自行车跟慢跑活动是这几年开始被大众接受的运动,伴随而来的周边配件也渐渐发展起来, 早年这些活动的能量消耗评估只能倚靠单纯的时间消耗、疲累程度来自己抓个大概,但是随着运动科学的发展渐盛,各种评估的仪器出现,让运动者可以更掌握运动的节奏、消耗,从而对身体状况以及运动绩效做出评估,也因为如此,各种心率表、运动手表也开始在市场上发展。
自行车的四种数据
近年自行车的发展有目共睹,15~6年前个人购买第一台自己的运动/通勤两用自行车时,就发现所谓的车表,当时车表的价格不便宜,莫约要7~800元,安装之后可以看到速度跟里程,看看自己骑到了时速多少,非常的有成就感,毕竟运动的成果可以转化成实际可见的数据,对激励自己持续运动相当有帮助。
自行车的主要计算数据有四种,速度(距离)、踏频(回转率)、心率(心跳)、以及功率计,速度表透过安装在轮子上的感应磁铁,计算每分钟旋转的次数从而得知速度跟距离,这是最基础的数据,毕竟跑得越快,能量消耗得越多。而踏频,也是用上述相同的原理来侦测踏板的旋转频率,得到所谓的回转率,进而推估你所消耗的能量,因为根据研究显示,骑乘脚踏车时的能量输出在每分钟80~100次回转时最有效率,所以利用踏频,可以更准确的推估消耗的能量。心跳表就更进一步,透过安装在身上的心跳带,测量出每分钟心跳次数来推估热量的消耗,如果搭配速度、踏频,就能得到更准确的评估。
(上图为自行车行进时的力量传递示意图)
至于功率计?那是另外一个世界,上述的车表价格从一两千出头、到高价的约略落在5,000~8,000,但功率计的世界是另外一回事,简简单单就是两万起跳,高贵的机型甚至高达五~六万,跟上述的车表完全是两种不同的状况,为何会如此?对于骑乘脚踏车来说,身体透过踩踏传达给脚踏车的力量,会透过踏板、曲柄、大盘、链条、飞轮、花鼓、后轮框、轮胎这样的顺序传达到地面,所以车子前进力量来自于脚踩踏的输出,而自行车的各种设计,就是让整个传导的过程更顺畅、损耗更少,而功率计就是在测量,在这个过程中,身体输出了多少力道给车子。
功率计的难题
功率计的概念虽然简单,但因为整体的传导过程经过许多的零件转换,所以测量的方式也相当多种,准确率也不一而同。有的厂商把功率计安装在曲轴上,测量扭力来推估功率,有的厂商把功率计设计在大盘上,透过测量大盘的变形来推测使用者施加在车子上的力道,理论是离身体施加力量给车子地方越近、损耗愈少、测量到的数据越准确,但有另外一派的研究人员并不这么想,身体施加了力道给车子,如果没有良好的动作、平衡,以及适当的节奏跟施力,最后传导到地面上的力道会损耗过多,所以测量车子最后给地面的输出,才会是正确的功率输出。
两派的说法其实各有道理,单纯从热量消耗的观点来看,前者功率计的设计能够了解身体输出的能量,也才能让车手评估自己的体力输出与极限,进而实现体力维持的训练,而从调整骑乘姿势跟完成有效输出的观点来看,后者的功率计设计才能够有效地提供数据让车手进行评估,但不论何者,测量的工具都是透过侦测扭力、G力、或者形变来提供数据,这些的测量仪器要价都不菲,这也是功率计价格居高不下的原因,也让一般的自行车爱好者很难跨入功率计的领域。
AROFLY?
