Kiihtyvyysmittaripohjainen pyörätuoli liikuntarajoitteisille: 13 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:00

Maassamme, jossa on 1,3 miljardia väestöä, on edelleen yli 1% väestöstä vanhuksia tai vammaisia, jotka tarvitsevat tukea henkilökohtaiseen liikkuvuuteen. Projektimme tavoitteena on täyttää heidän liikkuvuusvaatimukset älykkäällä tekniikalla. Heidän ongelmansa on, että heidän jalkojensa luut heikkenevät tai saavat tauon onnettomuuden vuoksi ja aiheuttavat kipua liikkuessaan, joten käytämme pyörätuolia liikuttamalla käsiä tai päätä. Kallistus tunnistetaan kiihtyvyysmittarilla ja kehitetään vastaava jännite, jonka jännitteen Arduino havaitsee ja muuntaa ne vastaavaksi signaaliksi releelle. Arduino -signaalin perusteella rele käyttää vastaavaa moottoria. Moottorin liike saa pyörätuolin liikkumaan tiettyyn suuntaan. Näin käyttäjä voi hallita pyörätuolin liikettä käsin tai pään kallistustoiminnolla. Olemme käyttäneet ultraäänitunnistinta ohjaamaan pyörätuolin jarrutusta pyörätuolin ja esteiden välisen etäisyyden perusteella. Jos etäisyys on alle 20 cm, Arduino lähettää jarrutussignaalin releelle ja moottorin pysäytykselle, mikä vähentää nopeutta ja 2-3 sekunnin kuluttua pyörätuoli pysähtyy. Tämä auttaa käyttäjää suurista ja pienistä onnettomuuksista tiellä älykkäiden tekniikoiden avulla. Nestekidenäytössä näkyy käyttäjän välinen etäisyys eteen- ja taaksepäin. Nämä ominaisuudet tekevät pyörätuolista yksinkertaisen, turvallisen ja älykkään käyttäjän kannalta.

Tarvittavat komponentit:

Arduino nano, Rele 5V, Puulevy mekaaniseen kokoonpanoon, 4 DC -vaihteisto 24V, 2A, Paristot 12V, 4A, Alumiinilevy, Käsine, Adxl 335 -moduulit, Pyörätuolin pyörät, Tuoli kiinnitysruuveilla, 12V, 5V säätimen IC.

Vaihe 1: BOCK DIAGRAM

Lohkokaavio koostuu anturiyksiköstä, virtalähteestä, Arduinosta, releestä, nestekidenäytöstä ja moottoreista. Arduinolla on tulot automaattisesta turvavyömekanismista, joka havaitsee, että käyttäjä käyttää turvavyötä tai ei. Kun käyttäjä käyttää turvavyötä, Arduino tunnistaa ja käynnistää järjestelmän. Sitten tervetuloviesti näytetään ja käyttäjää pyydetään valitsemaan toimintatapa. Toimintatiloja on kolme ja ne valitaan käsikytkimillä. Kun tila on valittu, se alkaa havaita muutoksen kiihtyvyysmittarin anturin ulostulossa ja muuttaa vastaavasti Arduinon releen tulosignaalia. Arduino -signaalin perusteella rele ajaa moottoria tiettyyn suuntaan, kunnes Arduino muuttaa releen tuloa. Ultraäänianturia käytetään esteen etäisyyden mittaamiseen pyörätuolin lähellä, nämä tiedot näytetään nestekidenäytössä ja tallennetaan Arduinossa jarrutusta varten. Kun etäisyys on alle 20 cm, Arduino antaa releelle jarrutussignaalin ja pysäyttää pyörätuolin liikkeen. Arduinolle ja moottorilähteelle on kaksi virtalähdettä, Arduinolla on 5 voltin jännite ja moottorilla on 24 voltin jännite.

Vaihe 2: ALA KEHYN KEHITTÄMINEN

Pyörätuolin kehittäminen mekaanisesta runkokokoonpanosta. Pyörätuolin alakehykseen voidaan käyttää akryyli- tai puulevyä. Sitten levy leikataan kehyksen kokoon 24 * 36 tuumaa, 24 tuumaa on pituus ja 36 tuumaa ovat kehyksen leveys.

