Articles

A theory of wheelchair wheelie performance

Výsledky této analytické studie výkonnosti invalidního vozíku lze shrnout do dvou rovnic pro navrhování invalidních vozíků, resp. pravidel, jak jsou rozpracována v článku. Rovnice obsahující významné parametry, které se podílejí na vyskakování kolečkového křesla pro stoupání na obrubník, je: fh = 0,8 mg theta c.g., kde fh je síla na rukojeť, m je hmotnost vozíku + uživatele minus zadní kola, g je tíhové zrychlení (9,807 m/s2) a theta c.g. je „úhel c.g.“, tj. úhel mezi svislicí procházející zadní nápravou a přímkou spojující zadní nápravu a těžiště systému. Z rovnice vyplývá, že snížení hmotnosti a/nebo úhlu c.g. usnadní vyjetí z kola. Úhel c.g. se sníží posunutím zadní nápravy vozíku dopředu. Vyvážení při wheelie je dalším aspektem výkonu, kdy uživatel vyvažuje vozík na zadních kolech pro sjíždění obrubníků nebo jen tak pro zábavu. Snadnost, s jakou lze systém ovládat (vyvažovat), souvisí se statickou stabilitou systému. Statická stabilita je definována jako: omega 2 = mgl/J, kde J je moment setrvačnosti v těžišti systému ve směru kolmém na boční rám. Pro lepší ovládání vozíku při jeho vyvážení by se měla statická stabilita snížit. Měřením byla zjištěna hodnota polárního momentu setrvačnosti pro typický invalidní vozík + uživatele o hmotnosti m = 90 kg, a to J = 8,7 kg-m2. Za účelem snížení hodnoty statické stability, rovnice , lze zvýšit J nebo snížit m a/nebo l, kde l je vzdálenost od zadní nápravy k c.g. systému. Ukazuje se také, že vyvažování tyče v dlani (obrácené kyvadlo) je matematický problém podobný problému vyvažování kolečka a tyč o délce 1,56 m je podobná hmotnosti vozíku + systému uživatele 90 kg. Vyvažování tyče se však provádí především pomocí zrakového vnímání, zatímco rovnováha kolečkového křesla zahrnuje lidské kloubní proprioceptory a zrakové plus vestibulární (vnitřní ucho) vnímání. Jednoduchý test spočívající v určení nejkratší délky tyče, kterou lze vyvážit v dlani (plus měření silové schopnosti rukojeti a jednoduché reakční doby), tedy může ukázat, zda bude pro uživatele vozíku snadné provést rovnováhu na kolečkách.