Kiirendusmõõturil põhinev ratastool füüsilise puudega inimestele: 13 sammu

2025 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2025-01-23 14:40

Meie 1,3 miljardi elanikkonnaga riigis on meil endiselt üle 1% eakate või puudega inimeste elanikkonnast, kes vajavad isikliku liikuvuse toetamist. Meie projekti eesmärk on täita nende mobiilsusnõue nutika tehnoloogia abil. Nende probleem on see, et nende jalaluud muutuvad õnnetuse tõttu nõrgemaks või purunevad ja põhjustavad liikumisel valu, seega kasutame ratastooli liigutamiseks käte või pea kallutamise liigutusi. Kiirendusmõõtur tuvastab kalde ja arendab välja samaväärse pinge, mille Arduino tuvastab ja muudab need relee jaoks samaväärseks signaaliks. Arduino signaali põhjal juhib relee vastavat mootorit. Mootori liikumine põhjustab ratastooli liikumise teatud suunas. See annab kasutajale funktsioonid ratastooli liikumise juhtimiseks käsitsi või pea kallutamisega. Oleme kasutanud ultraheli nutikat andurit, et juhtida ratastooli pidurdamist ratastooli ja takistuste vahelise kauguse alusel. Kui vahe on väiksem kui 20 cm, saadab Arduino releele ja mootori seiskamisele pidurdussignaali, mis vähendab kiirust ja 2-3 sekundi pärast peatub ratastool lõpuks. See aitab nutikate tehnikate abil kasutajal liiklusõnnetuse korral liiklusõnnetusi vältida. LCD -ekraanil kuvatakse kasutaja jaoks kaugus edasi ja tagasi. Need funktsioonid muudavad ratastooli kasutajale lihtsaks, turvaliseks ja nutikaks.

Nõutavad komponendid:

Arduino nano, Relee 5V, Puitplaat mehaaniliseks kokkupanekuks, 4 alalisvoolumootor 24V, 2A, Patareid 12V, 4A, Alumiiniumist plaat, Kinnas, Adxl 335 moodulid, Ratastooli rattad, Kruvidega tool kinnitamiseks, 12V, 5V regulaatori IC.

1. samm: BOCK DIAGRAM

Plokkskeem koosneb andurist, toiteallikast, Arduino'st, releest, LCD -ekraanist ja mootoritest. Arduinol on automaatse turvavöö mehhanismi sisendid, mis võimaldavad tuvastada, kas kasutaja on turvavööd kandnud või mitte. Kui kasutaja kannab turvavööd, tunneb Arduino seda ja lülitab süsteemi sisse. Seejärel kuvatakse tervitusteade ja kasutajal palutakse valida töörežiim. Töörežiime on kolm ja need valitakse käsitsi lülititega. Kui režiim on valitud, hakkab see tajuma kiirendusmõõturi anduri väljundi muutust ja muudab vastavalt Arduino relee sisendsignaali. Arduino signaali põhjal juhib relee mootorit teatud suunas, kuni Arduino muudab relee sisendit. Ultraheli andurit kasutatakse ratastooli lähedal oleva takistuse kauguse mõõtmiseks, see teave kuvatakse LCD -ekraanil ja salvestatakse pidurdamiseks Arduinos. Kui vahemaa on väiksem kui 20 cm, genereerib Arduino releele pidurdussignaali ja see peatab ratastooli liikumise. Arduino ja mootoriga varustamiseks kasutatakse kahte toiteallikat, Arduino toiteallikaks on 5 V ja mootori toide on 24 V.

2. samm: RAAMI ARENG

Ratastooli arendamine algab mehaanilisest raami kokkupanekust. Ratastooli alumise raami jaoks võib kasutada akrüül- või puitplaati. Seejärel lõigatakse plaat raami suuruseks 24 * 36 tolli, 24 tolli on pikkus ja 36 tolli on raami laius.

