Akselerometra ratiņkrēsls cilvēkiem ar fiziskiem traucējumiem: 13 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:53

Mūsu valstī, kurā ir 1,3 miljardi iedzīvotāju, joprojām ir vairāk nekā 1% vecāka gadagājuma cilvēku vai invalīdu, kuriem nepieciešams atbalsts personīgajai mobilitātei. Mūsu projekta mērķis ir apmierināt viņu mobilitātes prasības, izmantojot viedās tehnoloģijas. Viņu problēma ir tāda, ka viņu kāju kauli kļūst vājāki vai lūzums nelaimes gadījuma dēļ un rada sāpes pārvietojoties, tāpēc mēs pārvietojam ratiņkrēslu ar roku vai galvas noliekšanas kustībām. Slīpumu nosaka akselerometrs, un tiek izstrādāts līdzvērtīgs spriegums, kuru spriegumu uztver Arduino un pārvērš līdzvērtīgā releja signālā. Pamatojoties uz Arduino signālu, relejs darbina atbilstošo motoru. Motora kustība izraisa ratiņkrēsla pārvietošanos noteiktā virzienā. Tas lietotājam dod iespējas kontrolēt ratiņkrēsla kustību ar roku vai galvas sasvēršanu. Mēs esam izmantojuši viedo ultraskaņas sensoru, lai kontrolētu ratiņkrēsla bremzēšanu, pamatojoties uz attālumu starp ratiņkrēslu un šķēršļiem. Ja attālums ir mazāks par 20 cm, Arduino nosūta bremzēšanas signālu relejam un motora apstādināšanai, tas samazina ātrumu un pēc 2-3 sekundēm ratiņkrēsls beidzot apstājas. Tas palīdz lietotājam no lieliem un nelieliem negadījumiem uz ceļa, izmantojot viedas metodes. LCD displejā lietotājam tiek parādīta atšķirība uz priekšu un atpakaļ. Šīs funkcijas padara ratiņkrēslu lietotājam vienkāršu, drošu un gudru.

Nepieciešamās sastāvdaļas:

Arduino nano, Relejs 5V, Koka dēlis mehāniskai montāžai, 4 līdzstrāvas pārnesumu motors 24V, 2A, Baterijas 12V, 4A, Alumīnija plāksne, Cimdi, Adxl 335 moduļi, Ratiņkrēslu riteņi, Krēsls ar skrūvēm stiprināšanai, 12V, 5V regulatora IC.

1. darbība: BOCK DIAGRAM

Bloku diagramma sastāv no sensora bloka, barošanas avota, Arduino, releja, LCD un motoriem. Arduino ir ieejas no automātiskā drošības jostu mehānisma, lai noteiktu, vai lietotājs ir nēsājis drošības jostu vai nē. Kad lietotājs ir piesprādzējies, Arduino sajūt un ieslēdz sistēmu. Pēc tam tiek parādīts sveiciena ziņojums un lietotājam tiek lūgts izvēlēties darbības režīmu. Ir trīs darbības režīmi, un tos izvēlas manuālie slēdži. Kad režīms ir izvēlēts, tas sāk uztvert izmaiņas akselerometra sensora izejā un attiecīgi maina Arduino ieejas signālu relejam. Pamatojoties uz Arduino signālu, relejs virza motoru noteiktā virzienā, līdz Arduino maina releja ieeju. Ultraskaņas sensoru izmanto, lai izmērītu šķēršļa attālumu netālu no ratiņkrēsla, šī informācija tiek parādīta LCD ekrānā un tiek uzglabāta Arduino bremzēšanai. Ja attālums ir mazāks par 20 cm, Arduino ģenerē bremzēšanas signālu relejam un pārtrauc ratiņkrēsla kustību. Arduino un motora padevei tiek izmantoti divi barošanas avoti, Arduino ir 5 V padeve un motoram ir 24 V barošana.

2. darbība: RĀMATU ATTĪSTĪBA

Ratiņkrēslu starta attīstība no mehāniska rāmja montāžas. Ratiņkrēsla apakšējam rāmim var izmantot akrila vai koka dēli. Tad dēlis tiek sagriezts rāmja izmērā 24 * 36 collas, 24 collas ir garums un 36 collas ir rāmja platums.

