כיסא גלגלים מבוסס מד תאוצה לאנשים עם מוגבלות פיזית: 13 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:12

במדינה שלנו המונה 1.3 מיליארד אוכלוסיות, עדיין יש לנו יותר מ -1% אוכלוסיית קשישים או נכים, הזקוקים לתמיכה בניידות אישית. מטרת הפרויקט שלנו היא לענות על דרישות הניידות שלהם בעזרת טכנולוגיה חכמה. הבעיה איתם היא שעצמות הרגליים שלהן נחלשות או נופלות עקב תאונה וגורמות לכאבים תוך כדי תנועה, ולכן אנו משתמשים בתנועות היד או הטיית ראש כדי להזיז כיסא גלגלים. הטייה מורגשת על ידי מד תאוצה ומתפתח מתח שווה, המתח הזה מורגש על ידי ארדואינו וממיר אותם לאות שווה לממסר. בהתבסס על האות Arduino, הממסר מניע את המנוע המתאים. תנועת המנוע גורמת לכיסא הגלגלים לנוע בכיוון מסוים. זה נותן תכונות למשתמש לשלוט בתנועת כיסא הגלגלים ביד או בהטיית ראש. השתמשנו בחיישן החכם הקולי כדי לשלוט בבלימת כיסא הגלגלים בהתאם למרחק בין כיסא הגלגלים למכשולים. אם מרחק ההפרש קטן מ- 20 ס מ אז ארדואינו שולח אות בלימה לממסר ועצירת מנוע, הדבר מוריד את המהירות ולאחר 2-3 שניות כיסא הגלגלים סוף סוף מקבל עצירה. זה עוזר למשתמש מתאונה גדולה וקטנה בכביש, בעזרת טכניקות חכמות. LCD מציג את מרחק ההבדל קדימה ואחורה בתצוגה עבור המשתמש. תכונות אלה הופכות את כסא הגלגלים לפשוט, בטוח וחכם למשתמש.

רכיבים נדרשים:

ארדואינו ננו, ממסר 5V, לוח עץ להרכבה מכנית, מנוע 4 הילוכים DC 24V, 2A, סוללות 12V, 4A, צלחת אלומיניום, כְּפָפָה, מודולים של Adxl 335, גלגלים לכיסא גלגלים, כיסא עם ברגים לתיקון, 12V, 5V רגולטור IC.

שלב 1: תרשים BOCK

תרשים הבלוק מורכב מיחידת החיישנים, ספק הכוח, Arduino, ממסר, LCD ומנועים. ל- Arduino יש כניסות ממנגנון חגורת הבטיחות האוטומטי לזיהוי חגורת הבטיחות על ידי המשתמש או לא. כאשר המשתמש חגור חגורת בטיחות, ארדואינו מרגיש ומדליק את המערכת. לאחר מכן מוצגת הודעת קבלת הפנים והמשתמש ביקש לבחור את אופן הפעולה. ישנם שלושה מצבי פעולה ונבחרים על ידי מתגים ידניים. לאחר שנבחר המצב אז הוא מתחיל לחוש את השינוי בפלט של חיישן מד התאוצה ומשנה בהתאם את אות הכניסה לממסר של Arduino. בהתבסס על האות Arduino, הממסר מניע את המנוע לכיוון מסוים עד שהארדואינו משנה את קלט הממסר. החיישן הקולי משמש למדידת מרחק המכשול ליד כיסא הגלגלים, מידע זה מוצג על LCD ומאוחסן בארדואינו לצורך בלימה. כאשר המרחק קטן מ -20 ס מ, Arduino יוצר אות בלימה לממסר והוא עוצר את תנועת כיסא הגלגלים. יש שני אספקת חשמל המשמשים לאספקת Arduino ומנועים, ל- Arduino יש אספקה של 5v ולמנוע יש אספקה של 24v.

שלב 2: פיתוח מסגרת תחתונה

פיתוח התחלה של כיסא גלגלים מהרכבת מסגרות מכניות. ניתן להשתמש בלוח אקרילי או עץ למסגרת התחתונה של כיסא הגלגלים. אז הלוח נחתך בגודל מסגרת של 24 * 36 אינץ ', 24 אינץ' הוא אורך ו 36 אינץ 'הוא רוחב המסגרת.

