Ruedas y Transmisiones (WM)

En esta entrada voy a contaros lo último que he estado haciendo con el Working Model. Estoy perfeccionando un poco el modelo y me he centrado basicamente en dos temas: Ruedas y Transmisión. En los dos casos he intentado hacer un modelo muy realista y en los dos he tenido problemas, asi que al final he tenido que modelarlo de una manera mas simple...

En el caso de las ruedas he intentado modelar la cubierta como un sólido deformable, pero para que el funcionamiento sea realista hay que dividir la cubierta en 30-40 elementos como mínimo y eso es una locura... El programa no está pensado para sistemas tan grandes. Al final la cubierta está modelada con dos circulos interconectados con muelles. El resultado ha sido mas o menos el que me esperaba, la bici pierde mucha menos velocidad en las zonas bacheadas y las suspensiones trabajan un poco menos.

En el caso de la transmisión primero intenté modelarlo como un sistema de poleas (No funciona), dibujando la cadena eslabon a eslabon (Demasiadas piezas...) y finalmente utilizando una transmisión (Es como un cardan) y un actuador para imitar la fuerza de la cadena. Esto es solo la primera parte, luego hay que modelar la musculatura de las piernas: Al principio puse un motor que entregaba la potencia de forma variable y que iba sincronizado con el angulo de las bielas (200W-100W-200W-100W...) pero no lo veia demasiado realista asi que ahora estoy liado con el tema de la musculatura. Por internet hay mucha información sobre el tema, pero me esta costando trabajo configurar todo el sistema para que la entrega de potencia sea como yo quiero, ahora mismo el Dummy tiene un estilo muy poco refinado.









Como podéis ver el escenario que he diseñado es una subida con dos tramos, el primero es liso, para comprobar cuanto se mueve el sistema y el segundo es bacheado, para ver que tal funcionan las suspensiones. Los experimentos van a ser los tipicos con el nivel de hidráulico, en los que se puede ver el compromiso entre el primer tramo y el segundo y sobre todo juegos con los porcentajes de Anti-Squat, para ver que tal funciona el sistema aumentando o reduciendo un poco la efectividad de pedaleo.

Una de las funciones que mas me han gustado del programa y que no habia usado mucho hasta ahora es la de medir la energia disipada en el amortiguador. Este es un tema del que se ha hablado mucho ultimamente y la verdad es que es muy interesante. En el primer experimento el amortiguador tiene picos de 20W pero de media creo que está por debajo de los 10W. De todas maneras, hasta que no tenga bien modelada la musculatura prefiero no sacar muchas conclusiones.

Un saludo.

14 comentarios:

Eloi Coloma dijo...

Genial, Antonio.

coincido plenamente contigo con que seria muy interesante poder valorar la energia que se lleva el amortiguador para cada cuadro. Aunque al final, toto es una simulación sí que puede daru una idea aproximada o comparativa d como se comportatn las bicis a nivel energético.

Saludos

Eduardo Bueno dijo...
Este comentario ha sido eliminado por el autor.
Eduardo Bueno dijo...

Prueba esta expresion a ver si te convence, angulo medido desde la posicion vertical y cadencia en rpm:

P(t)=|2.9*Pmedia*sin(((2*pi*cadencia)/60)*tiempo)|

De todas formas tienes que considerar tambien la componente no propulsiva de la fuerza en los pedales, eso es bastante mas dificil de modelar.

En mi blog encontraras bastante informacion sobre esto

Un saludo

Eduardo Bueno dijo...

He metido la pata, es esta:

P(t)=|1.45*Pmedia*sin(((2*pi*cadencia)/60)*tiempo)|

Antonio Osuna dijo...

Eduardo, he estado dandole un vistazo a tu blog y tiene buena pinta. La formula de todas formas sería para un motorcillo en el eje de pedalier, no? voy a hacer la prueba pero prefiero seguir refinado los motores en las articulaciones de las piernas... Ahora mismo tengo Cuadriceps de 0º a 180º y Triceps de 180º a 270º... pero quiero seguir probando cosas.

Tu crees que merece la pena meter el tobillo? creo que lo voy a probar y a ver que sale. En tu blog tienes una gráfica con el giro del tobillo y por lo que veo se comporta mas bien como un muelle rotacional... da un poco de si en el punto de máxima potencia de la pierna y luego se relaja.

Un saludo.

Eduardo Bueno dijo...

Si, seria para un motor en el pedalier pero como te dije tendrias que añadir las fuerzas no propulsivas, yo creo que es la opcion mas sencilla.

El problema a la hora de modelar la musculatura (motores en las articulaciones) es que tienes que calcular los limites del movimiento de cada parte de la pierna para definir los momentos (y definir esas funciones en Working Model no es sencillo) y esas funciones de momentos tambien estan influenciadas por el peso de las piernas, el estilo de pedaleo...

