Gyorsulásmérő alapú kerekesszék mozgássérültek számára: 13 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:40

Az 1,3 milliárd lakosú hazánkban még mindig több mint 1% -ban élnek idősek vagy fogyatékkal élők, akiknek szükségük van a személyes mobilitás támogatására. Projektünk célja, hogy intelligens technológiával kielégítse mobilitási követelményeiket. A probléma velük az, hogy a lábaik csontjai gyengülnek vagy megszakadnak egy baleset miatt, és fájdalmat okoznak mozgás közben, ezért kézzel vagy fejjel döntött mozdulatokkal mozgatjuk a kerekesszéket. A dőlést gyorsulásmérő érzékeli, és egyenértékű feszültséget alakít ki, ezt a feszültséget az Arduino érzékeli, és a relé egyenértékű jellé alakítja. Az Arduino jel alapján a relé hajtja a megfelelő motort. A motor mozgása hatására a kerekesszék egy bizonyos irányba mozog. Ez lehetővé teszi a felhasználó számára, hogy kézzel vagy fejbillentéssel irányítsa a kerekesszék mozgását. Az ultrahangos intelligens érzékelőt használtuk a kerekesszék fékezésének szabályozására a kerekesszék és az akadályok közötti távolság alapján. Ha a távolság kisebb, mint 20 cm, akkor az Arduino fékjelet küld a relének és a motor leállításának, ez csökkenti a sebességet, és 2-3 másodperc múlva a tolószék végre megáll. Ez intelligens technikák segítségével segíti a felhasználót egy kisebb -nagyobb balesetben az úton. Az LCD a felhasználó számára mutatja a távolságot előre és hátra a kijelzőn. Ezek a funkciók a kerekesszéket egyszerűvé, biztonságossá és intelligensé teszik a felhasználó számára.

Szükséges összetevők:

Arduino nano, Relé 5V, Falap mechanikai szereléshez, 4 egyenáramú hajtómotor 24V, 2A, Elemek 12V, 4A, Alumínium lemez, Kesztyű, Adxl 335 modulok, Kerekesszékes kerekek, Szék csavarokkal a rögzítéshez, 12V, 5V szabályozó IC.

1. lépés: TÖRTÉNŐ DIAGRAM

A blokkdiagram az érzékelőegységből, a tápegységből, az Arduino -ból, a reléből, az LCD -ből és a motorokból áll. Az Arduino rendelkezik bemenetekkel az automatikus biztonsági övmechanizmusból annak érzékelésére, hogy a felhasználó viseli -e a biztonsági övet, vagy sem. Amikor a felhasználó biztonsági övet visel, Arduino érzékeli és bekapcsolja a rendszert. Ezután megjelenik az üdvözlő üzenet, és a felhasználó felkéri az üzemmód kiválasztására. Három üzemmód létezik, és kézi kapcsolók választják ki. Miután kiválasztotta az üzemmódot, elkezdi érzékelni a gyorsulásmérő érzékelő kimenetének változását, és ennek megfelelően megváltoztatja az Arduino relé bemeneti jelét. Az Arduino jel alapján a relé hajtja a motort egy adott irányba, amíg az Arduino meg nem változtatja a relé bemenetét. Az ultrahangos érzékelőt a kerekesszék közelében lévő akadály távolságának mérésére használják, ez az információ megjelenik az LCD -n, és fékezés céljából tárolja az Arduino -ban. Ha a távolság kisebb, mint 20 cm, az Arduino fékjelet generál a reléhez, és leállítja a kerekesszék mozgását. Az Arduino és a motor ellátásához két tápegységet használnak, az Arduino tápellátása 5 V, a motor 24 V -os.

2. lépés: ALÁBAN A KERETFEJLESZTÉS

A kerekesszékindítás fejlesztése a mechanikus vázszerkezetből. A kerekesszék alsó keretéhez akril vagy fa deszkát lehet használni. Ezután a táblát 24 * 36 hüvelyk méretű keretre vágják, 24 hüvelyk hosszú és 36 hüvelyk a keret szélessége.

