Invalidní vozík na bázi akcelerometru pro tělesně postižené: 13 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:20

V naší zemi s 1,3 miliardami obyvatel stále máme více než 1% populace starších nebo zdravotně postižených lidí, kteří potřebují podporu pro osobní mobilitu. Náš projekt má za cíl splnit jejich požadavky na mobilitu pomocí chytrých technologií. Problém s nimi spočívá v tom, že jim kosti nohou zeslábnou nebo se zlomí v důsledku nehody a způsobí bolest při pohybu, takže k pohybu invalidního vozíku používáme pohyby rukou nebo náklonu. Náklon je snímán akcelerometrem a je vyvíjeno ekvivalentní napětí, které napětí snímá Arduino a převádí je na ekvivalentní signál pro relé. Na základě signálu Arduino relé pohání odpovídající motor. Pohyb motoru způsobí, že se invalidní vozík pohybuje určitým směrem. To dává uživateli funkce pro ovládání pohybu invalidního vozíku ručně nebo nakloněním hlavy. Ultrazvukový inteligentní senzor jsme použili k ovládání brzdění invalidního vozíku na základě vzdálenosti mezi invalidním vozíkem a překážkami. Pokud je rozdílová vzdálenost menší než 20 cm, vyšle Arduino brzdný signál na relé a zastavení motoru, čímž se sníží rychlost a po 2–3 sekundách se invalidní vozík konečně zastaví. To pomáhá uživateli při velké a menší nehodě na silnici pomocí chytrých technik. LCD zobrazuje rozdílnou vzdálenost vpřed a vzad na displeji pro uživatele. Díky těmto funkcím je invalidní vozík pro uživatele jednoduchý, bezpečný a chytrý.

Požadované součásti:

Arduino nano, Relé 5V, Dřevěná deska pro mechanickou montáž, 4 stejnosměrný převodový motor 24V, 2A, Baterie 12V, 4A, Hliníkový plech, Rukavice, Moduly Adxl 335, Kolečka invalidního vozíku, Židle se šrouby pro upevnění, IC regulátoru 12V, 5V.

Krok 1: SCHÉMA BOKU

Blokové schéma se skládá ze senzorové jednotky, napájecího zdroje, Arduina, relé, LCD a motorů. Arduino má vstupy z automatického mechanismu bezpečnostního pásu pro detekci bezpečnostního pásu, který uživatel nosí nebo ne. Když si uživatel zapne bezpečnostní pás, Arduino zjistí a zapne systém. Poté se zobrazí uvítací zpráva a uživatel je požádán o výběr režimu provozu. Existují tři provozní režimy, které se volí manuálními spínači. Jakmile je režim vybrán, začne snímat změnu výstupu senzoru akcelerometru a odpovídajícím způsobem změní vstupní signál pro relé Arduino. Na základě signálu Arduino relé pohání motor v určitém směru, dokud Arduino nezmění vstup relé. Ultrazvukový senzor slouží k měření vzdálenosti překážky v blízkosti invalidního vozíku, tyto informace jsou zobrazeny na LCD displeji a uloženy v Arduinu pro brzdění. Když je vzdálenost menší než 20 cm, Arduino generuje brzdný signál pro relé a zastaví pohyb invalidního vozíku. Pro napájení Arduina a motoru jsou použity dva napájecí zdroje, Arduino má napájení 5 V a motor má napájení 24 V.

Krok 2: ROZVOJ SPODNÍHO RÁMU

Vývoj startu invalidního vozíku z mechanického sestavení rámu. Na spodní rám invalidního vozíku lze použít akrylovou nebo dřevěnou desku. Poté se deska nařeže na velikost rámu 24 * 36 palců, 24 palců je délka a 36 palců je šířka rámu.

