Publicação: Projeto e construção de um ergômetro para cadeirantes
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
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Coorientador
Santos, Sílvio Soares dos
Resumo
Atualmente a maioria das avaliações do condicionamento físico de cadeirantes é realizado
em ergômetros de braços. Este equipamento, em geral, fornece valores de potência em
incrementos de tempo que podem gerar erros nos sinais. Além disso, estes equipamentos
não respeitam o princípio da especificidade do movimento, não realizando o gesto motor
efetuado pelo cadeirante durante a propulsão da cadeira de rodas. Existem outros
equipamentos disponíveis no mercado como ergômetros de rolos onde o cadeirante
movimenta sua própria cadeira de rodas sobre cilindros que possuem sensores de torque e
rotação. Porém, estes equipamentos possuem grandes dimensões, alto peso e alto custo
que inviabilizam o uso corrente dos mesmos em centros de treinamento. Paralelamente,
existem adaptações de cadeira de rodas em ergômetros de braço, porém utilizando
resistências mecânicas por atrito e com limitações na aquisição dos sinais de torque e
rotação. O objetivo deste trabalho é projetar e construir um protótipo de um ergômetro para
cadeirantes para aplicação de testes aeróbios e anaeróbios em pessoas com deficiências
afim de avaliar o seu condicionamento físico. O protótipo projetado e construído respeita o
gesto motor realizado pelo cadeirante e permite que os usuários sejam avaliados na mesma
condição em que atuam no esporte ou em suas atividades de vida diária. O equipamento
construído, denominado ERG-CR09, é formado por uma estrutura base de propulsão dos
aros e sustentação do cadeirante e outra que corresponde a um sistema eletromagnético de
geração de resistência. A parte estrutural do ergômetro foi avaliada por um modelo numérico
de elementos finitos. Paralelamente, foi proposto um novo modelo para estimar a força de
propulsão em uma cadeira de rodas que foi validado por meio de uma análise experimental.
As calibrações e análises do módulo de resistência eletromagnético e o aplicativo
desenvolvido em ambiente LabVIEW foram desenvolvidos em um trabalho paralelo e aqui
são apresentados resumidamente. A validação e análise do protótipo do ergômetro para
cadeirantes foi feita utilizando o teste de Wingate aplicado em 16 voluntários. Os testes
mostraram que o equipamento construído permite avaliar adequadamente o
condicionamento físico anaeróbio de cadeirantes.
Abstract
Currently the majority of physical fitness evaluations of wheelchair users are carried out
using arm crank ergometers. This kind of equipment is subjected to signal errors due to the
discrete sampling of the power generated. Also, the arm crank ergometers can not reproduce
the wheelchair user motor gesture throughout the wheelchair propulsion or respect the
specificity principle. There are other equipments available in the market such as ergometers
of rollers where the wheelchair user puts in motion his wheelchair on cylinders that possess
sensors of torque and rotation. This kind of equipaments has high dimensions, weight and
cost meeting out their use in training centers. There are arm crank ergometers adjusted to
wheelchair users, but they are not widely applied because the use of mechanic brakes and
limitations in the torque and rotation adquisition. The aim of this work is to design and
construct of a wheelchair ergometer prototype for application of aerobic and anaerobic tests
in disable people to evaluate the physical fitness. The prototype was designed respecting the
motor gesture of a wheelchair user, allowing evaluations in the same conditions of sports
practicing sports and daily life activities. The assembled ergometer was named ERG-CR09.
It is formed by a structure of propulsion of the handrims and sustentation of the wheelchair
user and another structure that corresponds to an electromagnetic system of generation of
resistance. The structural part of the ergometer was evaluated through a numerical model of
finite elements. A new analitical model is proposed to predict the propulsion force in a
wheelchair. This model was previously validated with experimental data. The calibrations and
analyses of the electromagnetic resistance module and the interface in LabVIEW
environment was developed in another study and will be presented briefly. The validation
and analysis of the ergometer prototype for wheelchair users was made using the Wingate
test, applied to 16 volunteers. The tests showed that the constructed equipment allows
adequate evaluation of the physical fitness of wheelchair users.
Palavras-chave
Ergômetro de cadeira de rodas, Cadeirantes, Biomecânica, Teste de wingate, Atletas paraolímpicos, Wheelchair ergometer, Wheelchair users, Biomechanics, Wingate test, Paralympic athletes, Bioengenharia, Fisiologia - Aparelhos, Ergômetro, Instrumentos e aparelhos médicos
Citação
NOVAIS, Denize Vilela. Design and Construction of a Wheelchair Ergometer. 2010. 182 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2010.