基于共享服务理念的自行车助力辅助器设计研究

南京航空航天大学金城学院 张傲妮（通信作者） 蒋志杰 王一润

随着大数据时代的到来，人们的生活方式和既有观念发生了很大程度的改变，服务的质量和水平也逐步提高[1]，低碳生活被提倡，自行车越来越被青睐。其次，当下社会正处在现代化、城市化以及网络信息化的快速发展时期，交通问题已经成为亟待解决的焦点问题，尤其是大都市的交通拥堵、环境污染、资源危机等状况已经开始限制社会经济的发展和人民改善生活质量[2]。在生活中，越来越多的骑行爱好者，加入了专业的自行车队伍中。但是专业性较强的骑行工作并非很好胜任。因此，用户需要一个能够帮助训练的专业自行车助力辅助器。虽然自行车助力器目前已有的技术很多，例如齿轮传动的方式，用马达替换自行车飞轮的方式，杠杆的方式等。但是，这些已有的助力器大多是针对常规自行车设计的助力器，且存在一定的缺陷。再者，市面上针对专业自行车的助力辅助器设计较少，不能满足人们的需求。文章根据当前的市场需要，结合现有的自行车助力器的缺陷，对助力器进行了改进的研制[3]。与此同时，根据共享服务理念，基于Harmony OS 系统开发了一款线上共享网络交流APP。不仅能够帮助特定人群的辅助训练，还能为其他自行车爱好者提供一个交互网络环境，及时分享各种信息。

1 共享服务理念

在日常生活中，信息技术已经全面渗透到各个行业的经营管理中，其中共享服务的理念流传较为广泛[4]。共享服务是在具有多个运营单元的公司中组织管理功能的一种方式[5]，它指企业将原来分散在不同业务单元进行的财务、人力资源管理、IT 技术等事务性或者需要充分发挥专业技能的活动，从原来的业务单元中分离出来，由专门成立的独立实体提供统一的服务[6]。在共享服务理念下，共享服务模式已被众多企业关注并采用，成为整合运作流程、进行管理创新、加快反应速度、提高服务质量，从而提升管理效率、降低成本、增强企业整体核心竞争力的有效方式。可以看出，共享服务已经成为一种趋势，一种必然。另一方面，在资源匮乏、环保问题日趋突出的今天，可持续发展的思想已逐渐深入人心。在此背景下，联合国环境规划署在上世纪九十年代初提出了产品服务系统这一概念，其主旨思想就是通过系统地集成产品与服务，为用户提供产品服务或效用而不仅仅是传统的产品来满足用户需求，旨在通过减少物质资源的消耗实现可持续发展[7]。基于这一概念前提，为了满足服务对象的多方面需求，围绕该产品建立的线上共享平台起到了很好的交互作用，不仅是助力产品的使用，也形成了系统的上线资源共享平台。

囿於时间及空间之因素，人们常以健身器材在居家自行进行运动。在缺乏教练从旁指导的情况下，使用者常常在不知不觉间造成运动伤害而不自知[8]。对于整套自行车辅助器体系来说，完整又有一定创新的共享服务系统是很有帮助的，这也是想要推广产品所必需的一部分。

2 自行车助力辅助器现状

虽然有关借助器材来辅助训练两轮载具的研究已经有了几十年的历史，但在自行车翘头训练辅助器的研究与生产方面，国内外都处于初始状态。由于此类产品多以定制为主，价格昂贵，所以普及程度较低[9]。如图1 所示，此类训练辅助器能够防止在练习过程中车辆侧向倾倒，以降低训练难度和保护安全，但基本都是固定住后轮，然后让车手在上面通过转移重心起头并且保持车轮翘起的平衡状态。摩托车的翘头训练器底部安装有轮子，可以随摩托车的行驶而一起运动，通过固定后轮轴的方式在稳定车身平衡的同时允许车手做翘头的动作，理论来说该结构可以运用于自行车的训练，但目前还没有此类案例的出现。

图1 自行车训练辅助器

初学者在刚接触时经常会遇到找不到有共同兴趣的车友或合适练习技巧地点的情况。传统的社交平台如QQ、微信等以地方群的形式联系用户，这些群聊的活跃程度、规模大小、水平高低参差不齐。而更早之前的交流平台，如论坛与贴吧，由于热度的下降渐渐消失在该群体的视线里。

目前，自行车助力器有后轮摩擦式、前轮改装式、单边侧向助力式，它们都为电助力式，并形成了相对成熟的产品。这类将传统自行车改装为电助力自行车的装置安装相对简单。一般将电池做成水壶的形状便于隐藏，续航在30 km 到60 km 不等，时速可以大于30 km/h，相比电动车更节约能源。摩擦式自行车助力器在小型化、轻量化方面有优势，同时在助力的同时给骑手更好的骑行体验。而前轮改装式是将前轮换成装有电动机的特殊轮子，这种方式传动效率高，功率输出大，加工精确。