שלב 3: הרכבת מנוע על מסגרת

המנוע מותקן על לוח מסגרת בעזרת סוגר L. על ידי השארת שטח של 2 אינץ 'בצד האורך וחור המקדחה להתקנת המנוע. כאשר הקידוח מסתיים אז אנו ממקמים את סוגר ה- L ומתחילים לשים בורג ולאחר מכן מתקנים את המנוע על ידי גוף הפיר הבורג שלו. לאחר מכן חוטים מורחבים על ידי חיבור חוט הארכה אחר וחיבורו לפלט ממסר.

שלב 4: הרכבת כיסא על מסגרת

כיסא בעל ארבע רגליים משמש כדי להפוך את המערכת ליציבה יותר במהלך ההפעלה על הכביש. קצה הרגליים הללו נקדח עם חור ומקום על המסגרת וקידוח נעשה גם על המסגרת. לאחר כיסא זה קבוע על מסגרת באמצעות בורג בורג.

שלב 5: העברת מתג חשמל ותצוגת LCD על כרית כיסא היד

מתג אספקת חשמל משמש לאספקת המנוע ואם קורה קצר כלשהו, כבה את אספקת המערכת באמצעות מתג זה. מתגים אלה ו- LCD נקבעים תחילה על לוח עץ ולאחר מכן מתקנים על כרית המנוחה של הכיסא על ידי קידוח חור ולאחר מכן מתקנים אותו באמצעות בורג בורג.

שלב 6: הרכבה של מנגנון חגורות הבטיחות

לבניית מנגנון חגורת בטיחות, נעשה שימוש בקטע ידית אלומיניום ומתכופף על קצה. משתמשים בשתי ידיות וחגורת ניילון משמשת ומתקנת במיקום כתף הכסא. הידית קבועה בקצה הישיבה של הכיסא.

שלב 7: הרכבת חיישן אולטראסוני

שני חיישנים קוליים משמשים למדידת מרחק קדימה ואחורה. הם קבועים בקצה המרכזי של כיסא גלגלים עם בורג.

שלב 8: הרכבת רפידת משענת הרגליים

שני לוחות עץ בגודל 2 * 6 אינץ 'משמשים למשטח למנוחת רגליים. אלה קבועים על קצה כיסא הגלגלים במצב צורת v.

שלב 9: יישום כלי גלגלים

כפתור אוטומטי על בסיס חגורת בטיחות וכפפה בשימוש בקונספט קצר וחיבור ל- 5v. ה- LCD מחובר ל- Arduino Nano במצב ממשק 4 סיביות והוא יציג הודעה מבורכת על התחלת כיסא גלגלים. לאחר מצב זה בחירת כיסא גלגלים נעשית באמצעות כפתור כפפות. הכפפות מחוברות ל- 0, 1, 2, 3 פינים של Arduino ומד התאוצה מחובר ל- A0, A1 של Arduino. כאשר מד התאוצה מוטה, ההאצה מומרת למתח של ציר ה- X וציר ה- Y. על בסיסו מתבצעת תנועת כיסא גלגלים. כיוון האצה מומר לתנועה של כיסא גלגלים בעזרת ממסר המחובר ל -4, 5, 6, 7 סיכות של Arduino והוא מחובר באופן שהאות הופך לתנועה לכיוון 4 של כיסא גלגלים כמו קדימה, אחורה, שמאלה, ימין. מנוע DC מחובר ישירות לממסר ללא חיבור, חיבור פתוח, מסוף משותף. סיכת ההדק האולטראסאונית מחוברת לסיכה מספר 13 של Arduino והד מחובר ל- 10, 11 פינים של Arduino. הוא משמש לבלימה אוטומטית כאשר מכשול מתגלה בטווח של 20 ס מ והוא מציג את המרחק על LCD. סיכות נתוני LCD מחוברות ל- A2, A3, A4, A5 וסיכת ההפעלה מחוברת ל- 9 פינים, הרשמה בחירה מחוברת לסיכה מספר 10

שלב 10: אלגוריתם

פעולת זרימת האלגוריתם של כיסא גלגלים נעשית באופן הבא

1. התחל בחיבור ספק הכוח של 24 וולט ו -5 וולט.

2. חבר את חגורת הבטיחות, אם אינו מחובר, עבור אל 16.

3. בדוק אם מד התאוצה במצב יציב?

4. הפעל את מתג אספקת המנוע.

5. בחר את אופן הפעולה על ידי כפתור כפפה, המעבד יבצע על 6, 9, 12 ואם לא נבחר אז עבור אל 16.

