Scaun cu rotile pe bază de accelerometru pentru persoane cu handicap fizic: 13 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:42

În țara noastră cu 1,3 miliarde de populații, avem încă mai mult de 1% din populația persoanelor în vârstă sau cu dizabilități, care au nevoie de sprijin pentru mobilitatea personală. Proiectul nostru are scopul de a îndeplini cerințele lor de mobilitate cu tehnologie inteligentă. Problema cu ei este că oasele picioarelor lor devin mai slabe sau se întrerup din cauza unui accident și provoacă durere în timpul mișcării, așa că folosim mișcări de mână sau de înclinare a capului pentru a muta un scaun cu rotile. Înclinarea este detectată de accelerometru și se dezvoltă o tensiune echivalentă, tensiunea fiind detectată de Arduino și le transformă într-un semnal echivalent pentru releu. Pe baza semnalului Arduino, releul acționează motorul corespunzător. Mișcarea motorului determină deplasarea scaunului cu rotile într-o anumită direcție. Acest lucru oferă caracteristici utilizatorului pentru a controla mișcarea scaunului cu rotile cu mâna sau cu înclinarea capului. Am folosit senzorul inteligent cu ultrasunete pentru a controla frânarea scaunului cu rotile pe baza distanței dintre scaun cu rotile și obstacole. Dacă distanța de diferență este mai mică de 20 cm, atunci Arduino trimite un semnal de frânare la releu și oprire a motorului, aceasta scade viteza și după 2-3 secunde scaunul cu rotile se oprește în cele din urmă. Acest lucru ajută utilizatorul dintr-un accident major și minor pe drum, cu ajutorul tehnicilor inteligente. LCD afișează distanța de diferență pentru înainte și înapoi pe ecran pentru utilizator. Aceste caracteristici fac scaunul cu rotile simplu, sigur și inteligent pentru utilizator.

Componente necesare:

Arduino nano, Releu 5V, Placă de lemn pentru asamblare mecanică, 4 motoare de curent continuu 24V, 2A, Baterii 12V, 4A, Placă de aluminiu, Mănușă, Module Adxl 335, Roți pentru scaune cu rotile, Scaun cu șuruburi pentru fixare, 12V, 5V IC regulator.

Pasul 1: DIAGRAMA BOCK

Diagrama bloc constă din unitatea senzorului, sursa de alimentare, Arduino, releu, LCD și motoare. Arduino are intrări din mecanismul automat al centurii de siguranță pentru detectarea centurii de siguranță purtate de utilizator sau nu. Când utilizatorul poartă centura de siguranță, Arduino simte și pornește sistemul. Apoi este afișat mesajul de întâmpinare și utilizatorul a cerut să selecteze modul de operare. Există trei moduri de funcționare și sunt selectate prin comutatoare manuale. Odată selectat modul, acesta începe să sesizeze schimbarea ieșirii senzorului accelerometrului și modifică corespunzător semnalul de intrare pentru releu de către Arduino. Pe baza semnalului Arduino, releul acționează motorul într-o anumită direcție până când Arduino schimbă intrarea releului. Senzorul cu ultrasunete este utilizat pentru a măsura distanța obstacolului în apropierea scaunului cu rotile, aceste informații sunt afișate pe ecranul LCD și stocate în Arduino pentru frânare. Când distanța este mai mică de 20 cm, Arduino generează un semnal de frânare pentru releu și oprește mișcarea scaunului cu rotile. Există două surse de alimentare utilizate pentru Arduino și alimentare cu motor, Arduino are o sursă de 5v, iar motorul are o sursă de 24v.

Pasul 2: DEZVOLTAREA CADRULUI DE FOND

Dezvoltarea pornirii scaunului cu rotile de la asamblarea cadrului mecanic. O placă din acril sau lemn poate fi utilizată pentru cadrul inferior al scaunului cu rotile. Apoi, placa este tăiată în dimensiunea cadrului de 24 * 36 inch, 24 inch este lungime și 36 inch sunt lățimea cadrului.

