ویلچر مبتنی بر شتاب سنج برای افراد دارای معلولیت جسمی: 13 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:53

در کشور ما با 1.3 میلیارد نفر جمعیت ، هنوز بیش از 1 درصد جمعیت افراد مسن یا معلول داریم که برای تحرک شخصی به حمایت نیاز دارند. هدف پروژه ما برآوردن نیازهای آنها برای تحرک با فناوری هوشمند است. مشکل آنها این است که استخوان های پاهایشان در اثر تصادف ضعیف می شود یا دچار شکستگی می شود و هنگام حرکت باعث درد می شود ، بنابراین ما برای حرکت ویلچر از حرکات دست یا سر استفاده می کنیم. شیب توسط شتاب سنج حس می شود و ولتاژ معادل آن ایجاد می شود ، ولتاژ توسط آردوینو حس می شود و آنها را به سیگنال معادل رله تبدیل می کند. بر اساس سیگنال آردوینو ، رله موتور مربوطه را هدایت می کند. حرکت موتور باعث حرکت ویلچر در جهت خاصی می شود. این ویژگی به کاربر می دهد تا حرکت ویلچر را با دست یا کج سر کنترل کند. ما از سنسور هوشمند اولتراسونیک برای کنترل ترمز ویلچر بر اساس فاصله بین ویلچر و موانع استفاده کرده ایم. اگر فاصله اختلاف کمتر از 20 سانتی متر باشد ، آردوینو سیگنال ترمز را برای رله و توقف موتور ارسال می کند ، این سرعت را کاهش می دهد و پس از 2-3 ثانیه بالاخره ویلچر متوقف می شود. این کار به کمک تکنیک های هوشمند به کاربر در هنگام تصادف بزرگ و جزئی در جاده کمک می کند. LCD فاصله تفاوت بین جلو و عقب را در صفحه نمایش برای کاربر نشان می دهد. این ویژگی ها ویلچر را برای کاربر ساده ، ایمن و هوشمند می کند.

اجزای مورد نیاز:

آردوینو نانو ،

رله 5 ولت ،

تخته چوب برای مونتاژ مکانیکی ،

4 دنده موتور DC 24V ، 2A ،

باتری های 12 ولت ، 4 آمپر ،

صفحه آلومینیومی ،

دستکش،

ماژول های Adxl 335 ،

چرخ های ویلچر ،

صندلی با پیچ برای تثبیت ،

IC تنظیم کننده 12V ، 5V

مرحله 1: BOCK DIAGRAM

بلوک دیاگرام شامل واحد سنسور ، منبع تغذیه ، آردوینو ، رله ، LCD و موتورها می باشد. آردوینو دارای ورودی هایی از مکانیزم کمربند ایمنی اتوماتیک است که برای تشخیص کمربند ایمنی توسط کاربر استفاده می شود یا خیر. وقتی کاربر کمربند ایمنی می بندد ، آردوینو حس می کند و سیستم را روشن می کند. سپس پیام خوش آمدگویی نمایش داده می شود و از کاربر خواسته می شود حالت عملکرد را انتخاب کند. سه حالت عملکرد وجود دارد که توسط سوئیچ های دستی انتخاب می شوند. هنگامی که حالت انتخاب می شود ، تغییر در خروجی سنسور شتاب سنج را حس می کند و به همین ترتیب سیگنال ورودی رله توسط آردوینو را تغییر می دهد. بر اساس سیگنال آردوینو ، رله موتور را در جهت خاصی حرکت می دهد تا زمانی که آردوینو ورودی رله را تغییر دهد. سنسور اولتراسونیک برای اندازه گیری فاصله مانع در نزدیکی ویلچر استفاده می شود ، این اطلاعات روی LCD نمایش داده می شود و برای ترمز در آردوینو ذخیره می شود. هنگامی که فاصله کمتر از 20 سانتی متر است ، آردوینو یک سیگنال ترمز برای رله ایجاد می کند و حرکت ویلچر را متوقف می کند. دو منبع تغذیه برای آردوینو و منبع تغذیه استفاده می شود ، آردوینو دارای منبع تغذیه 5 ولت و موتور 24 ولت است.

مرحله 2: توسعه چارچوب پایین

توسعه صندلی چرخدار از مجموعه قاب مکانیکی شروع می شود. برای قاب زیرین ویلچر می توان از تخته اکریلیک یا چوبی استفاده کرد. سپس تخته در اندازه قاب 24 * 36 اینچ ، 24 اینچ طول و 36 اینچ عرض قاب بریده می شود.

