Articles

A theory of wheelchair wheelie performance

De resultaten van deze analytische studie van de rolstoel wheelie prestaties kunnen worden samengevat in twee rolstoel ontwerp vergelijkingen, of vuistregels, zoals ontwikkeld in de paper. De vergelijking die de belangrijkste parameters bevat voor het maken van een wheelie voor het beklimmen van een stoeprand is: fh = 0.8 mg theta c.g. waarbij fh de kracht op de handrand is, m de massa van de rolstoel + gebruiker minus achterwielen, g de versnelling van de zwaartekracht (9.807 m/s2), en theta c.g. de “c.g.-hoek,” d.w.z. de hoek tussen de verticaal door de achteras en een lijn die de achteras verbindt met het zwaartepunt van het systeem. De vergelijking toont aan dat het verminderen van de massa en/of de g.g.-hoek het gemakkelijker maakt om een wheelie te maken. De massahoek wordt verkleind door de achteras van de rolstoel naar voren te plaatsen. Wheelie balans is het andere aspect van de prestaties, waarbij de gebruiker de rolstoel op de achterwielen balanceert om van stoepranden af te gaan of gewoon voor de lol. Het gemak waarmee een systeem kan worden bestuurd (uitgebalanceerd) houdt verband met de statische stabiliteit van het systeem. De statische stabiliteit is gedefinieerd als: omega 2 = mgl/J waarbij J het massatraagheidsmoment is in het zwaartepunt van het systeem over de richting loodrecht op het zijframe. Voor een betere rolstoelcontrole tijdens het balanceren moet de statische stabiliteit worden verminderd. Metingen van de waarde voor het polaire massatraagheidsmoment voor een typische rolstoel + gebruiker van m = 90 kg bleken J = 8,7 kg-m2 te zijn. Om de waarde van de statische stabiliteit te verlagen, Vergelijking , kan men J verhogen of m en/of l verlagen, waarbij l de afstand is van de achteras tot het c.g. van het systeem. Ook is aangetoond dat het uitbalanceren van een stang in de handpalm (omgekeerde slinger) een wiskundig probleem is dat lijkt op het wielemansbalansprobleem, en een stang met een lengte van 1,56 meter is vergelijkbaar met een massa van 90 kg van een rolstoel + gebruikerssysteem. Het in evenwicht houden van een stang gebeurt echter hoofdzakelijk met behulp van visuele waarneming, terwijl bij het evenwicht houden met een rolstoel menselijke gewrichtsproprioceptoren en visuele plus vestibulaire (binnenoor) waarneming betrokken zijn. Dus, een eenvoudige test van het bepalen van de kortste lengte van de stang die men kan balanceren in de palm van de hand (plus het meten van het vermogen van de handrandkracht en eenvoudige reactietijd) kan aangeven of een rolstoelgebruiker het gemakkelijk zal vinden om een wheelie balance te doen.