3. lépés: A MOTOR KERETRE SZERELÉSE

A motort a keretlapra szerelik az L konzol segítségével. Ha 2 hüvelyk helyet hagy a hosszú oldalon, és fúrjon lyukat a motor felszereléséhez. Amikor a fúrás befejeződött, helyezzük el az L konzolot és kezdjük el csavarni, majd rögzítsük a motort a csavaros tengelytestnél. Ezt követően a vezetékeket meghosszabbítják egy másik hosszabbító vezeték csatlakoztatásával és a relé kimenethez való csatlakoztatásával.

4. lépés: A SZÉK KERETRE SZERELÉSE

Négylábú széket használnak, hogy stabilabbá tegyék a rendszert közúti üzemeltetés közben. Ezeket a lábak szélét lyukkal fúrják, és a keretre helyezik, és a fúrást is a kereten végzik. Ezt követően a széket csavarral rögzítik a keretre.

5. lépés: A TÁPKAPCSOLÓ ÉS AZ LCD KEZELŐ SZERELÉSE A KÉZI SZÜNETTARTÓRA

Tápellátás kapcsoló szolgál a motor ellátására, és ha rövidzárlat történik, akkor kapcsolja ki a rendszer tápellátását ezzel a kapcsolóval. Ezeket a kapcsolókat és az LCD -t először egy fából készült táblára rögzítik, majd lyuk fúrásával rögzítik a szék pihenőpárnájára, majd csavarral rögzítik.

6. lépés: A BIZTONSÁGI ÖV MECHANIZMUS SZERELÉSE

A biztonsági övmechanizmus építéséhez alumínium fogantyú részt használnak, és hajlítják az élt. Két fogantyút használnak, és egy nylon övet használnak, és rögzítik a szék vállához. A fogantyú a szék ülő szélén van rögzítve.

7. lépés: ULTRAZONIKUS ÉRZÉKELŐ SZERELÉSE

Két ultrahangos érzékelőt használnak előre- és hátramenet mérésére. A kerekesszék középső szélén csavarokkal vannak rögzítve.

8. lépés: A LÁBPÁRNYÓ TÁPLA FELSZERELÉSE

Lábtámaszhoz két 2 * 6 hüvelyk méretű fa deszkát használnak. Ezek a kerekesszék szélén vannak rögzítve v alakú helyzetben.

9. lépés: KERÉKSZÉKHARDVERI VÉGREHAJTÁS

Az automatikus biztonsági öv- és kesztyűalapú gomb rövidzárlati koncepciót alkalmaz, és 5 V -ra van csatlakoztatva. Az LCD 4 bites interfész módban csatlakozik az Arduino Nano-hoz, és üdvözlő üzenetet jelenít meg a kerekesszék indításakor. Ezt követően a kerekesszék kiválasztása kesztyűgombbal történik. A kesztyű az Arduino 0, 1, 2, 3 tűjéhez, a gyorsulásmérő pedig az Arduino A0, A1 csatlakozójához van csatlakoztatva. A gyorsulásmérő megdöntésekor a gyorsulás X- és Y-tengely feszültséggé alakul. Ennek alapján történik a kerekesszék mozgása. A gyorsulás irányát kerekesszék mozgássá alakítja egy relé segítségével, amely az Arduino 4, 5, 6, 7 csapjaihoz van csatlakoztatva, és úgy van összekötve, hogy a jel a kerekesszék 4 irányú mozgásává alakul, mint előre, hátra, balra, jobb. Az egyenáramú motor közvetlenül csatlakozik a reléhez, nincs csatlakozás, nyitott csatlakozás, közös csatlakozó. Az ultrahangos kioldócsap az Arduino 13. tűjéhez van csatlakoztatva, a visszhang pedig az Arduino 10, 11 érintkezőjéhez. Automatikus fékezésre szolgál, ha 20 cm -es tartományon belül észlel akadályt, és megjeleníti a távolságot az LCD -n. Az LCD adatcsapok az A2, A3, A4, A5 csatlakozóhoz vannak csatlakoztatva, és az engedélyező érintkező 9 tűs, a regiszterválasztó a 10 -es tűhöz van csatlakoztatva

10. lépés: ALGORITHM

A kerekesszék algoritmusának működése a következő módon történik

1. Kezdje a 24 V és 5 V tápegység csatlakoztatásával.

2. Csatlakoztassa a biztonsági övet, ha nincs csatlakoztatva, akkor lépjen a 16 -ra.

3. Ellenőrizze, hogy a gyorsulásmérő stabil állapotban van -e?

4. Kapcsolja be a motorellátó kapcsolót.

5. Válassza ki a működési módot kesztyűgombbal, a processzor hajtsa végre a 6, 9, 12 -et, és ha nincs kiválasztva, akkor lépjen a 16 -ra.

