Articles

O teorie a performanței scaunelor cu rotile

Rezultatele acestui studiu analitic al performanței scaunelor cu rotile pot fi rezumate în două ecuații de proiectare a scaunelor cu rotile, sau reguli generale, așa cum au fost dezvoltate în lucrare. Ecuația care conține parametrii semnificativi implicați în configurarea unui wheelie pentru urcarea pe bordură este: fh = 0,8 mg theta c.g. unde fh este forța de pe marginea mâinii, m este masa scaunului cu rotile + utilizator mai puțin roțile din spate, g este accelerația gravitației (9,807 m/s2), iar theta c.g. este „unghiul c.g.”, adică unghiul dintre verticala care trece prin puntea spate și o linie care leagă puntea spate de centrul de greutate al sistemului. Ecuația arată că reducerea masei și/sau a unghiului c.g. va face mai ușor să se facă un wheelie. Unghiul c.g. se reduce prin mutarea poziției axei spate înainte pe scaunul cu rotile. Echilibrul pentru roți este celălalt aspect al performanței luat în considerare; în cazul în care utilizatorul echilibrează scaunul cu rotile pe roțile din spate pentru a coborî borduri sau doar pentru distracție. Ușurința cu care un sistem poate fi controlat (echilibrat) este legată de stabilitatea statică a sistemului. Stabilitatea statică se definește astfel: omega 2 = mgl/J unde J este momentul de inerție al masei la centrul de greutate al sistemului în jurul direcției perpendiculare la cadrul lateral. Pentru un control mai bun al scaunului rulant în timpul echilibrării scaunului rulant, stabilitatea statică trebuie redusă. S-a constatat că valoarea măsurată a momentului polar de inerție a masei pentru un scaun cu rotile tipic + utilizator de m = 90 kg este J = 8,7 kg-m2. Pentru a micșora valoarea stabilității statice, Ecuația , se poate mări J sau se poate micșora m și/sau l, unde l este distanța de la puntea din spate până la c.g. sistemului. Se arată, de asemenea, că echilibrarea unei tije în palma mâinii (pendul inversat) este o problemă matematică similară cu problema echilibrării roților, iar o tijă cu lungimea de 1,56 metri este similară cu o masă de 90 kg a sistemului scaun cu rotile + utilizator. Cu toate acestea, echilibrarea unei tije se face în primul rând prin utilizarea percepției vizuale, în timp ce echilibrul cu rotile implică proprioceptorii articulațiilor umane și percepția vizuală plus cea vestibulară (urechea internă). Astfel, un test simplu de determinare a celei mai scurte lungimi de tijă pe care o poate ține în echilibru în palma mâinii (plus măsurarea capacității de forță a barei de mână și a timpului de reacție simplu) poate indica dacă unui utilizator de scaun cu rotile îi va fi ușor să facă echilibristică în rotile.