Pasul 3: MONTAREA MOTORULUI PE CADRU

Motorul este montat pe placa cadrului cu ajutorul suportului L. Lăsând spațiu de 2 inci pe lungime și găuriți pentru montarea motorului. Când găurirea este terminată, așezăm consola L și începem să punem un șurub și apoi fixăm motorul prin corpul arborelui înșurubabil. După aceea, firele sunt prelungite prin conectarea altor fire de extensie și conectarea la ieșirea releu.

Pasul 4: MONTAREA SCAUNULUI PE CADRU

Un scaun cu patru picioare este folosit pentru a face sistemul mai stabil în timpul funcționării pe șosea. Aceste margini ale picioarelor sunt găurite cu gaură și așezate pe cadru, iar găurirea se face și pe cadru. După ce scaunul este fixat pe un cadru cu șurub cu șurub.

Pasul 5: MONTAJUL COMUTATORULUI DE ALIMENTARE ȘI LCD PE MÂNĂ REST PAD DE SCAUN

Un comutator de alimentare este utilizat pentru a furniza alimentarea motorului și, dacă se întâmplă un scurtcircuit, opriți alimentarea sistemului prin acest comutator. Aceste comutatoare și LCD sunt fixate mai întâi pe o placă de lemn și apoi se fixează pe suportul de repaus al scaunului prin gaura de foraj și apoi fixarea acestuia cu un șurub.

Pasul 6: MONTAREA MECANISMULUI centurii de siguranță

Pentru construirea unui mecanism de centură de siguranță, se utilizează secțiunea mânerului din aluminiu și se îndoaie peste o margine. Se utilizează două mânere și se folosește o centură de nailon și fixată în poziția umărului scaunului. Mânerul este fixat pe marginea scaunului scaunului.

Pasul 7: MONTAREA SENZORULUI ULTRASONIC

Doi senzori cu ultrasunete sunt utilizați pentru măsurarea distanței înainte și înapoi. Acestea sunt fixate la marginea centrală a unui scaun cu rotile cu șurub.

Pasul 8: MONTAREA PODULUI DE PODE DE PICIU

Două plăci de lemn de dimensiuni 2 * 6 inch sunt utilizate pentru tamponul de sprijinire a picioarelor. Acestea sunt fixate pe marginea scaunului cu rotile în poziție în formă de V.

Pasul 9: PUNEREA ÎN APLICARE A MATERIALULUI HARDWARE

Centura de siguranță automată și butonul pe bază de mănuși au folosit conceptul de scurtcircuit și conectat la 5v. Ecranul LCD este conectat la Arduino Nano în modul de interfață pe 4 biți și va afișa un mesaj de bun venit la începutul unui scaun cu rotile. După acest mod, selectarea scaunului cu rotile se face folosind butonul mănuși. Mănușile sunt conectate la 0, 1, 2, 3 pini Arduino, iar accelerometrul este conectat la A0, A1 al Arduino. Când accelerometrul este înclinat, accelerația este convertită în tensiunile axei X și a axelor Y. Pe baza acestuia se face mișcarea unui scaun cu rotile. Direcția de accelerație este convertită în mișcarea scaunului cu rotile cu ajutorul unui releu conectat la 4, 5, 6, 7 pini de Arduino și este conectat într-un mod în care semnalul este convertit în mișcarea în 4 direcții a scaunului cu rotile ca înainte, înapoi, stânga, dreapta. Motorul DC este conectat direct la releu fără conexiune, conexiune deschisă, terminal comun. Pinul de declanșare cu ultrasunete este conectat la pinul 13 al Arduino, iar ecoul este conectat la 10, 11 pinul Arduino. Este folosit pentru frânarea automată atunci când este detectat un obstacol în intervalul de 20 cm și afișează distanța pe ecranul LCD. Pinii de date LCD sunt conectați la A2, A3, A4, A5 și pinul de activare este conectat la 9 pin, selectarea registrului este conectată la pinul 10

Pasul 10: ALGORITM

Funcționarea fluxului algoritmic al scaunului cu rotile se face în modul următor

1. Începeți prin conectarea sursei de alimentare de 24 V și 5 V.