Si lo haces, si, el tobillo es absolutamente necesario, la contribución maxima del momento es incluso mayor que el de la rodilla

Un saludo

Antonio Osuna dijo...

Ok pues modelare el tobillo a ver que me sale.

Ahora mismo ya te digo que el modelo es bastante sencillo. El motor en cada articulacion tiene un Par constante y simplemente estoy jugando con el "apagado y el encendido". El peso de las piernas creo que es bastante realista y el programa se encarga de hacer todo el calculo.

Cada biela va anclada al plato con una articulacion fija. La selecciono... measure... Torque. Me saco una grafica para cada una y otra para la suma.

Cuando tengo las gráficas las comparo con las tipicas que se ven por internet y veo si el modelo se aproxima mas o menos.

Ahora mismo por ejemplo el par maximo creo que está muy bajo y es demasiado puntiagudo, asi que no me va quedar mas remedio que meterle una funcion al cuadriceps...

Un saludo.

feltero dijo...

Os resulta util este diagrama sobre el pedaleo?

Habeis pensado en probar otros sistemas de pedaleo.


Bicicleta eliptica movil


La running bike

feltero dijo...

No se si habeis tenido en cuente que una pierna o un brazo hace distina fuerza segun la extensión.

Con la cantidad de diagramas de suspensiones de Antonio seguro que lo tiene en cuenta.

Si apoyas peso en las cadera estando de pie, puede mucho mas pesos si bajas solo 10cm y subes.
Sin embargo, si flexionar las rodillas a 90º. Medio en cuclillas, puede subir mucho menos peso.

Al final de la extension de la pierna es cuando mas fuerza se hace.

Dos sistemas de pedaleo mas.

APS. Bici en accion


Y otro que no me creo que alcance 95 aunque no me sorprende que sea mas eficiente que unos pedales normales.

Antonio Osuna dijo...

Si, la fuerza varia mucho en funcion de la extension pero eso lo calcula el programa automaticamente... es la ley de la palanca. Y el gráfico ese con la distribución de los musculos fue uno de los primeros que vi, solo le falta la fuerza que hace cada musculo para que sea perfecto.

Un saludo.

markchang dijo...

Antonio, si utilizas un sistema de manivela balancín con deslizadera en la cadera y en el resto de articulaciones pones elementos de giro limitado (para forzar la compatibilidad) Debería ser lo más realista si las piernas son sólidos rígidos.

Lo que puedes hacer es, a partir de la curva de la pedalada, obtener la diferencial del desplazamiento y calcular la solución y los valores de contorno en función de potencias en biela (con la compatibilidad de las piernas) que creas conveniente. Esa ecuación de desplazamiento (velocidad angular en este caso) la aplicas en el sistema rotante principal del manivela balancín con deslizadera y fuera :-)

markchang dijo...

Todo para el ciclista sentado claro. Para él de pie habría que sumar lo de antes y una variable fuerza adicional por el cambio de pesos y demás, pero con modelarlo sentado sería más que suficiente no?

Antonio Osuna dijo...

Juan, con un solo motor yo creo que no se puede conseguir demasiado realismo, hay que usar dos como minimo, uno en la articulacion de la cadera y otro en la rodilla. El de la cadera hace la funcion del gluteo y del cuadriceps, funciona de 12 a 6. El de la rodilla hace la funcion de flexor de rodilla y cadera, funciona de 6 a 9 mas o menos y está regulado simplemente para que la fuerza no sea demasiado negativa en la subida de la pierna, vamos que no tiene mucha potencia...

Lo de buscar una gráfica e intentar aproximarse tiene su lógica, se puede hacer matematicamente o probando poco a poco, eso es lo de menos. El problema es que no tengo muy claro que se pueda confiar al 100% en las gráficas que se encuentran por internet.

Y el tema de los cambios de pesos tambien afecta al ciclista sentado, ese tema es precisamente el que estoy viendo ahora. Es un tema que afecta mucho a la curva del momento en las bielas y creo que en los estudios que he encontrado no se ha tenido muy en cuenta.

La curva de potencia de la biela pedaleando despacio, me sale bastante distinta a la curva de potencia pedaleando rapido. Pedaleando despacio se parece "bastante" a las que encuentro por internet. Pedaleando rapido las piernas llevan mucha inercia y la curva me hace un pequeño extraño que no he visto en ningun sitio...

Un saludo.

markchang dijo...

Piensa que si resuelves la diferencial con mecánica analítica, el peso ya lo tendrías contabilizado. Luego si tengo un ratillo te mando un correín con lo que ponía arriba algo más explicado

 

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