3. solis: MOTORA UZSTĀDĪŠANA RĀMĀ

Motors ir uzstādīts uz rāmja dēļa, izmantojot L kronšteinu. Atstājot 2 collu atstarpi garumā un urbjot caurumu motora montāžai. Kad urbšana ir beigusies, mēs ievietojam L kronšteinu un sākam skrūves uzlikšanu, un pēc tam nostiprinām motoru ar tā pieskrūvējamo vārpstas korpusu. Pēc tam vadi tiek pagarināti, pievienojot citu pagarinātāju un pievienojot to releja izejai.

4. solis: KRĒSLA UZSTĀDĪŠANA RĀMĀ

Lai padarītu sistēmu stabilāku, strādājot uz ceļa, tiek izmantots četrkājains krēsls. Šīs kāju malas ir urbtas ar caurumu un novietotas uz rāmja, un urbšana tiek veikta arī uz rāmja. Pēc tam krēsls tiek piestiprināts pie rāmja ar skrūvju skrūvi.

5. solis: PIESLĒGŠANAS SLĒDZIENA UN LCD UZSTĀDĪŠANA UZ ROKA KRĒSLA

Motora padevei tiek izmantots barošanas slēdzis, un, ja notiek īssavienojums, izslēdziet sistēmas barošanu ar šo slēdzi. Šie slēdži un LCD vispirms tiek piestiprināti pie koka dēļa un pēc tam piestiprināti pie krēsla atzveltnes, urbjot caurumu un pēc tam nostiprinot to ar skrūves skrūvi.

6. solis: DROŠĪBAS JOSTAS MEHĀNISMA Stiprināšana

Lai izveidotu drošības jostas mehānismu, tiek izmantota alumīnija roktura daļa, kas noliecas pāri malai. Tiek izmantoti divi rokturi, un tiek izmantota neilona josta un nostiprināta krēsla plecu stāvoklī. Rokturis ir piestiprināts pie krēsla sēdekļa malas.

7. solis: ULTRAZONISKĀ SENSORA UZSTĀDĪŠANA

Divus ultraskaņas sensorus izmanto attāluma mērīšanai uz priekšu un atpakaļ. Tie ir piestiprināti ratiņkrēsla centrālajā malā ar skrūvi.

8. solis: KĀJU ATPŪTAS PALĪDZĪBA

Kāju balsta spilventiņam tiek izmantoti divi koka dēļi, kuru izmērs ir 2 * 6 collas. Tie ir piestiprināti pie ratiņkrēsla malas v formas stāvoklī.

9. solis: RITENES KRĒSLU Aparatūras ieviešana

Automātiskā drošības josta un uz cimdiem balstītā poga izmantoja īssavienojuma koncepciju un savienota ar 5V. LCD ir savienots ar Arduino Nano 4 bitu saskarnes režīmā, un tas parādīs sveiciena ziņojumu ratiņkrēsla sākumā. Pēc tam ratiņkrēsla izvēle tiek veikta, izmantojot cimdu pogu. Cimdi ir savienoti ar 0, 1, 2, 3 Arduino tapu, un akselerometrs ir pievienots Arduino A0, A1. Kad akselerometrs ir sasvērts, paātrinājums tiek pārveidots par X un Y ass spriegumiem. Pamatojoties uz to, tiek veikta ratiņkrēsla kustība. Paātrinājuma virziens tiek pārvērsts ratiņkrēsla kustībā, izmantojot releju, kas savienots ar 4, 5, 6, 7 Arduino tapām, un tas ir savienots tādā veidā, ka signāls tiek pārvērsts ratiņkrēsla 4 virzienu kustībā, piemēram, uz priekšu, atpakaļ, pa kreisi, taisnība. Līdzstrāvas motors ir savienots tieši ar releju bez savienojuma, atvērts savienojums, kopējais terminālis. Ultraskaņas sprūda tapa ir pievienota Arduino tapai Nr. 13, un atbalss ir pievienota Arduino 10, 11 tapai. To izmanto automātiskai bremzēšanai, ja tiek konstatēts šķērslis 20 cm diapazonā, un tas parāda attālumu LCD. LCD datu tapas ir savienotas ar A2, A3, A4, A5, un iespējošanas tapa ir pievienota 9 tapām, reģistra izvēle ir pievienota tapai Nr. 10

10. solis: ALGORITHM

Ratiņkrēsla plūsmas algoritma darbība tiek veikta šādā veidā

1. Sāciet ar 24 V un 5 V barošanas avota pievienošanu.

2. Pievienojiet drošības jostu, ja tā nav pievienota, pārejiet uz 16. punktu.

3. Pārbaudiet, vai akselerometrs ir stabilā stāvoklī?

4. Ieslēdziet motora padeves slēdzi.

5. Izvēlieties darbības režīmu ar cimdu pogu, procesors izpilda 6, 9, 12 un, ja tas nav atlasīts, pārejiet uz 16.

6. Izvēlieties 1. režīmu, pēc tam

7. Pārvietojiet akselerometru virzienā, kādā vēlamies pārvietot ratiņkrēslu.

8. Akselerometrs pārvieto vai noliec savu pozīciju, tādējādi dod analogo signālu Arduino un pārveido to par nepiemērotu

digitālais līmenis, lai pārvietotu ratiņkrēsla motorus.