2. Conectați centura de siguranță, dacă nu este conectată, mergeți la 16.

3. Verificați dacă accelerometrul este în stare stabilă?

4. Porniți comutatorul de alimentare al motorului.

5. Selectați modul de funcționare prin butonul mănușă, procesorul se execută pe 6, 9, 12 și dacă nu este selectat, mergeți la 16.

6. Modul 1 selectat, apoi

7. Mutați accelerometrul în direcția în care dorim să deplasăm scaunul cu rotile.

8. Accelerometrul își mișcă sau înclină poziția, astfel dă semnalul analogic către Arduino și îl convertește necorespunzător

nivel digital, astfel încât să mișcați motoarele scaunului cu rotile.

9. Modul 2 selectat, apoi

10. Pe baza mănușii butonul este apăsat în direcția, vrem să mutăm scaunul cu rotile.

11. Arduino simte schimbarea în modul de comutare a mănușii pornit / oprit și îl transformă la un nivel digital inadecvat, astfel încât să miște motoarele scaunului cu rotile.

12. Modul 3 selectat, apoi

13. Mutați accelerometrul în direcția în care dorim să deplasăm scaunul cu rotile.

14. Accelerometrul își mișcă sau înclină poziția, astfel dă un semnal analogic către Arduino și îl convertește

nivel digital adecvat și verificați distanța diferențială cu ultrasunete.

15. Senzorii cu ultrasunete sunt folosiți pentru a detecta obstacolul. Dacă este detectat vreun obstacol, atunci acesta

dă semnalul către Arduino și aplică frânarea și va opri motoarele.

16. Scaunul cu rotile este în poziția de repaus.

17. Scoateți centura de siguranță.

Pasul 11: Cod

Pasul 12: Testarea finală

S-au depus eforturi pentru ca sistemul să fie compact și portabil, au fost utilizate fire minime și acest lucru reduce complexitatea sistemului. Arduino este inima sistemului și, prin urmare, trebuie să fie programat corect. Au fost testate diferite gesturi și ieșirile au fost studiate pentru a verifica dacă semnalul corect este trimis la releu. Modelul de scaun cu rotile funcționează pe relee de comutare și motoare cu un senzor accelerometru plasat pe mâna pacientului. Arduino cu accelerometrul este utilizat pentru a trimite semnal de înclinare către scaunul cu rotile în termeni de mișcare, adică stânga sau dreapta, față sau spate. Aici releul acționează ca un circuit de comutare. Conform operației de releu, scaunul cu rotile se va deplasa în acea direcție corespunzătoare. Interfața corectă a tuturor componentelor conform schemei de circuite ne oferă circuite hardware pentru prototipul scaunului cu rotile cu control bazat pe mână și control pe bază de mănuși cu frânare automată pentru siguranța pacienților.

Pasul 13: CONCLUZIE

Am implementat un scaun cu rotile automat, care are diverse avantaje. Funcționează în trei moduri diferite, adică modul manual, accelerometru și accelerometru cu modul de frânare. De asemenea, există doi senzori cu ultrasunete care măresc precizia scaunului cu rotile și asigură frânarea automată. Acest scaun cu rotile este economic și poate fi accesibil pentru oamenii obișnuiți. Odată cu dezvoltarea acestui proiect, acesta poate fi implementat cu succes pe o scară mai mare pentru persoanele cu handicap. Costul redus al asamblării îl face într-adevăr un bonus pentru publicul larg. De asemenea, putem adăuga noi tehnologii în acest scaun cu rotile. Din rezultatele obținute mai sus, concluzionăm că dezvoltarea tuturor celor trei moduri de control ale unui scaun cu rotile este testată și funcționează satisfăcător într-un mediu interior cu asistență minimă pentru persoana cu dizabilități fizice. Are un răspuns bun la accelerometru care activează motoarele conectate la roțile scaunului. Viteza și distanța parcurse de un scaun cu rotile pot fi îmbunătățite și mai mult dacă sistemul de angrenaje conectat la motoare este înlocuit de o manivelă și pinion care are o frecare mai mică și uzură mecanică. Costul de funcționare al acestui sistem este mult mai mic în comparație cu alte sisteme utilizate în același scop.