3. samm: MOOTORI PAIGALDAMINE RAAMILE

Mootor paigaldatakse raamiplaadile L -kronsteini abil. Jättes ruumi 2 tolli pikkusele küljele ja puurides augu mootori paigaldamiseks. Kui puurimine on lõppenud, asetame L-kronsteini ja hakkame kruvi panema ning seejärel kinnitame mootori selle kruvivõlli kere külge. Pärast seda pikendatakse juhtmeid, ühendades teise pikendusjuhtme ja ühendades selle releeväljundiga.

4. samm: TOOLI RAAMILE PAIGALDAMINE

Süsteemi stabiilsemaks muutmiseks maanteel töötamise ajal kasutatakse nelja jalaga tooli. Nende jalgade serv puuritakse auguga ja asetatakse raamile ning puurimine toimub ka raami peal. Pärast seda kinnitatakse tool kruvipoldiga raamile.

Samm 5: TOITELÜLITI JA LCD -KINNITUS KÄSITUGA TOOLILE

Mootori toiteallikaks on toiteallikas ja lühise korral lülitage süsteem selle toite abil välja. Need lülitid ja vedelkristallekraan kinnitatakse esmalt puitplaadile ja seejärel tooli tugipadjale, puurides auku ja seejärel kruvipoldiga.

6. samm: Turvavöömehhanismi paigaldamine

Turvavöö mehhanismi ehitamiseks kasutatakse alumiiniumist käepidet ja see painutatakse üle serva. Kasutatakse kahte käepidet ja nailonrihma ning see kinnitatakse tooli õlaasendisse. Käepide on fikseeritud tooli istumisserva külge.

Samm 7: ULTRASONILISE ANDURI PAIGALDAMINE

Edasi- ja tagurpidi mõõtmiseks kasutatakse kahte ultraheliandurit. Need on kinnitatud kruviga ratastooli keskserva.

8. samm: JALGATUGU PADJA PAIGALDAMINE

Jalatugi jaoks kasutatakse kahte puitplaati suurusega 2 * 6 tolli. Need on fikseeritud ratastooli servale v -kujulises asendis.

9. samm: RATTATOOLI RIISTVARA RAKENDAMINE

Automaatse turvavöö ja kindapõhise nupu puhul kasutati lühise kontseptsiooni ja see ühendati 5v pingega. LCD on ühendatud Arduino Nanoga 4-bitises liideserežiimis ja see kuvab ratastooli käivitamisel tervitusteate. Pärast seda režiimi valitakse ratastool kinnaste nupu abil. Kindad on ühendatud Arduino 0, 1, 2, 3 tihvtiga ja kiirendusmõõtur on ühendatud Arduino A0, A1 -ga. Kiirendusmõõturi kallutamisel teisendatakse kiirendus X- ja Y-telje pingeks. Selle põhjal tehakse ratastooli liikumine. Kiirendussuund muudetakse ratastooli liikumiseks, kasutades releed, mis on ühendatud Arduino 4, 5, 6, 7 tihvtiga ja see on ühendatud viisil, mis muudab signaali ratastooli neljasuunaliseks liikumiseks, nagu edasi, tagasi, vasakule, õige. Alalisvoolumootor ühendatakse otse releega ilma ühenduseta, avatud ühendus, ühine klemm. Ultraheli käivitusnõel on ühendatud Arduino tihvtiga nr 13 ja kaja on ühendatud Arduino 10, 11 tihvtiga. Seda kasutatakse automaatseks pidurdamiseks, kui takistus tuvastatakse 20 cm ulatuses ja see kuvab kauguse LCD -ekraanil. LCD -andmeklapid on ühendatud A2, A3, A4, A5 -ga ja lubamisnõel on ühendatud 9 -kontaktilisega, registri valimine on ühendatud tihvtiga nr 10

10. samm: ALGORITHM

Ratastooli algoritmivoolu toimimine toimub järgmiselt

1. Alustage 24 V ja 5 V toiteallika ühendamisega.

2. Ühendage turvavöö, kui see pole ühendatud, minge punkti 16.

