Desenvolvimento e estudo de uma plataforma biomecânica 2D aplicada ao ciclismo

Abstract

O objetivo deste trabalho é desenvolver um sistema capaz de medir as forças atuantes em ambos pedais de uma bicicleta de estrada. A estrutura é baseada em plataformas de força que utilizam como base uma pedivela de alumínio, permitindo compatibilidade com qualquer pedal convencional. Foram criados no ambiente de desenvolvimento SolisWorks2010TM modelos sólidos em três dimensões para que as características estáticas e dinâmicas pudessem ser exploradas, através da técnica de elementos finitos. Cada braço da pedivela foi instrumentada com duas pontes de Wheatstone utilizando tecnologia extensométrica. Os sinais foram condicionados em uma placa de circuito impresso fixada diretamente à estrutura e os dados foram transmitidos sem fio através dos canais de comunicação disponíveis através da tecnologia BluetoothTM. Como resultado, as células de carga apresentam boa linearidade, tendo seu erro máximo de não linearidade, definido como valor percentual da faixa de interesse, entre 2,1 e 2,8% . Os demais elementos constituíntes do sistema também se mostraram totalmente operacionais, permitindo ao sistema efetuar, inclusive, medições de força diretamente em pista.

The aim of this work was to develop a system for measuring both right and left pedal forces during cycling. This method is based on a force platform mounted on a regular aluminiumcrankset allowing it to be installed on any pedalmodel. The 3D solidmodels of the crankset were established in the SolisWorks2010TM design suite, where the static and dinamic characteristics of the structure were explored through the finite element method. Each crankset arm was instrumented with two Wheatstone bridges of foil strain gages. Strain gage signals were conditioned on a printed circuit board attached to the crankset and data was transmitted over BluetoothTM technology wireless data channels. The load cells have good linearity. The nonlinearity, reported as a percentage of full range, was quantified at 2,1 % and 2,8 %. Also, all the other features are fully operational. As a result, the system allows on-track pedal load measurements.