这次试用的AROFLY车表,一开始的规划就是要提供自行车爱好者一个可以负担的价格跟完整的数据量测功能,着眼点除了完整的数据,也希望能够提供相对准确的功率数据,让使用者可以在进行自我训练时,有着可以参考的指标,而背后的原理,其实是透过踩踏动力链原理与大数据的概念而来。
大数据跟深度学习这两个词在近年来一直被使用,如果不管科技部分的技术该如何着墨,用白话的方式来说就是用大量数据建立一个准确度与信心水准符合预期的转换模型,或者应该说预测模型,这样当下次的量测数据出现,就可以透过这个转换/预测模型知道真正的数据应该是如何,AROFLY背后的研究团队透过了简单的公式阐述了力量的传导,再借由数据的量测对应出力量的传导损耗,而得到我们想要知道的数据。可别小看这样的数据模型,在自行车界广泛运用的Strava,也是透过数据模型与分析的概念而来,借由大量的数据(使用者上传至云端),以及地形的资料,搭配使用者骑乘的路径跟速度,便可以进行准确度不错的功率(能量输出)推估,这在以往是很难办到的,而现在透过数据的运算跟更高速的运算模拟,却能够达到不错的结果。
或许有些人会对预测模型的准确度感到担心,但说个简单的事实,Yahoo跟Google,便是不同类型的代表,多年前,Yahoo建立了庞大的数据库,当使用者输入关键字,便在数据库中搜寻资料,透过不断优化的搜寻方式跟硬件提升,达到快速准确的搜寻结果,而当时新崛起的Google却采用不同的思维,他们利用了使用者的搜寻习惯以及对网页资料进行评分、分类、特性化,建立了一个预测模型,当使用者输入关键字时,他透过预测模型缩小要查找的资料范围,再去比较小的数据库中撷取资料呈现,换句话说,Google他猜你想要找什么资料,然后给你他猜的结果,而事实证明,当网络的资料越来越多,使用模型预测反而更加快速准确,不能否认,Google也需要大量的硬件跟运算,但卓越的算法跟模型预测能够分摊硬件所需要的效能。
数据背后的秘密
跟一般的功率计不同,AROFLY使用精准但是相对简单的气压量测,搭配现在已经相当成熟的G力感应器(加速度感应器),来计算上述的相关数据,或许你会很疑惑,这两样东西怎么得出上面的数据?其实就是归功于现在CPU的计算能力与细心调校的预测模型,AROFLY是安装在轮胎的气嘴上的,而轮胎每次的转动都会有G力的改变,透过这个改变,就可以知道轮胎转动的频率,或许你会问,G力又不是固定值,转动的快慢也会影响数值的大小,如何知道正确的频率?其实只要知道轮胎每次的转动的时间,就可得到正确的旋转频率,进而推算出骑乘的速度,并不需要知道G力值的大小。
而同样的道理,透过气嘴上的压力量测,可以得知轮胎接触地面时压力的变化,当踩踏那一瞬间,会有一点点的压力变化,透过CPU计算感应器纪录的变化出现频率,便可以得知踩踏频率,再透过建立压力板量测与轮胎气嘴压力变化的对应模型,就可以得到准确的踩踏力量,由以上这些资料便可推算出车子最后给地面的功率输出。但是实际骑乘并非都是稳定的状况,不同的路况、不同的骑乘方式等都会影响功率输出对应模型的准确性,因此必须透过数据模型的概念,透过反复收集的新数据跟实际量测值再去校正推算数值的计算模型。
安装与使用
说了这么多,实际的使用状况又是如何?AROFLY除了亲民的入手价格,简易的安装跟操作也是他的卖点之一,需与智能手机搭配使用,蓝牙无线传输。只要锁在上后轮气嘴上就算安装完成。简单的外包装,只有一个简单的感测器,所有的功能都透过APP操作
感测器本身很小,约略是5元硬币的直径,另外有一个转接头(美嘴/法嘴),以及用来拆卸感测器的小板手,换电池的时候会用到
因为数据的读取跟分析要透过手机操作,所以已有附上一个用来固定手机的束带,试用之后还算稳固的,可惜骑乘时震动还是会有一点滑动,适合给一拆开就等不及抢先使用的人。