Vaihe 3: MOOTTORIN ASENNUS RUNKOON

Moottori on asennettu runkolevylle L -kiinnityksen avulla. Jätä 2 tuuman tila pituussivulle ja poraa reikä moottorin kiinnittämistä varten. Kun poraus on päättynyt, aseta L-kiinnike ja aloita ruuvin kiinnitys ja kiinnitä sitten moottori sen ruuvattavasta akselirungosta. Tämän jälkeen johdot pidennetään yhdistämällä toinen jatkojohto ja kytkemällä se relelähtöön.

Vaihe 4: TUOLIN ASENNUS RUNKOON

Neljän jalan tuolia käytetään parantamaan järjestelmän vakautta tieliikenteessä. Nämä jalkojen reunat on porattu reiällä ja asetettu runkoon ja poraus tehdään myös runkoon. Tämän jälkeen tuoli kiinnitetään runkoon ruuvipultilla.

Vaihe 5: VIRRANKYTKIMEN JA LCD -TIETON ASENTAMINEN TUOLILLE

Virtalähdekytkintä käytetään moottorin syöttämiseen ja jos oikosulku tapahtuu, katkaise järjestelmän syöttö tällä kytkimellä. Nämä kytkimet ja nestekidenäyttö kiinnitetään ensin puulevyyn ja kiinnitetään sitten tuolin lepolevyyn poraamalla reikä ja kiinnittämällä se sitten ruuvipultilla.

Vaihe 6: TURVAVYÖMEKANISMIN ASENNUS

Turvavyömekanismin rakentamiseen käytetään alumiinikahvaosaa, joka taipuu reunan yli. Käytetään kahta kahvaa ja nylonhihnaa, joka on kiinnitetty tuolin olkapäähän. Kahva on kiinnitetty tuolin istuimen reunaan.

Vaihe 7: ULTRASONISEN ANTURIN ASENNUS

Kahta ultraäänianturia käytetään eteenpäin- ja taaksepäin etäisyyden mittaamiseen. Ne on kiinnitetty pyörätuolin keskireunaan ruuvilla.

Vaihe 8: JALKATASON ASENNUS

Kaksi puulevyä, joiden koko on 2 * 6 tuumaa, käytetään jalkatuessa. Ne on kiinnitetty pyörätuolin reunaan v -asennossa.

Vaihe 9: PYÖRÄTUOLIN LAITTEISTON TOTEUTUS

Automaattinen turvavyö- ja käsinepohjainen painike käytti oikosulkukonseptia ja oli kytketty 5 volttiin. Nestekidenäyttö on liitetty Arduino Nano -laitteeseen 4-bittisessä liitäntätilassa, ja se näyttää tervetuloviestin pyörätuolin alkaessa. Tämän jälkeen pyörätuolin valinta tehdään käsinepainikkeella. Käsineet on kytketty Arduinon 0, 1, 2, 3 -nastaiseen ja kiihtyvyysanturi Arduinon A0, A1 -liitäntään. Kiihtyvyysmittaria kallistettaessa kiihtyvyys muutetaan X- ja Y-akselin jännitteiksi. Sen perusteella pyörätuolin liike suoritetaan. Kiihtyvyyssuunta muunnetaan pyörätuolin liikkeeksi Arduinon 4, 5, 6, 7 nastaan kytketyn releen avulla ja kytketään siten, että signaali muuttuu pyörätuolin nelisuuntaiseksi liikkeeksi, kuten eteen, taakse, vasemmalle, oikein. DC -moottori on kytketty suoraan releeseen ilman yhteyttä, avoin liitäntä, yhteinen liitin. Ultraäänen liipaisintappi on kytketty Arduinon nastaan 13 ja kaiku on kytketty Arduinon 10, 11 -nastaiseen. Sitä käytetään automaattiseen jarrutukseen, kun este havaitaan 20 cm: n alueella ja se näyttää etäisyyden nestekidenäytössä. Nestekidenäytön nastat on liitetty A2, A3, A4, A5 ja sallintatappi on kytketty 9 -nastaiseen, rekisterin valinta on kytketty nastaan 10

Vaihe 10: ALGORITHM

Pyörätuolin algoritmivirtaustoiminto suoritetaan seuraavasti

1. Aloita kytkemällä 24 V ja 5 V virtalähde.

2. Liitä turvavyö, jos sitä ei ole kytketty, siirry kohtaan 16.

3. Tarkista, onko kiihtyvyysanturi vakaa?

4. Kytke moottorin syöttökytkin päälle.

5. Valitse toimintatapa käsinepainikkeella, suoritin suorittaa 6, 9, 12 ja jos ei ole valittu, siirry kohtaan 16.

6. Tila 1 on valittu

7. Siirrä kiihtyvyysmittaria suuntaan, johon haluamme siirtää pyörätuolia.

8. Kiihtyvyysmittari siirtää tai kallistaa asentoaan ja antaa siten analogisen signaalin Arduinolle ja muuntaa sen sopimattomaksi

digitaalinen taso, jotta pyörätuolin moottorit voivat liikkua.