6. Az 1. mód kiválasztva, majd

7. Mozgassa a gyorsulásmérőt abba az irányba, ahová a kerekesszéket mozgatni akarjuk.

8. A gyorsulásmérő mozgatja vagy döntheti pozícióját, így az analóg jelet adja az Arduino -nak, és nem megfelelővé alakítja azt

digitális szinten, hogy mozgassa a kerekesszék motorjait.

9. A 2. mód kiválasztva, majd

10. Alapján kesztyű gombot megnyomják az irányba, szeretnénk mozgatni a kerekesszéket.

11. Az Arduino érzékeli a kesztyűkapcsoló mód be-/kikapcsolását, és nem megfelelő digitális szintre alakítja azt, hogy mozgassa a kerekesszék motorjait.

12. A 3. mód van kiválasztva, majd

13. Mozgassa a gyorsulásmérőt abba az irányba, ahová a kerekesszéket mozgatni akarjuk.

14. A gyorsulásmérő mozgatja vagy döntheti pozícióját, így analóg jelet ad az Arduino -nak, és átalakítja azt

megfelelő digitális szintet, és ellenőrizze az ultrahangos távolságot.

15. Az akadály érzékelésére ultrahangos érzékelőket használnak. Ha bármilyen akadályt észlel, akkor azt

jelzést ad az Arduino -nak, és fékezést hajt végre, és leállítja a motorokat.

16. A tolószék nyugalmi helyzetben van.

17. Távolítsa el a biztonsági övet.

11. lépés: Kód

12. lépés: Végső tesztelés

Törekedtek arra, hogy a rendszer kompakt és hordható legyen, minimális vezetékeket használtak, és ez csökkenti a rendszer összetettségét. Az Arduino a rendszer szíve, ezért megfelelően kell programozni. Különböző gesztusokat teszteltek, és a kimeneteket tanulmányozták annak ellenőrzésére, hogy a megfelelő jelet küldik -e a relének. A kerekesszékes modell a kapcsolóreléken és a motorokon működik, gyorsulásmérő érzékelővel a beteg kezén. A gyorsulásmérővel ellátott Arduino -t arra használják, hogy dőlésjelet küldjön a tolószéknek mozgás szempontjából, azaz balra vagy jobbra, elöl vagy hátul. Itt a relé kapcsolási áramkörként működik. A relé működésének megfelelően a kerekesszék a megfelelő irányba mozog. Az összes alkatrész megfelelő kapcsolása az áramköri diagram szerint hardveres áramkört biztosít a kerekesszék prototípusához, kézi mozdulatokkal és kesztyűalapú vezérléssel, automatikus fékezéssel a betegek biztonsága érdekében.

13. lépés: KÖVETKEZTETÉS

Bevezettünk egy automata kerekesszéket, amelynek számos előnye van. Három különböző üzemmódban működik: kézi üzemmód, gyorsulásmérő és gyorsulásmérő fékezési móddal. Emellett két ultrahangos érzékelő is van, amelyek növelik a kerekesszék pontosságát és automatikus fékezést biztosítanak. Ez a kerekesszék gazdaságos és megfizethető lehet az egyszerű emberek számára. A projekt fejlesztésével sikeresen megvalósítható nagyobb léptékben a fogyatékos emberek számára. Az összeszerelés alacsony költsége igazán bónusz a nagyközönség számára. Ebben a kerekesszékben új technológiát is hozzáadhatunk. A fenti eredményekből arra a következtetésre jutunk, hogy a kerekesszék mindhárom vezérlési módjának kifejlesztését tesztelték, és kielégítően működik beltéri környezetben, minimális segítséggel a mozgássérült személy számára. Jól reagál arra, hogy a gyorsulásmérő aktiválja a szék kerekeihez csatlakoztatott motorokat. A kerekesszék által megtett sebesség és távolság tovább javítható, ha a motorokhoz csatlakoztatott fogaskerékrendszert olyan hajtókarra cserélik, amely kisebb súrlódással és mechanikai kopással rendelkezik. Ennek a rendszernek a működési költsége sokkal alacsonyabb, mint az azonos célra használt más rendszereké.