用于推广骑行的软件，大多是介绍骑行技术，分享新产品、报道活动等，并不是很好的交流平台。当前，除了大规模骑行活动有宣传外，并没有涉及到自发组织的骑行活动，也没有区分地区进行智能化推送信息的功能。

3 基于共享服务理念的自行车助力辅助器设计分析

3.1 自行车助力辅助器的形态

由于不能干扰变速器和碟刹的功能，辅助训练器以三个支点以L 型固定住自行车的后轮，侧面有两个带有辅助轮的支撑臂连接。其高度比后轮高度略低，因此不会影响用户的操作，自行车的后轮被辅助器固定住，以保证车不会因为操作者的失误而倒地。辅助器在使用的过程中难免会发生与用户肢体接触的情况，为了避免用户在使用辅助器时因为碰撞而受伤，助力辅助器的表面必须没有突出或尖锐的物体。整体造型也应为流线型以降低风阻。由于使用者多为年轻人，辅助器的外观的设计风格应选择较为前卫的。

3.2 自行车助力辅助器的结构

为了满足练习各种动作训练需求，辅助器需要在各个方向上有自由度，前进和后退方向上由底部的辅助轮提供。在练习一些后轮离地的动作时，辅助器需要具有能让自行车上下运动的自由度，在此使用连杆的结构。辅助器由三个部分组成，分别为浮动夹持组件、多连杆支撑臂、模块化动力系统。夹持组件在固定住后轮的同时在其活动范围内必须有足够的强度，并尽可能的轻量化。辅助器需要在不对自行车改造的情况下安装，同时尽可能的降低后轮与辅助器之间的阻力。

3.3 自行车助力辅助器的功能

根据辅助器的预期功能，在犀牛软件中初步建出模型。经过进一步讨论和设计后，在原有基础上进一步改进模型，如图2，并依据实际尺寸对模型的大小作出修改。最终在保证功能性和稳定性的情况下尽量使整体重量减轻，不会成为使用者的负担。

图2 自行车助力辅助器模型图

模块化的助力功能延长了产品的使用周期，即使是已经掌握所有辅助器所能帮助练习的技巧而无需再借助辅助训练器练习的使用者，也可以通过可安装的电动机与电池组件与可拆卸的侧支撑臂，使原本不可能作为代步的场地自行车能够轻松前往电动车所能达到的范围，而非传统的通过拆卸自行车借助机动车前往目的地。这种环保的交通方式不仅能够减少用户的经济负担还能够节约体力与时间，从而解决了广大目标人群的出行难题，并为App 加强使用者之间的联系做到物质上的保障。

与现有产品只能在原地使用相比，辅助器能让使用者在骑行时进行训练，能还原骑行自行车时车轮产生的角动量所带来的平衡，更加符合在真实环境下的使用情况，同时在纵向也有一定的自由度，能够满足使用者更进一步的训练需求。使用者在使用辅助器时能够更快更安全的找到发力的方式以及平衡点，减少训练难度的同时让训练变得安全。动力系统通过后支撑臂上的轮输出动力，以电助力的形式为自行车提供助力的功能。

3.4 APP 功能的分析

伴随着移动数据网络客户的持续增加和手机的普及化，客户已经不满足于通电话、发信息等基本要素，进而将手机作为接受信息、了解新闻时事、搭建社交媒体、便捷日常生活和娱乐的专用工具[10]。为了更好地使整个产品共享服务系统运转起来，APP平台对于功能的选择便显得尤为重要。在进行整体的APP 设计之前，调查问卷的结果显示出相当一部分的使用者表明如果有这样的一套产品系统，他们会愿意去和身边的朋友分享。从整个产品的预期结果来说，这款APP 需要成为紧密链接各个使用者的纽带，从而形成一种新型的“同好圈”，并且租用产品的爱好者和普通使用者可以互相交流使用心得。所以一个完整的交流模块是必不可少的功能。与此同时还配备商城功能，还会不定时地发布新产品以供有需要的使用者购买，如图3 所示。同时，为了让使用者能够直观地了解到自己周围的可租用产品，精确的地图及定位系统也是必备的。地图系统也可以为想要组织进行团体活动的自行车骑行爱好者提供便利，并且定位到周围的自行车公园和适合骑行的地点，使每个使用的爱好者寻找到更多同好，扩大交友范围。

图3 APP 中的市场模块

4 基于共享服务理念的自行车助力辅助器设计实践

基于自行车助力辅助器本身存在的一定专业性，因此在共享理念的应用时采用了让自行车爱好者推动身边的亲戚朋友对产品理解的方案，旨在提高共享的高效性与有效性。共享服务过程中，较为重要的就是服务质量的可持续性，此时在每次使用结束后用户的反馈信息会直观地反映在APP 上，为后续使用者提供参考，也能帮助对产品系统进行改进。

