Modelos de enlace de seis barras de un mecanismo de triciclo reclinado para aumentar el rendimiento de potencia en el ciclismo con estimulación eléctrica funcional
Autores: Lanese, Nicholas A.; Myszka, David H.; Bazler, Anthony L.; Murray, Andrew P.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Modelos de enlace de seis barras de un mecanismo de triciclo reclinado para aumentar el rendimiento de potencia en el ciclismo con estimulación eléctrica funcional
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Mecanismos
FES
Rendimiento de potencia
Zonas inactivas
Rendimiento del triciclo
Movimientos de las piernas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 34
Citaciones: Sin citaciones
Este documento presenta el análisis cinemático y estático de dos mecanismos para mejorar el rendimiento de potencia para personas con tetraplejia o paraplejia que pedalean un triciclo de rendimiento mediante estimulación eléctrica funcional (FES). La FES activa los músculos al pasar pequeñas corrientes eléctricas a través de ellos, creando una contracción. El uso de FES puede desarrollar músculo en los pacientes, aliviar el dolor y promover la salud cardiovascular. En comparación con un ciclista sin discapacidad, un ciclista estimulado mediante FES produce un orden de magnitud menos potencia, lo que genera algunas dificultades notables al pedalear, especialmente en las zonas inactivas. Una zona inactiva ocurre cuando la posición de la pierna no puede generar suficiente potencia para propulsar el triciclo mediante estimulación muscular. Una zona inactiva está típicamente presente cuando una pierna está completamente doblada y la otra pierna está completamente extendida. Alterar el movimiento de las piernas de un ciclista en relación con la posición del pedal puede potencialmente reducir las zonas inactivas y aumentar el rendimiento de potencia. Algunas bicicletas comercializadas recientemente presentan mecanismos de pedal que utilizan movimientos alternos de las piernas. Este trabajo considera diseños de triciclos de rendimiento basados en los mecanismos de seis barras Stephenson III y Watt II, donde las piernas definen dos de los enlaces del sistema. La arquitectura basada en el Stephenson III se denomina a lo largo del texto como el CDT debido a que el empuje de las piernas actúa para accionar el componente de cuatro barras del sistema. La arquitectura basada en el Watt II se denomina a lo largo del texto como el CRT debido a que el empuje de las piernas actúa para accionar el enlace oscilante del componente de cuatro barras del sistema. El triciclo reclinado tradicional o no modificado (TRT) proporciona un punto de referencia mediante el cual se pueden evaluar los diseños propuestos aquí. Utilizando torques de rodilla y cadera y velocidades angulares consistentes con un estudio previo, este estudio numérico utilizando un modelo de potencia cuasi-estático del CRT sugiere un aumento de aproximadamente el 50% y el CDT sugiere aproximadamente una duplicación en la potencia promedio del pedal, respectivamente, para un ciclista típico de FES.
Descripción
Este documento presenta el análisis cinemático y estático de dos mecanismos para mejorar el rendimiento de potencia para personas con tetraplejia o paraplejia que pedalean un triciclo de rendimiento mediante estimulación eléctrica funcional (FES). La FES activa los músculos al pasar pequeñas corrientes eléctricas a través de ellos, creando una contracción. El uso de FES puede desarrollar músculo en los pacientes, aliviar el dolor y promover la salud cardiovascular. En comparación con un ciclista sin discapacidad, un ciclista estimulado mediante FES produce un orden de magnitud menos potencia, lo que genera algunas dificultades notables al pedalear, especialmente en las zonas inactivas. Una zona inactiva ocurre cuando la posición de la pierna no puede generar suficiente potencia para propulsar el triciclo mediante estimulación muscular. Una zona inactiva está típicamente presente cuando una pierna está completamente doblada y la otra pierna está completamente extendida. Alterar el movimiento de las piernas de un ciclista en relación con la posición del pedal puede potencialmente reducir las zonas inactivas y aumentar el rendimiento de potencia. Algunas bicicletas comercializadas recientemente presentan mecanismos de pedal que utilizan movimientos alternos de las piernas. Este trabajo considera diseños de triciclos de rendimiento basados en los mecanismos de seis barras Stephenson III y Watt II, donde las piernas definen dos de los enlaces del sistema. La arquitectura basada en el Stephenson III se denomina a lo largo del texto como el CDT debido a que el empuje de las piernas actúa para accionar el componente de cuatro barras del sistema. La arquitectura basada en el Watt II se denomina a lo largo del texto como el CRT debido a que el empuje de las piernas actúa para accionar el enlace oscilante del componente de cuatro barras del sistema. El triciclo reclinado tradicional o no modificado (TRT) proporciona un punto de referencia mediante el cual se pueden evaluar los diseños propuestos aquí. Utilizando torques de rodilla y cadera y velocidades angulares consistentes con un estudio previo, este estudio numérico utilizando un modelo de potencia cuasi-estático del CRT sugiere un aumento de aproximadamente el 50% y el CDT sugiere aproximadamente una duplicación en la potencia promedio del pedal, respectivamente, para un ciclista típico de FES.