Forskarlaget införde ett nytt perspektiv genom att tänka på cyklisten och cykeln som en och samma mekanism. Utifrån en rent teoretisk synvinkel etablerade forskarna sedan en ny metod för att komma så nära en perfekt utformning av en cykel som möjligt.

Individuellt anpassad
Forskarna konstruerade en cykel utifrån deras teoretiska studie. Först mätte de längden på låren och smalbenen hos cyklisten. Utifrån det ritade de sen upp den optimala positionen för pedalerna - enligt figuren till höger.

Eftersom konstruktionen beror på begränsningar i cyklistens kropp så kommer olika förhållanden mellan lår och underben kräva olika cyklar. Det gäller att konstruera cykeln eller ställa in den med optimal placering på pedalerna och sitthöjden.

Försök har gjorts förut
Ända sedan cykeln först uppfanns har den spelat en avgörande roll i människors liv och många forskare, ingenjörer och institut har gjort ansträngningar för att optimera utformningen av cyklar. Men verktygen för att optimera cykeln har helt baserats på experimentella och statistiska resultat.

Till exempel genomförde Henri och Bremner experiment för att ta fram den optimala ramen utifrån hur bekväm cyklisten tyckte att cykeln blev. Sedan utvecklade man en metod för kommersiell design och tillverkning av cyklar utifrån de experimentella resultaten.

Cyklisten mekaniseras
Den här gången, däremot, använde sig forskarna av en självorganiserande och sorterande data-algoritm, de analyserade experimentella data för 210 cyklister och deras cyklar, och föreslog en formel utifrån all den erfarenheten. Formeln beskriver förhållandet mellan cyklisterna och deras cyklar.

Det kinesiska forskarlaget tittade inte bara på cykeln utan också på cyklisten utifrån ett rent mekaniskt perspektiv. På bilden syns hur forskarna beskriver cyklistens ända som fäst vid sitsen. Den är ansluten till låren genom höfterna (A) och låren är kopplade till smalbenen genom knäna (E, B) och så vidare. Alla kopplingar (A, E, B osv) betraktades som vevar, medan lår och smalben betraktades som stångar på en ram. En typisk cykelmekanism.

Helt ny tillverkningsmetod
Efter mekaniseringen av cyklisten fortsatte forskarna med att konstruera en design på själva cykeln. De räknade ut det perfekta positionen för pedalen och den optimala sitthöjden (längden på Y) utifrån cyklistens fysiska dimensioner - för att maximera kraftöverföringen och minimera tröttheten i låren.

Tidigare forskning har, föga förvånande, visat att ju effektivare kraftöverföring och ju mindre utmattning i låret, desto bättre prestanda.

Så, efter många års forskning om den optimala utformningen av en cykel, har nu forskarna den empiriska formeln för den perfekta cykeln. Den individuellt anpassade cykeln kan matchas till idrottare, hjälpa designers att ta fram cyklar för masstillverkning och formeln kan användas för att ta fram nya cyklingrobotar, menar forskarna.

Anders Nord
anders.e.nord@svt.se
twitter: @AndersENord