مرحله 3: نصب موتور در چارچوب

موتور با کمک براکت L روی تخته قاب نصب شده است. با گذاشتن فضای 2 اینچی در طول طول و سوراخ برای نصب موتور. پس از اتمام حفاری ، براکت L را قرار می دهیم و شروع به قرار دادن پیچ می کنیم و سپس موتور را با بدنه شفت پیچ شده آن ثابت می کنیم. پس از آن سیمها را با اتصال سیم فرمت دیگر و اتصال آن به خروجی رله گسترش می دهید.

مرحله 4: نصب صندلی روی چارچوب

از صندلی چهار پا استفاده می شود تا سیستم در هنگام کار در جاده پایدارتر شود. این لبه ها با سوراخ سوراخ می شوند و روی قاب قرار می گیرند و حفاری نیز روی قاب انجام می شود. پس از آن صندلی با پیچ پیچ روی یک قاب ثابت می شود.

مرحله 5: نصب سوئیچ قدرت و LCD روی صندلی روی صندلی دستی

برای تأمین منبع تغذیه موتور از کلید تغذیه استفاده می شود و در صورت بروز اتصال کوتاه ، منبع تغذیه سیستم را توسط این سوئیچ خاموش کنید. این سوئیچ ها و LCD ابتدا بر روی یک تخته چوبی ثابت می شوند و سپس با سوراخ سوراخ و سپس با پیچ پیچ آن را روی بقیه صندلی ثابت می کنند.

مرحله 6: نصب مکانیزم کمربند صندلی

برای ساخت مکانیسم کمربند ایمنی ، از قسمت دسته آلومینیومی استفاده می شود و روی لبه خم می شود. دو دسته استفاده می شود و یک کمربند نایلونی استفاده می شود و در موقعیت شانه صندلی ثابت می شود. دسته در لبه نشیمن صندلی ثابت شده است.

مرحله 7: نصب سنسور اولتراسونیک

دو سنسور اولتراسونیک برای اندازه گیری فاصله جلو و عقب استفاده می شود. آنها در لبه مرکزی ویلچر با پیچ ثابت می شوند.

مرحله 8: نصب پد پای REG

دو تخته چوبی با اندازه 2 * 6 اینچ برای پد استراحت پا استفاده می شود. اینها روی لبه ویلچر در حالت v شکل ثابت می شوند.

مرحله 9: اجرای سخت افزار صندلی چرخدار

کمربند ایمنی و دکمه بر اساس دستکش از مفهوم اتصال کوتاه استفاده می کند و به 5 ولت متصل می شود. LCD در حالت رابط 4 بیتی به آردوینو نانو متصل شده است و در ابتدای ویلچر پیام خوش آمدگویی را نشان می دهد. پس از آن حالت انتخاب صندلی چرخدار با استفاده از دکمه دستکش انجام می شود. دستکش ها به 0 ، 1 ، 2 ، 3 پین آردوینو و شتاب سنج به A0 ، A1 آردوینو وصل شده است. هنگامی که شتاب سنج کج می شود ، شتاب به ولتاژهای محور X و محور Y تبدیل می شود. بر اساس آن حرکت ویلچر انجام می شود. جهت شتاب گیری با کمک رله متصل به 4 ، 5 ، 6 ، 7 پین آردوینو به حرکت ویلچر تبدیل می شود و به گونه ای متصل می شود که سیگنال به حرکت 4 جهته ویلچر مانند جلو ، عقب ، چپ تبدیل می شود. ، درست. موتور DC مستقیماً به رله وصل می شود بدون اتصال ، اتصال باز ، ترمینال مشترک. پین ماشه اولتراسونیک به پین شماره 13 آردوینو و اکو به 10 ، 11 پین آردوینو متصل است. هنگامی که یک مانع در محدوده 20 سانتی متر تشخیص داده می شود و فاصله را روی LCD نمایش می دهد ، برای ترمز خودکار استفاده می شود. پین های داده LCD به A2 ، A3 ، A4 ، A5 وصل می شود و پین فعال به 9 پین متصل است ، ثبت نام انتخاب شده به پین شماره 10 متصل است.

مرحله 10: الگوریتم

عملیات جریان الگوریتم ویلچر به روش زیر انجام می شود

1. با اتصال منبع تغذیه 24 ولت و 5 ولت شروع کنید.

2. کمربند ایمنی را وصل کنید ، در صورت عدم اتصال به 16 بروید.

3. بررسی کنید که آیا شتاب سنج در وضعیت پایدار است؟

4. کلید تغذیه موتور را روشن کنید.

5. حالت عملکرد را با استفاده از دکمه دستکش انتخاب کنید ، پردازنده در 6 ، 9 ، 12 اجرا می شود و در صورت عدم انتخاب به 16 بروید.

