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A theory of wheelchair wheelie performance

車椅子のウィリー性能に関するこの分析的研究の結果は、論文で開発した2つの車椅子設計方程式(経験則)に要約することができる。 fh = 0.8 mg theta c.g. ここで、fh はハンドリム力、m は車椅子+ユーザーから後輪を引いた質量、g は重力加速度 (9.807 m/s2) 、theta c.g. は「c.g. 角」、つまり後軸を通る垂直と後軸とシステムの重心を結ぶ線との角度を表します。 式は、質量および/またはc.g.角度を小さくすると、ウィリーが飛び出しやすくなることを示しています。 重心角は、車いすの後輪軸の位置を前方に移動させることで小さくなります。 ウィリーバランスは、性能の他の側面として考慮されます。ユーザーは、縁石を下ったり、ただ楽しむために、後輪で車いすのバランスを取ります。 システムの制御(バランス)のしやすさは、システムの静的安定性に関係します。 静的安定性は次のように定義されます:ω2 = mgl/J ここでJはサイドフレームに垂直な方向に関するシステムの重心での質量慣性モーメントです。 車椅子バランス時の車椅子制御を良くするためには、静的安定性を小さくする必要があります。 一般的な車椅子+利用者m=90kgの場合の極慣性質量モーメントの値を測定したところ、J=8.7kg-m2であることがわかった。 静的安定性の値を小さくするには、式 , Jを大きくするか、mおよび/またはlを小さくすればよい。lは後軸からシステムのc.g.までの距離である。 また、手のひらの上で棒のバランスをとること(倒立振子)は、ウィリーバランスの問題と同様の数学的問題であり、長さ1.56mの棒は、車椅子+ユーザーシステムの質量90kgと同様であることが示されている。 しかし、棒のバランスは主に視覚を使って行われるのに対し、ウィリーバランスは人間の関節の固有感覚と視覚+前庭(内耳)感覚を使う。 従って、手のひらでバランスを取れる最短の棒の長さを決めるという簡単なテスト(加えて、ハンドリムの力の能力と簡単な反応時間の測定)で、車いすユーザーがウィリーバランスを取るのが簡単かどうかが分かるかもしれません。