Enhancing Inclusivity in Exergaming: Development and Testing of a Handcycling Platform for Wheelchair Users

Abstract

Rullestolbrukere har ofte en stillesittende livsstil, noe som øker deres risiko for helseproblemer. Formålet med denne studien er derfor å fremme fysisk aktivitet blant rullestolbrukere ved å øke deres motivasjon for å delta på den nettbaserte sykkelplattformen Zwift. Målet er å muliggjøre rettferdig konkurranse i Zwift ved å tilrettelegge for at håndsyklister skal kunne konkurrere på like vilkår som syklister uten funksjonsnedsettelse. For å oppnå dette ble først hardwaren til en inkluderende treningsplattform for håndsykling designet. Deretter ble det utviklet en modell som justerer kraften fra håndsykkelen, slik at den tilsvarer kraften produsert av en ordinær sykkel ved samme anstrengelsesnivå. Denne studien vil undersøke potensialet til både den utviklede plattformen og bruken av den tilhørende modellen.

Treningsplattformen bestod av en håndsykkel montert på en smart sykkelrulle med en kraftmåler som var koblet til Zwift. I tillegg ble en mikrokontroller koblet til dette oppsettet for å muliggjøre sanntidsjustering av kraftsignalet. En enkel modell ble benyttet, som multipliserte kraftsignalet fra håndsykkelen med en konverteringsfaktor som uttrykte forholdet mellom kraften fra håndsykkelen og fra en ordinær sykkel.

To runder med eksperimenter ble gjennomført, der fem deltakere utførte treningsøkter både med håndsykkel og ordinær sykkel. Data fra det første eksperimentet ble brukt til å beregne konverteringsfaktoren, mens data fra det andre ble brukt til å evaluere hvor godt denne faktoren fungerte. Basert på den begrensede mengden data, ble konverteringsfaktoren funnet å være 1,88. To deltakere oppnådde tilsvarende avstander med begge sykkeltypene ved bruk av modellen, mens tre oppnådde 16,7% lengre avstand med den ordinære sykkelen. Mulige årsaker til denne variasjonen kan inkludere den begrensede mengden data, forskjeller i intensitetsnivåer mellom sykkel- og håndsykkelbruk, og mangelen på individualisering av modellen, basert på personlige faktorer som alder, kjønn og fysisk form.

Deltakerne rapporterte økt evne til å konkurrere mot andre ved bruk av modellen ved håndsykling, samt større glede og motivasjon. Dette antyder at implementering av en modell for å muliggjøre konkurranse på like vilkår uavhengig av funksjonsnivå kan ha et lovende potensial, og konseptet bør dermed utforskes videre.

Wheelchair users often have a sedentary lifestyle, increasing their risk of health issues. Therefore, this study aims to promote physical activity among wheelchair users by enhancing their motivation to engage with the online cycling platform Zwift. It specifically focuses on promoting fairness in Zwift competitions by enabling handcyclists with disabilities to compete on equal footing with able-bodied cyclists. To level the playing field, the hardware of an inclusive exergaming platform was designed, and a power-tweaking model was developed. The model adjusted the power output from handcycling sessions on this platform, aligning it with bicycle power output when exertion levels are comparable. This study assesses the feasibility of both implementing the designed platform and utilizing the developed power-tweaking model.

The exergaming platform consisted of a handcycle mounted on a smart trainer with a power meter connected to Zwift. A microcontroller was incorporated into the setup to enable real-time modification of power output. A simple model was employed, multiplying the handcycle power output by a conversion factor that captures the relationship between the handcycle and bicycle power.

Two rounds of experiments were conducted, where five participants performed handcycling and bicycling exercises. Data from the first experiment were used to calculate the conversion factor, while data from the second were used to evaluate how well this factor worked. Based on the limited data, the conversion factor was found to be 1.88. Two participants achieved equivalent distances with both types of bikes using the model, while three achieved a 16.7% longer distance with the bicycle. Possible causes for this difference may include the limited amount of data, differences in intensity levels between handcycle and bicycle sessions, and the lack of model individualization, based on personal factors such as age, gender, and training status.

Despite limitations, participants reported an increased ability to compete against others when using the model for handcycling, along with greater enjoyment and motivation. This suggests that implementing a model to enhance fairness in competition across physical abilities holds promising potential, indicating that the concept should be further explored.