Инвалидна количка на базата на акселерометър за физически увредени лица: 13 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:50

В нашата страна с население от 1,3 милиарда все още имаме повече от 1% население от възрастни хора или хора с увреждания, които се нуждаят от подкрепа за лична мобилност. Нашият проект има за цел да отговори на техните изисквания за мобилност с интелигентни технологии. Проблемът при тях е, че костите на краката им отслабват или се счупват поради злополука и причиняват болка по време на движение, така че използваме движения на ръцете или накланянето на главата за преместване на инвалидна количка. Наклонът се усеща чрез акселерометър и се развива еквивалентно напрежение, това напрежение се улавя от Arduino и ги преобразува в еквивалентен сигнал за релето. Въз основа на сигнала на Arduino релето задвижва съответния двигател. Движението на двигателя кара инвалидната количка да се движи в определена посока. Това дава възможност на потребителя да контролира движението на инвалидната количка с ръка или накланяне на главата. Използвахме ултразвуковия интелигентен сензор за контрол на спирането на инвалидната количка въз основа на разстоянието между инвалидната количка и препятствията. Ако различното разстояние е по-малко от 20 см, тогава Arduino изпраща спирачен сигнал към релето и спирането на двигателя, това намалява скоростта и след 2-3 секунди инвалидната количка най-накрая спира. Това помага на потребителя от голяма и малка катастрофа на пътя, с помощта на интелигентни техники. LCD показва различното разстояние за напред и назад на дисплея за потребителя. Тези функции правят инвалидната количка проста, безопасна и интелигентна за потребителя.

Необходими компоненти:

Arduino nano, Реле 5V, Дървена дъска за механично сглобяване, 4 DC мотор 24V, 2A, Батерии 12V, 4A, Алуминиева плоча, Ръкавица, Модули Adxl 335, Колела за инвалидни колички, Стол с винтове за фиксиране, 12V, 5V регулатор IC.

Стъпка 1: БЛОКИРАНА СХЕМА

Блоковата диаграма се състои от сензорен блок, захранване, Arduino, реле, LCD и двигатели. Arduino има входове от механизма на автоматичния предпазен колан за откриване дали предпазният колан е носен от потребителя или не. Когато потребителят носи предпазен колан, Arduino усеща и включва системата. След това се показва приветственото съобщение и потребителят иска да избере режима на работа. Има три режима на работа и се избират с ръчни превключватели. След като режимът е избран, той започва да усеща промяната в изхода на сензора за акселерометър и съответно променя входния сигнал за реле от Arduino. Въз основа на сигнала на Arduino, релето задвижва двигателя в определена посока, докато Arduino не промени релейния вход. Ултразвуковият сензор се използва за измерване на разстоянието до препятствие в близост до инвалидната количка, тази информация се показва на LCD и се съхранява в Arduino за спиране. Когато разстоянието е по -малко от 20 см, Arduino генерира спирачен сигнал за реле и спира движението на инвалидната количка. За захранването на Arduino се използват два захранвания и захранване на двигателя, Arduino има захранване от 5v, а двигателят има захранване от 24v.

Стъпка 2: РАЗВИТИЕ НА ДОЛНАТА РАМКА

Разработване на инвалидни колички от механична рамка. За долната рамка на инвалидната количка може да се използва акрилна или дървена дъска. След това дъската се нарязва с размер на рамката 24 * 36 инча, 24 инча е дължина и 36 инча са ширината на рамката.

Стъпка 3: МОНТИРАНЕ НА ДВИГАТЕЛЯ НА РАМА

Моторът е монтиран на рамкова дъска с помощта на L скоба. Като оставите място от 2 инча от страната на дължината и пробийте отвор за монтиране на двигателя. Когато пробиването приключи, поставяме L-скобата и започваме да поставяме винт и след това фиксираме двигателя от неговия винтов корпус на вала. След това проводниците се удължават чрез присъединяване към друг удължителен проводник и свързването му към релейния изход.

Стъпка 4: МОНТИРАНЕ НА СТОЛ НА РАМА

Стол с четири крака се използва, за да направи системата по-стабилна по време на работа на пътя. Този ръб на краката се пробива с отвор и се поставя върху рамката, а пробиването се извършва и върху рамката. След това столът се фиксира върху рамка с винт.

Стъпка 5: МОНТИРАНЕ НА ПЕРЕКЛЮЧВАТЕЛЯ НА МОЩНОСТТА И LCD на подложка за ръце на стола

За захранване на двигателя се използва превключвател на захранването и ако възникне късо съединение, изключете захранването на системата чрез този ключ. Тези ключове и LCD първо се фиксират върху дървена дъска и след това се фиксират върху подложката на стола чрез пробиване на отвор и след това фиксирането му с винтов болт.