6. לאחר מכן נבחר מצב 1

7. הזז את מד התאוצה לכיוון שאנו רוצים להזיז את כיסא הגלגלים.

8. מד תאוצה נע או מטה את מיקומו ובכך נותן את האות האנלוגי לארדואינו והופך אותו לבלתי הולם

ברמה דיגיטלית, כדי להזיז את מנועי כיסא הגלגלים.

9. לאחר מכן נבחר מצב 2

10. על סמך לחיצה על כפתור הכפפה לכיוון, אנו רוצים להזיז את כיסא הגלגלים.

11. חושי ארדואינו משתנים במצב הפעלה/כיבוי של כפפות הכפפות והופכים אותו לרמה דיגיטלית בלתי הולמת, כדי להניע את מנועי כיסא הגלגלים.

12. לאחר מכן נבחר מצב 3

13. הזז מד תאוצה בכיוון שאנו רוצים להזיז את כיסא הגלגלים.

14. מד תאוצה זז או הטה את מיקומו ובכך נותן אות אנלוגי לארדואינו והמיר אותו

ברמה הדיגיטלית המתאימה, ובדוק אם יש מרחק הפרש קולי.

15. חיישנים אולטראסוניים משמשים לאיתור המכשול. אם מתגלה מכשול כלשהו אז הוא

נותן את האות ל- Arduino והוא מפעיל פעולת בלימה ויעצור את המנועים.

16. כיסא הגלגלים נמצא במצב מנוחה.

17. הסר את חגורת הבטיחות.

שלב 11: קוד

שלב 12: בדיקה אחרונה

נעשו מאמצים להפוך את המערכת לקומפקטית ולבישה, נעשה שימוש בחוטי מינימום וזה מפחית את מורכבות המערכת. הארדואינו הוא לב המערכת ולכן צריך לתכנת אותו כראוי. מחוות שונות נבדקו והפלטים נחקרו כדי לבדוק אם האות הנכון נשלח לממסר. דגם כסא הגלגלים עובד על ממסרי המיתוג והמנועים עם חיישן מד תאוצה המונח על ידו של המטופל. Arduino עם מד התאוצה משמש לשליחת אות הטיה לכיסא הגלגלים מבחינת תנועה כלומר שמאל או ימין, קדמי או אחורי. כאן ממסר משמש כמעגל מיתוג. על פי פעולת הממסר, כיסא הגלגלים ינוע בכיוון המתאים. הממשק הנכון של כל הרכיבים על פי תרשים המעגלים נותן לנו מעגלי חומרה לכיסא גלגלים אב טיפוס עם מחווה מבוססת יד ושליטה על כפפות עם בלימה אוטומטית לבטיחות החולים.

שלב 13: סיכום

יישמנו כיסא גלגלים אוטומטי, שיש לו יתרונות שונים. הוא פועל בשלושה מצבים שונים כלומר מצב ידני, מד תאוצה ומד תאוצה עם מצב בלימה. כמו כן, ישנם שני חיישנים אולטראסוניים המגדילים את הדיוק של כיסא הגלגלים ומספקים בלימה אוטומטית. כסא גלגלים זה חסכוני ויכול להיות זול לאנשים רגילים. עם פיתוח פרויקט זה, ניתן ליישם אותו בהצלחה בקנה מידה גדול יותר עבור אנשים עם מוגבלויות. העלות הנמוכה של ההרכבה הופכת אותו באמת לבונוס לציבור הרחב. אנו יכולים גם להוסיף טכנולוגיה חדשה בכיסא גלגלים זה. מהתוצאות שהושגו לעיל, אנו מסיקים כי המפותח מכל שלושת מצבי הבקרה של כיסא גלגלים נבדק ועובד בצורה משביעת רצון בסביבה פנימית עם מינימום סיוע לאדם הנכה פיזית. יש לו תגובה טובה למד התאוצה המפעיל את המנועים המחוברים לגלגלי הכסא. ניתן לשפר עוד יותר את המהירות והמרחק המכוסה על ידי כיסא גלגלים אם מערכת ההילוכים המחוברת למנועים מוחלפת במפרק כננת ואחיזה בעל פחות חיכוך ובלאי מכני. עלות הפעולה של מערכת זו נמוכה בהרבה בהשוואה למערכות אחרות המשמשות לאותה מטרה.