6. سپس حالت 1 انتخاب شده است

7. شتاب سنج را به سمتی که می خواهیم ویلچر را حرکت دهیم ، حرکت دهید.

8. شتاب سنج موقعیت خود را حرکت داده یا کج می کند بنابراین سیگنال آنالوگ را به آردوینو می دهد و آن را نامناسب تبدیل می کند

سطح دیجیتال ، به طوری که موتورهای ویلچر را حرکت دهد.

9. سپس حالت 2 انتخاب شده است

10. بر اساس دکمه دستکش در جهت فشار داده شده است ، ما می خواهیم ویلچر را حرکت دهیم.

11. حس می کند که آردوینو حالت سوئیچ دستکش را روشن/خاموش می کند و آن را به سطح دیجیتالی نامناسبی تبدیل می کند تا موتورهای ویلچر را حرکت دهد.

12. سپس حالت 3 انتخاب شده است

13. شتاب سنج را به سمتی که می خواهیم ویلچر را حرکت دهیم ، حرکت دهید.

14. شتاب سنج موقعیت خود را حرکت داده یا کج می کند بنابراین یک سیگنال آنالوگ به آردوینو می دهد و آن را به داخل تبدیل می کند

سطح دیجیتال مناسب ، و فاصله تفاوت اولتراسونیک را بررسی کنید.

15. برای تشخیص مانع از سنسورهای اولتراسونیک استفاده می شود. اگر مانعی تشخیص داده شد ، آن را پیدا کنید

به آردوینو سیگنال می دهد و عملکرد ترمز را اعمال می کند و موتورها را متوقف می کند.

16. ویلچر در حالت استراحت است.

17. کمربند ایمنی را بردارید.

مرحله 11: کد

مرحله 12: آزمایش نهایی

تلاش شد تا سیستم جمع و جور و پوشیدنی شود ، از حداقل سیم استفاده شده است و این پیچیدگی سیستم را کاهش می دهد. آردوینو قلب سیستم است و بنابراین باید به درستی برنامه نویسی شود. حرکات مختلف مورد آزمایش قرار گرفت و خروجی ها مورد بررسی قرار گرفتند تا بررسی شود که آیا سیگنال مناسب به رله ارسال شده است یا خیر. مدل ویلچر روی رله های سوئیچ و موتورها کار می کند و سنسور شتاب سنج روی دست بیمار قرار گرفته است. آردوینو با شتاب سنج برای ارسال سیگنال شیب به ویلچر از نظر حرکت یعنی چپ یا راست ، جلو یا عقب استفاده می شود. در اینجا رله به عنوان یک مدار سوئیچینگ عمل می کند. با توجه به عملکرد رله ، ویلچر در آن جهت متناظر حرکت می کند. رابط مناسب همه اجزا با توجه به نمودار مدار ، به ما مدار سخت افزاری برای نمونه اولیه صندلی چرخدار با حرکت دست و کنترل دستکش با ترمز خودکار برای ایمنی بیماران می دهد.

مرحله 13: نتیجه گیری

ما یک ویلچر اتوماتیک پیاده کرده بودیم که مزایای مختلفی دارد. این دستگاه در سه حالت مختلف یعنی حالت دستی ، شتاب سنج و شتاب سنج با حالت ترمز کار می کند. همچنین ، دو سنسور اولتراسونیک وجود دارد که دقت ویلچر را افزایش داده و ترمز خودکار را فراهم می کند. این صندلی چرخدار مقرون به صرفه است و می تواند برای افراد عادی مقرون به صرفه باشد. با توسعه این پروژه ، می توان آن را با موفقیت در مقیاس بزرگتر برای افراد معلول اجرا کرد. هزینه کم مونتاژ باعث می شود که برای عموم مردم واقعا پاداش باشد. ما همچنین می توانیم فناوری جدیدی را در این ویلچر اضافه کنیم. از نتایج به دست آمده در بالا ، نتیجه می گیریم که هر سه حالت کنترل ویلچر مورد آزمایش قرار گرفته و در محیطی سرپوشیده با کمترین کمک به معلولان جسمی به طور رضایت بخشی عمل می کند. این واکنش خوبی نسبت به فعال شدن شتاب سنج موتورهای متصل به چرخ صندلی دارد. اگر سیستم چرخ دنده متصل به موتورها با یک میل لنگ و یک پیچ که دارای اصطکاک و ساییدگی مکانیکی کمتری است جایگزین شود ، سرعت و مسافت طی شده توسط ویلچر می تواند بیشتر بهبود یابد. هزینه اجرای این سیستم در مقایسه با سایر سیستم هایی که برای اهداف مشابه استفاده می شوند بسیار کمتر است.