设定画面要填入一些个人资讯,是车表在量测数据之后转换数据的判断标准。配对车表 (Bonding Arofly Device)相当简单,直接在设定画面点击就可以(要记得先打开手机的蓝牙)
第一次设定别忘记把语言切换为中文,不然就是英文界面哦
APP可以在Google Play找到并简单安装,Android版的画面不知道为何没有对齐,但iOS就运作正常,但设定算是相当简单。不过有一点需要注意一下,若安装使用之后发现和上图一样的状况-只有速度但功率和踏频为0,就代表气没有通,请检视气嘴或是AROFLY是否安装好,否则压力感应不到则呈现为零。但G sensor可以测得到速度,所以速度有数字。在初步安装时大概要注意的就是这点了,各个项目的数字都有动作,才能确认是正确安装,确认气有通。
室内训练台使用时就没有GPS高度了。训练台以使用滚筒式的最为理想,其次为前轮三角架式的。
想了解更多更完整的使用方式可以参考以上使用步骤说明影片
结语
车表的世界相当广大,产品也众多,但从安装跟使用上来说,AROFLY的确是容易学习跟入手的商品,而且相较于他的实惠价格,更是有着超出一般车表的C/P值,并且有不错的准确度与功能,跟传统车表利用物理跟工艺技术来得到数据不同,AROFLY采用了新的思维逻辑,透过踩踏动力链原理与资料运算模型来得到一样的结果,这也提供往后升级的可能性,透过算法的更新、累积资料之后的模型修正,便能够让结果更加准确无误。
当然,AROFLY并不是完全没有缺点,ANT+/Strava的支援、路面震动噪声的滤除、高度与功率之间相互关系(爬坡与下坡)的修正、以及不同车架的传导效率校正等等,这些意见开发团队其实都已知道,也正在思考该怎么提升产品的性能与算法,但继续的开发需要资金,这也是AROFLY正在努力的地方,如此一来,才能有更多的产品更新以及新功能发表。
透过这次的试用,接触到了AROFLY背后的团队,了解他们对产品的规划,以目前的车表来说,搭配智能手机就是一个入门的车表,速度、踏频、作为输出力道曲线评估的功率计、以及透过功率/速度/踏频变化综合而知的热量消耗。都是一般自行车骑乘/训练会需要知道的资讯,后期的进阶版将会多搭配一个显示用的车表,取代现行必须使用手机来读取数据跟操作的缺点,该车表也会内建一些感应器,搭配原有的感测器,不但可以改善前述的一些缺点,更可以提高数据的精准度,连结心跳表来作数据纪录。
AROFLY团队本身在规划产品时,是用模组化的概念在进行,所以原本购买AROFLY感应器的消费者也可以加购这个车表来升级,达到更好的效果,而团队也告知他们正在跟Strava进行授权跟串接,允诺透过软件的升级尽快加上Strava的功能(测试文章发布的当下,团队已经加上Strava的功能了),综观以上,入门版的AROFLY的确是个不错的选择,毕竟能够用一般高阶产品1/10的价格,取得有着8~9成的功能,而且还有升级的空间,对想要使用自行车进行自我训练的消费者来说是很划算,而未来透过软件的更新、升级套件的加购、甚至将来会加入的校正功能,都能让你手上的AROFLY能力再往上提升,希望开发团队能加紧脚步,让产品本身更完美,完成更多使用者的要求。
AROFLY规格:
‧ 适用手机:iPhone 4S, 5, 5S, 6, 6 Plus or later
Android Smart Phone Mobile OS 4.3 or later
‧ 电力来源:CR1632钮扣电池。
‧ 续航力: 依使用状况不同,约1,000~1,500公里(实验室数据)
‧ 直径:2公分
‧ 重量:<10 g
‧ 可搭配心跳带、运动手环等扩充功能
更多资讯参考这里
关于作者:Parsalian:年近40的宅男工程师,从研究所时栽入单车世界,最热血的时期保持一个礼拜骑乘6天的运动频次,虽有15年单车经历,却因为宅男足不出户的天性而在体力上丝毫没有进步,但喜欢用工程师的性格来了解身边所有事物,富有研究精神也热爱与人聊天学习新知。