の操作姿勢出力プログラムを格納したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。