Führen Sie den Test mit einem dreiachsigen Beschleunigungsmesser durch

Hallo allerseits!

Die Frage nach der körperlichen Entwicklung der eigenen Kinder ist immer relevant. Der jüngste Sohn, der drei Jahre alt wurde, wollte nicht nur laufen, sondern auch Sportunterricht für ihn finden. Da er sich für verschiedene Transportarten interessiert, fiel die Wahl natürlich auf das Runbike. Und nachdem ich mir die Brandvideos angesehen hatte, als ältere Kinder auf Runbikes stunten, beschloss ich, das Thema genauer zu untersuchen. Mit einer IMU von Amperka bei 10 Freiheitsgraden, Raspberry Zero W mit Netzteil und 40 Codezeilen in Python, ging ich auf eine Laufschule. Was dabei herauskam - unter den Schnitt schauen)



Runbikes sind nicht so verbreitet wie Kinderfahrräder oder -roller, bieten jedoch gegenüber anderen Transportmitteln mehrere Vorteile. Das Kind kann wie auf einem Fahrrad auf dem Sattel sitzen und abwechselnd mit zwei Beinen schieben. Dies führt zu einer gleichmäßigeren Belastung von Beinen und Rücken. Im Gegensatz zu einem Roller, bei dem nur ein Schubbein funktioniert. Ein zusätzlicher Bonus ist, dass das Kind das Balancieren lernt. Das heißt, eine weitere Umstellung auf ein zweirädriges Fahrrad soll ohne Komplikationen erfolgen.

Grundsätzlich sind die Designs von Runbikes recht einfach. Dies ist ein Metallrahmen (Aluminium oder Stahl), ein Lenkrad, ein Sattel und zwei Räder (aufgepumpt für teurere Modelle oder aus Schaumgummi). Es gibt einige Modelle mit Hinterradaufhängung.



Die Dämpfung des Hinterrades schien mir ein besonders wichtiges Detail zu sein. Ein Kind auf einem Runbike springt unweigerlich von Bordsteinen und fährt auf unebenen Straßen (wir leben in Russland). Daher sollte das Vorhandensein eines Dämpfers theoretisch die Belastung des Rückens verringern. Wenn die Professionalität des jungen Fahrers in Zukunft zunimmt, können Sie mit dem Dämpfer auch Sprünge und ähnliche Tricks ausführen .

Nachdem ich im Internet gestöbert hatte, stellte ich fest, dass niemand zuvor die Lasten quantifiziert hatte, die beim Springen von verschiedenen Hindernissen auf den Rahmen des Fahrrads fallen. Das Interesse an dieser Ausgabe und ein wenig Freizeit führten dazu, dass ich aus den vorliegenden Materialien einen einfachen Prüfstand sammelte.



Die Beschleunigungen werden mit einem dreiachsigen Beschleunigungsmesser des IMU-Sensors von Amperka gemessen. Aufgrund der unteren Messgrenze (+ -2G) ist es nicht möglich, den Beschleunigungsmesser von Mobiltelefonen zum Messen von Beschleunigungen zu verwenden. Der Messbereich für jede der Achsen des Amperka-Moduls beträgt + -8G. Hoffen wir, dass dies ausreicht.

Der IMU-Sensor wurde mit dem Topeak-Halter (ich musste ihn vorübergehend von meinem Fahrrad entfernen), einem Stück Plexiglas und mehreren Schichten Klebeband am Rahmen befestigt. Ein Single-Board-Raspberry Pi Zero W wurde verwendet, um den Sensor abzufragen. Ein kleines Python-Skript hat den Beschleunigungsmesser mit einer Zeitspanne von etwa 10 ms abgefragt:


Power Raspberry wurde von derselben Amperka aus der Power Bank entfernt , und ich startete aus einer Zelle mit einem Terminal, das nicht für ihn installiert war. Ich versteckte das Single-Board mit einem Netzteil in einer Tasche für ein Handy und befestigte den IMU-Sensor wie folgt an der Sattelstütze der untersuchten Runbikes:



