Design and performance evaluation of a braking system for manual wheelchairs: the Owheel case study

Despite the growing number of people with physical disabilities, their participation in environments such as public gyms is extremely limited due to a lack of adequate infrastructure. The Owheel wheelchair is a new aid that, thanks to its structural features, allows training with standard equipment without having to modify them. This study starts from a request from the startup Owheel to identify and resolve the critical issues with the current braking system, creating new, safe and functional solutions. After initial ergonomic tests, the study focused on redesigning the braking system. Safety, complexity, and positioning on the frame were priorities in the redesign to ensure the effectiveness and comfort of the wheelchair during use. To evaluate its resistance and effectiveness, FEA simulations were conducted. The redesigned braking systems were subjected to loads derived from specific mathematical models created to simulate wheelchair-machine interaction. This work contributes to the development of a braking system that offers greater usability and comfort, while ensuring high mechanical performance. The goal is to create a brake that allows for safe and inclusive training for Owheel wheelchair users.

Nonostante il numero crescente di persone affette da una disabilità fisica, il loro coinvolgimento in ambienti come palestre pubbliche è estremamente limitato per mancanza di adeguate infrastrutture. La carrozzina Owheel è un nuovo ausilio che, grazie alle sue caratteristiche strutturali, permette l’allenamento con macchinari standard senza doverli modificare. Questo studio parte da una richiesta della startup Owheel di identificare e risolvere le criticità del sistema frenante attuale, creando nuove soluzioni sicure e funzionali. Dopo i primi test ergonomici, lo studio si è concentrato sulla riprogettazione del sistema frenante. Sicurezza, complessità e posizionamento sul telaio sono stati prioritari nella riprogettazione per garantire l’efficacia e il comfort della carrozzina durante l’uso. Per valutare la resistenza e l’efficacia, sono state condotte delle simulazioni FEA. I sistemi frenanti riprogettati sono stati sottoposti a carichi derivati da modelli matematici specifici creati per simulare l’interazione carrozzina-macchinario. Questo lavoro contribuisce allo sviluppo di un sistema frenante che offre maggiore usabilità e comfort, pur garantendo prestazioni meccaniche elevate. L’obiettivo finale è realizzare un freno in grado di permettere un allenamento sicuro e inclusivo per gli utilizzatori della carrozzina Owheel.