Krok 3: MONTÁŽ MOTORU NA RÁM

Motor je namontován na rámovou desku pomocí L držáku. Ponecháním prostoru 2 palce na podélné straně a vyvrtáním otvoru pro montáž motoru. Když je vrtání u konce, umístíme L držák a začneme nasazovat šroub a poté upevníme motor pomocí našroubovaného těla hřídele. Poté se vodiče prodlouží připojením dalšího prodlužovacího vodiče a jeho připojením k reléovému výstupu.

Krok 4: MONTÁŽ ŽIDLA NA RÁM

Ke zvýšení stability systému při provozu na silnici slouží židle se čtyřmi nohami. Tyto hrany nohou jsou vyvrtány otvorem a položeny na rám a vrtání se provádí také na rámu. Poté je židle připevněna k rámu šroubem.

Krok 5: MONTÁŽ SPÍNAČE A LCD NA RUČNÍ ODPOČÍVACÍ PODLOŽKU KŘESLA

K napájení motoru se používá vypínač napájení a pokud dojde ke zkratu, vypněte napájení systému tímto spínačem. Tyto spínače a LCD jsou nejprve upevněny na dřevěné desce a poté upevněny na opěrné podložce židle vyvrtáním otvoru a poté upevněny šroubem.

Krok 6: MONTÁŽ MECHANISMU PÁSOVÉHO PÁSU

Pro stavbu mechanismu bezpečnostního pásu se používá hliníková část rukojeti, která se ohýbá přes hranu. Jsou použita dvě držadla a je použit nylonový pás upevněný na pozici ramene křesla. Rukojeť je připevněna k sedací hraně židle.

Krok 7: MONTÁŽ ULTRAZVUKOVÉHO SNÍMAČE

K měření vpřed a vzad se používají dva ultrazvukové snímače. Jsou upevněny na středové hraně invalidního vozíku pomocí šroubu.

Krok 8: MONTÁŽ PODLOŽKY NA ODPOČINNUTÍ nohou

Na podložku pod nohy jsou použity dvě dřevěné desky o velikosti 2 * 6 palců. Ty jsou upevněny na hraně invalidního vozíku v poloze ve tvaru V.

Krok 9: PROVÁDĚNÍ HARDWARU VE VOZIDLECH

Automatické tlačítko na opasku a rukavici používalo koncept zkratu a připojené k 5v. LCD je připojen k Arduino Nano ve 4bitovém režimu rozhraní a na začátku invalidního vozíku zobrazí uvítací zprávu. Poté se výběr invalidního vozíku provede pomocí tlačítka na rukavicích. Rukavice jsou připojeny k 0, 1, 2, 3 pinům Arduina a akcelerometr je připojen k A0, A1 Arduina. Když je akcelerometr nakloněn, zrychlení se převede na napětí osy X a Y. Na jeho základě se provádí pohyb invalidního vozíku. Směr zrychlení je převeden na pohyb invalidního vozíku pomocí relé připojeného k 4, 5, 6, 7 pinům Arduina a je připojen tak, že signál je převeden na 4směrný pohyb invalidního vozíku jako vpřed, vzad, vlevo, že jo. Stejnosměrný motor je připojen přímo k relé bez připojení, otevřené připojení, společná svorka. Ultrazvukový spouštěcí pin je připojen k pinu č. 13 Arduina a echo je připojen k 10, 11 pinům Arduina. Slouží k automatickému brzdění, když je překážka detekována v dosahu 20 cm a vzdálenost zobrazí na LCD. Datové piny LCD jsou připojeny k A2, A3, A4, A5 a aktivační pin je připojen k 9 pinům, výběr registru je připojen k pinu č. 10

Krok 10: ALGORITHM

Operace toku algoritmu na invalidním vozíku se provádí následujícím způsobem

1. Začněte připojením napájení 24 V a 5 V.

2. Připojte bezpečnostní pás, pokud není připojen, přejděte na 16.

3. Zkontrolujte, zda je akcelerometr ve stabilním stavu?

4. Zapněte spínač napájení motoru.

5. Zvolte provozní režim tlačítkem na rukavici, procesor se spustí na 6, 9, 12 a pokud není vybrán, přejděte na 16.

6. Poté zvolen režim 1

7. Pohybujte akcelerometrem ve směru, kterým chceme pohybovat invalidním vozíkem.

8. Akcelerometr se pohybuje nebo naklání svou polohu, čímž dává analogový signál Arduinu a převádí jej nevhodně

digitální úroveň, aby se pohnuly motory invalidního vozíku.