Wir haben zusammen mit Evgeny Ivanov von der BegovelMsk Schule in Moskau Messungen durchgeführt. Die Laufschule für den Test stellte freundlicherweise zwei Runbikes zur Verfügung ( Puky LR Ride und Early Rider Trail Runner 14 ). Diese beiden Modelle sind in Laufschulen üblich, das erste - hauptsächlich für Tricks, das zweite - für Laufräder. Die Reifen beider Modelle wurden auf etwa 3,5 Atmosphären aufgepumpt.

Der Test bestand darin, dass der Fahrer Artyom von einem kleinen Sprungbrett auf dem getesteten Runbike sprang:



Infolgedessen hat Raspberry für jeden Sprung auf der SD-Karte alle 10 ms eine Datei mit Abfragen aller drei Achsen des Beschleunigungsmessers erstellt. Ein solcher Graph kann aus jeder Datei abgeleitet werden, Beschleunigungen in G sind entlang der vertikalen Achse aufgetragen:



Die Grafiken für ähnliche Sprünge erwiesen sich als ziemlich ähnlich, aber die Beschleunigungskurven für die beiden untersuchten Modelle von Runbikes sind sehr unterschiedlich. Um das Bild zu vereinfachen, sind im folgenden Diagramm nur die vertikalen Komponenten der Beschleunigungen dargestellt (für unser Experiment ist dies die Y-Achse geteilt durch den Kosinus des Abweichungswinkels von der Vertikalen). Die Grafik zeigt auch die Ankunftszeit auf dem Sprungbrett (bestimmt durch das Video der Rennen) und die Zeit der Berührung des Bodens nach dem Sprung (dies ist das maximale Signal in der Amplitude).



Wie Sie sehen können, läuft der Rahmen (und damit das Kind) beim Springen von einem Sprungbrett eine kurzfristige Stoßbelastung von bis zu 10 G! Unerwartet. Ich dachte, die Last sei viel geringer. Es kann gefolgert werden, dass es sich nicht lohnt, als 5. Punkt auf dem Sattel die Bordsteinkante hinunterzulaufen. Andernfalls fällt der Schlag auf die Wirbelsäule und die inneren Organe des Kindes. Es wäre optimal, diese Last auf die Beine zu übertragen. Daher steht für das Modell Puky LR Ride ein spezieller Schritt zur Verfügung, bei dem das Kind beim Ausführen von Tricks zu Füßen wird.



Welche anderen Schlussfolgerungen können aus diesen Kurven gezogen werden? Ungefähr das Folgende:

1. Der Dämpfer des LR Ride reduziert die Stoßbelastung des Läuferrahmens um etwa 30% (höchstwahrscheinlich sogar noch mehr, da der Beschleunigungsmesser des starren Trail Runner 14-Rahmens gesättigt ist). Auch die Art der Zunahme der Last ändert sich, es wird glatter als ein Modell ohne Dämpfer.
2. Der Dämpfer hilft, den Sprungabstand zu vergrößern, da das Kind ihn als eine Art Feder vor dem Sprungbrett verwenden kann (achten Sie vor dem Betreten des Sprungbretts auf die orangefarbene Kurve).
3. Der Dämpfer dämpft die Restschwingungen des Rahmens des Runbikes. Es kann ersetzt werden, dass der LR Ride nach dem Sprung sowohl zeitlich als auch in der Amplitude viel kleiner als der Trail Runner 14 ist. Dies verbessert das Handling des Runbikes und den Komfort des Fahrers.

Diese unerwartet interessanten Ergebnisse wurden aus einem einfachen Experiment erhalten. Am Ende danke ich noch einmal der Laufschule, dem Fahrer Artyom und dem Trainer Evgeny Ivanov .



Vielen Dank für das Lesen bis zum Ende und bis bald!