通过在平台上进行使用感受和骑行生活的分享，使整个产品系统不再拘泥于传统共享模式中单一的信息传递模式。这样使所有使用者之间不仅仅只有租赁使用的关系，还因为彼此的兴趣相投反过来互相传递信息，以形成信息网络。共享的对象也就不只是产品本身，也包含着产品所带来的精神活动以及一定的社会价值。在此系统的运作下，整体的需求、开发、与评测是由各使用者与服务提供方所共同推进的。共享的多方位性也是当今从业者所重视的点。

4.1 自行车助力辅助器的外观设计

基于共享服务理念的自行车助力辅助器整体采用了简约且又概念性的风格，又添加了科幻的要素在其中，更加适合年轻的骑行爱好者使用，如图4。

图4 产品三维模型图

4.2 自行车助力辅助器的结构设计

浮动夹持组件用于固定车轮，同时连接支撑臂提供侧向力以使自行车保持稳定状态，该组件主体为两个L 型支架和三组小轮，被固定的车轮由三组尺寸较小的轮夹持。此结构能让后轮在被整体固定的情况下仍然可以转动，三组小轮每组有一对轴线指向后轮圆心的夹持轮和一个轴线垂直于后轮的限位轮，通过更换不同直径的夹持轮来适应不同轮胎的胎宽，同时通过增加垫片的方式控制小轮到车轮中心的距离来适应不同的车轮直径。

三组小轮以每隔90 度的位置夹持轮胎，其中两组平行于位于车轮下半部分，其连线与地面平行，一组位于车轮斜后上方45度位置。限位轮能够在后轮受到强大外力时仍被夹持，夹持轮在以损失一定的效率的情况下随后轮一起旋转，并提供侧向力。

多连杆支撑臂连接浮动夹持组件，连杆结构能让车轮腾空后不将整个辅助器跟随以影响操作者，在连杆的作用下，随车轮垂直运动的只有浮动夹持组件，而侧面的辅助轮和动力系统以及支撑部件仍在地面，将对使用者训练时的不利影响降到最低。其有前后和两侧两个组成部分，并且都安装有弹簧避震以吸收冲击和轮子跟随自行车整体的移动。

支撑组件能够在车轮落地后使整车处于平衡状态，同时保持辅助器自身的稳定。在正常的骑行或后轮不离地的情况下支撑壁由于弹簧的可伸缩结构能使后轮与地面接触。后轮处安装有可拆卸的电机组。

4.3 APP 的设计

编写APP 程序之前预编辑了一个完整的流程图，使整个程序编写过程简单而且可控，为了让使用者不会因为菜单层次过深而感到不耐烦，将菜单项压缩至5 到7 个之间，并且对按钮添加常规的不可点击、可点击、聚焦、按下这四种状态，以免误导用户。在全部UI 代码编写完成后，进行整体程序的试运行，并找出存在的细微问题以解决，最后输出完整的APP 框架。

在进行APP 的界面以及交互的设计时，流程分支的数量是考虑的重要因素之一，由于使用者的互相交流和地图信息是主要的任务功能，所以为了让主要任务畅通无阻，其他次要任务不会给与太多分支，以免影响用户的体验感。从用户的角度来考虑，一个好的APP 必然要在流量、速度、稳定性上有所见长，只有保证了用户的体验感，才能吸引更多人。

综合以上的考虑，商城、论坛、以及地图和“我的账号”等板块的图形设计以简洁、易识别为主要考虑点，让使用者有一个平衡又内容丰富的观感，不会单调乏味，整体体验下来也会更加舒适。而根据整个产品共享服务系统所提炼出来的颜色也作为了整个APP 界面的主色调，占据整体视觉感受的主要地位。对于在整个界面设计中的字体设计，则是考虑到为了拉近使用者之间的距离，采用线条相对粗一些，前端浑圆的字体。这种字体容易使人感到温暖，亲切与柔和。同时如果用户对界面有着自己的喜好，也可以通过自定义来进行替换，创造出自己的独特风格。

5 结语

时至今日，自行车仍作为不少人的出行工具，很大程度上得益于绿色低碳环保理念的提出，因为共享服务理念而出现的共享单车体系使自行车能够随借随还。而自行车的魅力至今也还只为少数人所体会到，因为自行车的特技动作门槛高，但是如果是有一定经验的爱好者又能随心所欲地做出各种酷炫的动作，而没有经验的尝试者会在一次次的失败后选择放弃。这使一个资深爱好者也很难拉动身边的朋友一起感受自行车的乐趣。本产品系统的设计初衷就是为了降低门槛，让更多人感受到自行车除了代步工具的另一种可能，同时也为各爱好者提供一个圈子。共享服务APP 也符合了当今时代的社会主流，让需要助力的人能够骑得更轻松，想要玩技术的人随时能体会到乐趣，还可以从交流广场中了解到更多自行车骑行技术方面的知识。