Une théorie de la performance des fauteuils roulants
Les résultats de cette étude analytique de la performance des fauteuils roulants peuvent être résumés en deux équations de conception de fauteuils roulants, ou règles empiriques, telles que développées dans le document. L’équation contenant les paramètres significatifs impliqués dans la mise en forme d’un fauteuil roulant pour monter sur le trottoir est : fh = 0,8 mg thêta c.g. où fh est la force de la main courante, m est la masse du fauteuil roulant + utilisateur moins les roues arrière, g est l’accélération de la gravité (9,807 m/s2), et thêta c.g. est » l’angle c.g. « , c’est-à-dire l’angle entre la verticale passant par l’essieu arrière et une ligne reliant l’essieu arrière et le centre de gravité du système. L’équation montre qu’en réduisant la masse et/ou l’angle c.g., il est plus facile de faire un wheelie. L’angle c.g. est réduit en déplaçant l’essieu arrière vers l’avant du fauteuil roulant. L’équilibre du wheelie est l’autre aspect de la performance pris en compte ; l’utilisateur équilibre le fauteuil roulant sur les roues arrière pour descendre les trottoirs ou simplement pour le plaisir. La facilité avec laquelle un système peut être contrôlé (équilibré) est liée à la stabilité statique du système. La stabilité statique est définie comme suit : omega 2 = mgl/J où J est le moment d’inertie de la masse au centre de gravité du système par rapport à la direction perpendiculaire au cadre latéral. Pour un meilleur contrôle du fauteuil roulant pendant l’équilibre du fauteuil, la stabilité statique doit être réduite. Les mesures de la valeur du moment d’inertie de masse polaire pour un fauteuil roulant typique + utilisateur de m = 90 kg ont été trouvées comme étant J = 8,7 kg-m2. Pour diminuer la valeur de la stabilité statique, équation , on peut augmenter J ou diminuer m et/ou l, où l est la distance entre l’essieu arrière et le centre de gravité du système. Il est également démontré que l’équilibre d’une tige dans la paume de la main (pendule inversé) est un problème mathématique similaire au problème de l’équilibre d’une roue, et qu’une tige de 1,56 mètre de long est similaire à un fauteuil roulant + la masse de l’utilisateur de 90 kg. Cependant, l’équilibre d’une tige se fait principalement à l’aide de la perception visuelle, alors que l’équilibre d’un fauteuil roulant fait appel aux propriocepteurs des articulations humaines et à la perception visuelle et vestibulaire (oreille interne). Ainsi, un simple test consistant à déterminer la plus courte longueur de tige que l’on peut faire tenir en équilibre dans la paume de la main (plus la mesure de la capacité de force de la main et du temps de réaction simple) peut indiquer si un utilisateur de fauteuil roulant trouvera facile de faire un équilibre sur roue.