9. Poté zvolen režim 2

10. Na základě stisknutí tlačítka rukavice ve směru, chceme přesunout invalidní vozík.

11. Snímače Arduino se mění v režimu zapínání/vypínání rukavic a převádějí jej na nevhodnou digitální úroveň, aby pohnuly motory invalidního vozíku.

12. Poté zvolen režim 3

13. Pohybujte akcelerometrem ve směru, kterým chceme pohybovat invalidním vozíkem.

14. Akcelerometr se pohybuje nebo naklání svou polohu, čímž dává analogový signál Arduinu a převádí jej dovnitř

vhodnou digitální úroveň a zkontrolujte vzdálenost ultrazvukového rozdílu.

15. K detekci překážky slouží ultrazvukové senzory. Pokud je detekována nějaká překážka, pak ji

dává signál Arduinu a použije brzdění a zastaví motory.

16. Invalidní vozík je v klidové poloze.

17. Sejměte bezpečnostní pás.

Krok 11: Kód

Krok 12: Závěrečné testování

Bylo vyvinuto úsilí, aby byl systém kompaktní a nositelný, bylo použito minimum vodičů, což snižuje složitost systému. Arduino je srdcem systému, a proto musí být správně naprogramováno. Testovala se různá gesta a studovaly se výstupy, aby se zkontrolovalo, zda je do relé vyslán správný signál. Model invalidního vozíku funguje na spínacích relé a motorech se senzorem akcelerometru umístěným na ruce pacienta. Arduino s akcelerometrem se používá k odesílání signálu náklonu na invalidní vozík, pokud jde o pohyb, tj. Vlevo nebo vpravo, vpředu nebo vzadu. Zde relé funguje jako spínací obvod. Podle reléového provozu se invalidní vozík bude pohybovat v odpovídajícím směru. Správné propojení všech komponent podle schématu zapojení nám dává hardwarové obvody pro prototyp invalidního vozíku s ručním gestem a ovládáním v rukavicích s automatickým brzděním pro bezpečnost pacientů.

Krok 13: ZÁVĚR

Implementovali jsme automatický invalidní vozík, který má různé výhody. Pracuje ve třech různých režimech, tj. Manuálním režimu, akcelerometru a akcelerometru s režimem brzdění. K dispozici jsou také dva ultrazvukové senzory, které zvyšují přesnost invalidního vozíku a zajišťují automatické brzdění. Tento invalidní vozík je ekonomický a může být dostupný běžným lidem. S rozvojem tohoto projektu může být úspěšně realizován ve větším měřítku pro osoby se zdravotním postižením. Nízké náklady na shromáždění z něj dělají opravdu bonus pro širokou veřejnost. Na tento invalidní vozík můžeme také přidat novou technologii. Z výše uvedených výsledků usuzujeme, že vyvinutý ze všech tří režimů ovládání invalidního vozíku je testován a funguje uspokojivě ve vnitřním prostředí s minimální pomocí tělesně postižené osobě. Má dobrou odezvu na akcelerometr aktivující motory připojené k kolečkům židle. Rychlost a vzdálenost překonaná invalidním vozíkem lze dále zlepšit, pokud je převodový systém připojený k motorům nahrazen spojkou kliky a pastorku, která má menší tření a mechanické opotřebení. Provozní náklady tohoto systému jsou mnohem nižší ve srovnání s jinými systémy používanými ke stejnému účelu.