3. Kontrollige, kas kiirendusmõõtur on stabiilses seisukorras?

4. Lülitage mootori toitelüliti sisse.

5. Valige töörežiim kindanupu abil, protsessor käivitab nupud 6, 9, 12 ja kui pole valitud, siis minge 16 juurde.

6. Valitud on režiim 1

7. Liigutage kiirendusmõõturit selles suunas, kuhu tahame ratastooli liigutada.

8. Kiirendusmõõtur liigutab või kallutab oma asendit, annab analoogsignaali Arduinole ja muudab selle sobimatuks

digitaalsel tasemel, et ratastooli mootoreid liigutada.

9. Valitud on režiim 2

10. Põhineb kinda nuppu vajutatakse suunas, tahame ratastooli liigutada.

11. Arduino tunnetab kinda lülitusrežiimi sisse-/väljalülitamist ja muudab selle sobimatuks digitaalseks tasemeks, et ratastooli mootorid liikuda.

12. Valitud on režiim 3

13. Liigutage kiirendusmõõturit selles suunas, kuhu tahame ratastooli liigutada.

14. Kiirendusmõõtur liigutab või kallutab oma asendit, annab seega Arduinole analoogsignaali ja teisendab selle sisse

sobivat digitaalset taset ja kontrollige ultraheli erinevuste kaugust.

15. Takistuse tuvastamiseks kasutatakse ultraheli andureid. Kui avastatakse mõni takistus, siis see

annab signaali Arduinole ja see rakendab pidurdust ning peatab mootorid.

16. Ratastool on puhkeasendis.

17. Eemaldage turvavöö.

11. samm: kood

12. etapp: lõplik testimine

Püüti muuta süsteem kompaktseks ja kantavaks, kasutatud on minimaalseid juhtmeid ja see vähendab süsteemi keerukust. Arduino on süsteemi süda ja seetõttu tuleb see õigesti programmeerida. Testiti erinevaid žeste ja uuriti väljundeid, et kontrollida, kas releele saadetakse õige signaal. Ratastoolimudel töötab lülitusreleedel ja mootoritel, mille kiirendusmõõturi andur asetatakse patsiendi käele. Arduino koos kiirendusmõõturiga kasutatakse ratastoolile kaldesignaali edastamiseks liikumise mõttes, st vasakule või paremale, ette või taha. Siin toimib relee lülitusahelana. Vastavalt relee toimimisele liigub ratastool vastavas suunas. Kõikide komponentide nõuetekohane liides vastavalt skeemile annab meile ratastooli prototüübi riistvaralise skeemi, millel on käsitsi tehtud žest ja kindapõhine juhtimine koos automaatse pidurdamisega patsientide ohutuse tagamiseks.

13. samm: JÄRELDUS

Olime kasutusele võtnud automaatse ratastooli, millel on mitmeid eeliseid. See töötab kolmes erinevas režiimis, st käsitsi, kiirendusmõõtur ja pidurdusrežiimis. Lisaks on olemas kaks ultraheliandurit, mis suurendavad ratastooli täpsust ja tagavad automaatse pidurdamise. See ratastool on ökonoomne ja võib olla tavainimestele taskukohane. Selle projekti arendamisega saab seda edukalt rakendada ka puudega inimeste jaoks laiemas ulatuses. Kokkupaneku madalad kulud muudavad selle laiemale avalikkusele tõeliselt boonuseks. Sellesse ratastooli saame lisada ka uut tehnoloogiat. Ülaltoodud tulemuste põhjal järeldame, et ratastooli kõigi kolme juhtimisrežiimi väljatöötatud on testitud ja töötab rahuldavalt sisekeskkonnas, pakkudes füüsilise puudega inimesele minimaalset abi. See reageerib hästi kiirendusmõõturile, mis aktiveerib tooli ratastega ühendatud mootorid. Ratastooliga läbitud kiirust ja vahemaad saab veelgi parandada, kui mootoritega ühendatud hammasratas asendatakse vända ja hammasrattaga, millel on väiksem hõõrdumine ja mehaaniline kulumine. Selle süsteemi jooksvad kulud on võrreldes teiste samal eesmärgil kasutatavate süsteemidega palju madalamad.