Articles

En teori om rullstolsrullstolars prestanda

Resultaten av denna analytiska studie av rullstolsrullstolars prestanda kan sammanfattas i två ekvationer för rullstolsdesign, eller tumregler, som utvecklas i artikeln. Den ekvation som innehåller de viktigaste parametrarna för att skapa en rullstol som kan klättra uppför trottoarkanten är: fh = 0,8 mg theta c.g. där fh är handtagskraften, m är massan av rullstolen + användaren minus bakhjulen, g är gravitationsaccelerationen (9,807 m/s2) och theta c.g. är ”c.g.-vinkeln”, dvs. vinkeln mellan vertikalen genom bakaxeln och en linje som förbinder bakaxeln och systemets tyngdpunkt. Ekvationen visar att en minskning av massan och/eller c.g.-vinkeln gör det lättare att göra en wheelie. Svängningsvinkeln minskas genom att flytta bakaxeln framåt på rullstolen. Wheeliebalans är den andra aspekten av prestanda som beaktas, där användaren balanserar rullstolen på bakhjulen för att köra nerför trottoarer eller bara för skojs skull. Hur lätt ett system kan kontrolleras (balanseras) är relaterat till systemets statiska stabilitet. Den statiska stabiliteten definieras som: omega 2 = mgl/J där J är massans tröghetsmoment i systemets tyngdpunkt i den riktning som är vinkelrät mot sidostommen. För bättre kontroll av rullstolen under rullstolsbalansering bör den statiska stabiliteten minskas. Mätningar av värdet för det polära massetröghetsmomentet för en typisk rullstol + användare på m = 90 kg visade sig vara J = 8,7 kg-m2. För att minska värdet av den statiska stabiliteten, ekvation , kan man öka J eller minska m och/eller l, där l är avståndet från bakaxeln till systemets tyngdpunkt. Det visas också att balansering av en stång i handflatan (omvänd pendel) är ett matematiskt problem som liknar problemet med balansering av en rullstol, och att en stång med en längd på 1,56 meter liknar en rullstol + användarens systemvikt på 90 kg. Balansering av en stav sker dock i första hand med hjälp av visuell perception, medan hjulbalans involverar människans ledproprioceptorer och visuell plus vestibulär (innerörat) perception. Ett enkelt test som går ut på att bestämma den kortaste längden på en stav som man kan balansera i handflatan (plus mätning av handflätans kraftkapacitet och enkel reaktionstid) kan därför visa om en rullstolsanvändare kommer att ha lätt för att balansera en rullstol.