The article concerns the optimization of manual wheelchairs with a lever propelling system. Lever-driven manual wheelchairs are a promising wheelchair group, however they still need to be improved in order to compete successfully with classic manual push rim-driven wheelchairs. Also, despite all manual wheelchairs human work efficiency during propulsion plays an important role, there is not enough research carried out that would focus on this problem regarding lever-driven wheelchairs. The research, presented in this paper, according to the authors' intention, is to make this knowledge gap smaller. The article describes an analytical optimization method for adjusting important lever-drive system parameters - levers length and its axis of rotation position - to individual human anthropometry. The method is based on experimental data regarding maximum human push capabilities acquired in another study. The optimized parameters' values were determined after assessment of maximum human expendable energy during a single work phase (pushing the levers). As a result of this study authors determined optimal levers length and their axis of rotation position for a 50 percentile French male. The carried out research shows also, that the suboptimal area for positioning the levers axis of rotation is relatively wide.
Development of the lever-driven wheelchairs by different authors resulted in creating various lever-human work conditions in which disabled people propel their wheelchairs. This fact implies varying efficiency of human’s work during lever wheelchair propulsion. In order to assess which of the world-wide proposed lever propulsion systems is the most efficient from the humans’ work point of view a proper simulator was designed. Here described test stand offers the possibility to perform various ergonomic tests, it can also become a training station for the lever wheelchair users. Since the main differences in world known lever propelling system designs concern the lever length and levers axis of rotation position on the wheelchair, the wide regulation of these two parameters, was a decisive factor in designing the mechatronic simulator.
PL
Rozwijanie wózków inwalidzkich napędzanych dźwigniami przez różnych autorów spowodowało tworzenie różnych warunków pracy dźwigni i człowieka, w których osoby niepełnosprawne napędzają swoje wózki inwalidzkie. Fakt ten oznacza zmienną wydajność pracy człowieka na wózku inwalidzkim podczas napędzania dźwigniami. W celu oceny, które z proponowanych światowych systemów napędu dźwigniowego jest najbardziej efektywny z punktu widzenia pracy ludzkiej skonstruowano właściwy symulator. Opisane tutaj stanowisko badawcze oferuje możliwość wykonywania różnych testów ergonomicznych, może też stać się stacją szkolenie dla użytkowników wózków dźwigniowych. Ponieważ główne różnice w znanym światowym projekcie systemu napędzanego dźwigniami dotyczą długości dźwigni i pozycji osi rotacji dźwigni na wózku, szeroka regulacja tych dwóch parametrów, była decydującym czynnikiem w projektowaniu mechatronicznego symulatora.
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Materiał. W badaniu wzięło udział 20 osób z niepełnosprawnością narządu ruchu, na co dzień wykorzystujących wózek inwalidzki do przemieszczania się. Uczestnicy mieli za zadanie poruszać się na wózku inwalidzkim, który można napędzać za pomocą ciągów i za pomocą dźwigni (wózek 2 w 1) na bieżni mechanicznej z prędkością 3,5 km/h oraz 4,5 km/h w ustawieniu bieżni mechanicznej płasko (warunki poruszania się na wózku w terenie płaskim) w czasie 4 minut. Kolejność wyboru pierwszego sposobu napędzania była losowa. Podczas testów badano wskaźniki układu oddechowego, tj. minutowej wentylacji płuc (VE), objętości pochłanianego tlenu (VO2), objętości wydychanego dwutlenku węgla (VCO2) oraz układu krążenia, tj. częstotliwości skurczów serca (HR) za pomocą mobilnego ergospirometru K5 firmy Cosmed i czujnika HR firmy GARMIN. Wyniki. W przypadku poruszania się na bieżni z prędkością 3,5 km/h, jak i 4,5 km/h zaobserwowano istotne statystycznie różnice w parametrach krążeniowo-oddechowych podczas poruszania się na wózku napędzanym za pomocą dźwigni, a na wózku napędzanym za pomocą ciągów. W każdym przypadku wartości parametrów VE, VO2, VCO2 oraz HR były niższe w przypadku poruszania się na wózku napędzanym za pomocą dźwigni (p < 0,05). Podsumowanie. Jazda na wózku napędzanym za pomocą dźwigni o prędkości 3,5 km/h i 4,5 km/h była mniej wymagająca pod względem parametrów krążeniowo-oddechowych niż na wózku napędzanym za pomocą ciągów po powierzchni płaskiej. Wózek dźwigniowy jako technologia wspomagająca poruszanie się może być alternatywą dla wózka z ciągami w życiu codziennym osób z niepełnosprawnością narządu ruchu, w tym także w warunkach naturalnych – środowiskowych. Należy podkreślić, iż konieczna jest kontynuacja badań w kierunku możliwości manewrowania wózkiem dźwigniowym, w tym także konstrukcyjnych w kierunku pełnej oceny tej technologii wspomagającej.
EN
Background. The aim of this study was to examine differences between lever wheelchair propulsion and handrim wheelchair propulsion on a flat treadmill with different velocity among people with physical impairment. Methods. 20 people with physical impairment, wheelchair users participated in this study. They were asked to move on the wheelchair by levers and by handrims (2 in 1 wheelchair) on the flat treadmill, which was moving with 3.5 km/h and 4.5 km/h for four minutes each drive. Type of pushing was randomly chosen. Minute ventilation (VE), oxygen uptake (VO2), carbon dioxide output (VCO2) as well as heart rate (HR) were observed respectively by ergospirometer K5 Cosmed and by GARMIN sensor. Results. There were significant statistical differences in VE, VO2, VCO2 and HR parameters during lever wheelchair propulsion compare to handrim wheelchair propulsion in each movement on the treadmill (3.5 km/h as well as 4.5 km/h). All measured parameters were lower in lever wheelchair propulsion (p < 0,05). Conclusion. Lever wheelchair propulsion with 3.5 km/h and 4.5 km/h on a flat surface was significantly less demanding in terms of physiological parameters compare to handrim wheelchair propulsion. A lever wheelchair can be easily used as an alternative assistive technology for everyday wheelchair users, also in natural surroundings. There is a need to continue study about lever wheelchair maneuverability as well construction to fully assess this type of wheelchair.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.