9. Tila 2 on valittu

10. Sen perusteella, että käsinepainiketta painetaan suuntaan, haluamme siirtää pyörätuolia.

11. Arduino tunnistaa hansikaskytkimen tilan muutoksen päälle/pois ja muuttaa sen sopimattomaksi digitaaliseksi tasoksi pyörätuolin moottoreiden liikuttamiseksi.

12. Tila 3 on valittu

13. Siirrä kiihtyvyysanturia suuntaan, johon haluamme siirtää pyörätuolia.

14. Kiihtyvyysmittari siirtää tai kallistaa asentoa ja antaa siten analogisen signaalin Arduinolle ja muuntaa sen sisään

sopiva digitaalinen taso ja tarkista ultraäänietäisyysetäisyys.

15. Esteen havaitsemiseen käytetään ultraääni -antureita. Jos este havaitaan, se havaitaan

antaa signaalin Arduinolle ja se jarruttaa ja pysäyttää moottorit.

16. Pyörätuoli on lepoasennossa.

17. Irrota turvavyö.

Vaihe 11: Koodi

Vaihe 12: Lopullinen testaus

Järjestelmästä yritettiin tehdä kompakti ja puettava, vähimmäislankoja on käytetty, mikä vähentää järjestelmän monimutkaisuutta. Arduino on järjestelmän sydän, ja siksi se on ohjelmoitava oikein. Eri eleitä testattiin ja lähdöt tutkittiin tarkistaakseen, lähetetäänkö oikea signaali releelle. Pyörätuolimalli toimii kytkentäreleissä ja moottoreissa, joissa potilaan käteen on asetettu kiihtyvyysanturianturi. Kiihtyvyysmittarilla varustettua Arduinoa käytetään kallistussignaalin lähettämiseen pyörätuoliin liikkeen suhteen, ts. Vasemmalle tai oikealle, eteen tai taakse. Tässä rele toimii kytkentäpiirinä. Reletoiminnon mukaan pyörätuoli liikkuu samaan suuntaan. Kaikkien komponenttien asianmukainen liitäntä piirikaavion mukaisesti antaa meille pyörätuolin prototyyppilaitteiston, jossa on käsin tehty ele ja käsinepohjainen ohjaus ja automaattinen jarrutus potilaiden turvallisuuden vuoksi.

Vaihe 13: PÄÄTELMÄ

Olimme ottaneet käyttöön automaattisen pyörätuolin, jolla on useita etuja. Se toimii kolmessa eri tilassa eli manuaalisessa tilassa, kiihtyvyysmittarissa ja jarrutustilassa olevassa kiihtyvyysmittarissa. Lisäksi on kaksi ultraäänianturia, jotka parantavat pyörätuolin tarkkuutta ja tarjoavat automaattisen jarrutuksen. Tämä pyörätuoli on taloudellinen ja voi olla edullinen tavallisille ihmisille. Tämän hankkeen kehittämisen myötä se voidaan toteuttaa menestyksekkäästi laajemmassa mittakaavassa vammaisille. Kokoonpanon alhaiset kustannukset tekevät siitä todella bonuksen suurelle yleisölle. Voimme myös lisätä uutta tekniikkaa tähän pyörätuoliin. Edellä saaduista tuloksista päättelemme, että kaikkien kolmen pyörätuolin ohjaustavan kehitetty on testattu ja toimii tyydyttävästi sisätiloissa ilman fyysistä vammaa. Se reagoi hyvin kiihtyvyysmittariin, joka aktivoi tuolin pyöriin kytketyt moottorit. Pyörätuolin nopeutta ja matkaa voidaan parantaa entisestään, jos moottoriin kytketty vaihteisto korvataan kammella ja hammaspyörän liitoksella, jossa on vähemmän kitkaa ja mekaanista kulumista. Tämän järjestelmän käyttökustannukset ovat paljon alhaisemmat verrattuna muihin samaan tarkoitukseen käytettäviin järjestelmiin.