Resumo
A medida das forças envolvidas na pedalada é uma das mais sofisticadas metodologias aplicadas nas ciências do esporte para avaliação da técnica de pedalada. A técnica de pedalada é avaliada com base na habilidade dos ciclistas em produzir e aplicar força aos pedais. Diversas variáveis de controle de desempenho podem ser monitoradas com a aplicação de pedais instrumentados. No entanto, observa-se que um pequeno número de estudos considera as diferenças entre os membros na capacidade de gerar força, o que possivelmente ocorre devido a limitações de instrumentação, pois pedais instrumentados são normalmente unilaterais e construídos por laboratórios de pesquisa, não sendo disponíveis comercialmente. O objetivo deste estudo foi desenvolver um sistema de pedais instrumentados que possibilitem o monitoramento das forças aplicadas nos pedais direito e esquerdo, com características que não modifiquem o padrão normal de movimento e que possam ser utilizados em diferentes bicicletas e ciclo ergômetros. Para a instrumentação, os eixos dos pedais (direito e esquerdo) modelo Shimano SPD para ciclismo mountain-bike foram modificados a fim de que fossem montados 8 extensömetros em cada eixo e dispostos em duas colunas e conectados em duas pontes de Wheatstone completas, sendo uma para o monitoramento da deformação do eixo decorrente da força aplicada no sentido horizontal e outra para medir a deformação decorrente das forças aplicadas no sentido vertical ao plano do pedal. Com o eixo fixo ao corpo do pedal, uma peça foi especialmente desenvolvida para abrigar rolamentos que permitem a conexão e o movimento relativo do pedal com o pé-de-vela, a fim de permitir a montagem dos fios dos extensômetros. Esta peça permite o uso do sistema de diferentes bicicletas e ciclo ergômetros. O sistema foi calibrado e apresentou relação linear entre as cargas aplicadas e as tensões de saída nas pontes de Wheatstone que monitoram esforços horizontais e verticais em ambos os pedais. Uma matriz de calibração foi desenvolvida para a conversão das tensões em magnitudes de força, assim como uma matriz de interferência foi montada para corrigir o acoplamento entre as medidas verticais e horizontais devido ao desalinhamento entre os sensores. Para ambos os pedais a histerese foi menor que 0,6%. Para o pedal direito, a sensibilidade na ponte normal foi de 2,5 mV/N e na ponte tangencial foi de 2,6 mV/N. Para o pedal esquerdo a sensibilidade foi de 2,4 mV/N e 2,7 mV/N para a ponte normal e tangencial respectivamente. A resolução do sistema, para ambos os pedais, foi sempre menor que 0,5 N, enquanto que o erro estimado a partir da matriz de calibração foi de 1% para a ponte normal direita e 2% para a ponte tangencial direita, e pontes normal e tangencial esquerdas. Conclui-se que o sistema apresentou características estáticas que permitem sua aplicação prática na avaliação de atletas devido ao baixo erro, satisfatória resolução e linearidade observada entre as cargas aplicadas e as tensões de saída nas pontes tangenciais e normais.