9. Atlasīts 2. režīms, pēc tam

10. Pamatojoties uz cimdu pogu, tiek nospiesta virzienā, mēs vēlamies pārvietot ratiņkrēslu.

11. Arduino sajūt ieslēgšanas/izslēgšanas izmaiņas cimdu pārslēgšanas režīmā un pārveido to par neatbilstošu digitālo līmeni, lai pārvietotu ratiņkrēsla motorus.

12. Izvēlieties 3. režīmu, pēc tam

13. Pārvietojiet akselerometru virzienā, kurā vēlamies pārvietot ratiņkrēslu.

14. Akselerometrs pārvieto vai noliec savu pozīciju, tādējādi dod analogo signālu Arduino un pārvērš to

atbilstošu digitālo līmeni un pārbaudiet ultraskaņas starpības attālumu.

15. Šķēršļa noteikšanai izmanto ultraskaņas sensorus. Ja tiek atklāts kāds šķērslis, tad to

dod signālu Arduino, un tas iedarbina bremzēšanu un apturēs motorus.

16. Ratiņkrēsls atrodas atpūtas stāvoklī.

17. Noņemiet drošības jostu.

11. darbība: kods

12. solis: galīgā pārbaude

Tika pieliktas pūles, lai sistēma būtu kompakta un valkājama, ir izmantoti minimālie vadi, un tas samazina sistēmas sarežģītību. Arduino ir sistēmas sirds, un tāpēc tas ir pareizi jāprogrammē. Tika pārbaudīti dažādi žesti un pētīti izvadi, lai pārbaudītu, vai relejam tiek nosūtīts pareizais signāls. Ratiņkrēsla modelis darbojas uz pārslēgšanas relejiem un motoriem ar akselerometra sensoru, kas novietots uz pacienta rokas. Arduino ar akselerometru izmanto, lai nosūtītu slīpuma signālu uz ratiņkrēslu kustības ziņā, ti, pa kreisi vai pa labi, priekšā vai aizmugurē. Šeit relejs darbojas kā komutācijas ķēde. Saskaņā ar releja darbību ratiņkrēsls pārvietosies attiecīgajā virzienā. Pareiza visu sastāvdaļu saskarne saskaņā ar shēmu sniedz mums ratiņkrēsla prototipa aparatūras shēmu ar roku žestu un cimdu vadību ar automātisku bremzēšanu pacientu drošībai.

13. solis: SECINĀJUMS

Mēs bijām ieviesuši automātisku ratiņkrēslu, kam ir dažādas priekšrocības. Tas darbojas trīs dažādos režīmos, ti, manuālajā režīmā, akselerometrā un akselerometrā ar bremzēšanas režīmu. Ir arī divi ultraskaņas sensori, kas palielina ratiņkrēsla precizitāti un nodrošina automātisku bremzēšanu. Šis ratiņkrēsls ir ekonomisks un var būt pieejams parastiem cilvēkiem. Izstrādājot šo projektu, to var veiksmīgi īstenot plašākā mērogā cilvēkiem ar invaliditāti. Zemās montāžas izmaksas padara to par bonusu plašai sabiedrībai. Šajā ratiņkrēslā mēs varam pievienot arī jaunas tehnoloģijas. No iepriekš iegūtajiem rezultātiem mēs secinām, ka visu trīs ratiņkrēsla vadības režīmu attīstība ir pārbaudīta un apmierinoši darbojas iekštelpu vidē ar minimālu palīdzību fiziski invalīdam. Tam ir laba reakcija uz akselerometru, kas aktivizē motorus, kas savienoti ar krēsla riteņiem. Ātrumu un attālumu, ko veic ratiņkrēsls, var vēl vairāk uzlabot, ja ar motoriem savienotā pārnesumu sistēma tiek aizstāta ar kloķi un zobratu, kam ir mazāka berze un mehānisks nolietojums. Šīs sistēmas ekspluatācijas izmaksas ir daudz zemākas salīdzinājumā ar citām sistēmām, ko izmanto tam pašam mērķim.