Стъпка 6: МОНТИРАНЕ НА МЕХАНИЗМА НА КОЛАНА

За изграждане на механизъм на предпазен колан се използва алуминиева дръжка и се огъва над ръба. Използват се две дръжки, а найлонов колан се използва и фиксира в положение на рамото на стола. Дръжката е фиксирана на ръба на седалката.

Стъпка 7: МОНТИРАНЕ НА УЛТРАЗВУКОВ СЕНЗОР

Два ултразвукови сензора се използват за измерване на разстояние напред и назад. Те са фиксирани в централния ръб на инвалидна количка с винт.

Стъпка 8: МОНТИРАНЕ НА ПОДЛОЖКА ЗА ОСТАВКА НА КРАКАТА

Две дървени дъски с размер 2 * 6 инча се използват за подложка за крака. Те са фиксирани на ръба на инвалидната количка в позиция v форма.

Стъпка 9: ИЗПЪЛНЕНИЕ НА ХАРАКТЕРИЗА ЗА ИНТЕЛЛАКТИ

Автоматичният предпазен колан и бутон с ръкавици използват концепция за късо съединение и са свързани към 5v. LCD дисплеят е свързан с Arduino Nano в 4-битов режим на взаимодействие и той ще покаже приветствено съобщение при стартиране на инвалидна количка. След този режим изборът на инвалидна количка се извършва с помощта на бутона за ръкавици. Ръкавиците са свързани към 0, 1, 2, 3 пина на Arduino, а акселерометърът е свързан към A0, A1 на Arduino. Когато акселерометърът е наклонен, ускорението се преобразува в напрежения по оста X и Y. Въз основа на това се извършва движението на инвалидна количка. Посоката на ускорението се преобразува в движение на инвалидна количка с помощта на реле, свързано към 4, 5, 6, 7 пина на Arduino и е свързано по начин, че сигналът се преобразува в 4 посока движение на инвалидната количка като напред, назад, наляво, правилно. DC двигателят е свързан директно към релето без връзка, отворена връзка, общ терминал. Ултразвуков задействащ щифт е свързан към щифт № 13 на Arduino, а ехото е свързано към 10, 11 пина на Arduino. Използва се за автоматично спиране при откриване на препятствие в обхват от 20 см и показва разстоянието на LCD. LCD пиновете за данни са свързани към A2, A3, A4, A5 и пинът за активиране е свързан към 9 пина, изборът на регистър е свързан към пин № 10

Стъпка 10: АЛГОРИТМ

Операцията с алгоритъма на инвалидната количка се извършва по следния начин

1. Започнете, като свържете захранването с 24 V и 5 V.

2. Свържете предпазния колан, ако не е свързан, отидете на 16.

3. Проверете дали акселерометърът е в стабилно състояние?

4. Включете превключвателя на захранването на двигателя.

5. Изберете режима на работа с ръкавица, процесорът ще се изпълни на 6, 9, 12 и ако не е избран, преминете към 16.

6. Избран режим 1, след това

7. Преместете акселерометъра в посоката, в която искаме да преместим инвалидната количка.

8. Акселерометърът се движи или накланя позицията си, като по този начин дава аналоговия сигнал на Arduino и го преобразува неподходящо

цифрово ниво, така че да се движат двигателите на инвалидната количка.

9. След това изберете режим 2

10. Въз основа на натиснат бутон за ръкавици в посоката, искаме да преместим инвалидната количка.

11. Arduino усеща промяната в режим на превключване на ръкавици за включване/изключване и превръщането му в неподходящо цифрово ниво, така че да премества двигателите на инвалидната количка.

12. Избран режим 3, след това

13. Преместете акселерометъра в посоката, в която искаме да преместим инвалидната количка.

14. Акселерометърът се движи или накланя позицията си, като по този начин дава аналогов сигнал на Arduino и го преобразува

подходящо цифрово ниво и проверете за ултразвукова разлика.

15. Ултразвукови сензори се използват за откриване на препятствието. Ако се открие някакво препятствие, тогава

подава сигнал към Arduino и прилага спирачна операция и спира двигателите.

16. Инвалидната количка е в положение за почивка.

17. Свалете предпазния колан.

Стъпка 11: Код

Стъпка 12: Окончателно тестване

Бяха положени усилия да се направи системата компактна и носима, използвани са минимални проводници и това намалява сложността на системата. Arduino е сърцето на системата и затова трябва да бъде програмиран правилно. Тествани бяха различни жестове и изходите бяха проучени, за да се провери дали правилният сигнал се изпраща към релето. Моделът на инвалидната количка работи върху превключващите релета и двигатели със сензор за акселерометър, поставен върху ръката на пациента. Arduino с акселерометър се използва за изпращане на сигнал за накланяне към инвалидната количка по отношение на движение, т.е. ляво или дясно, отпред или отзад. Тук релето действа като комутационна верига. Според релето, инвалидната количка ще се движи в съответната посока. Правилното свързване на всички компоненти съгласно електрическата схема ни дава хардуерна схема за прототип на инвалидна количка с ръчно базиран жест и управление на ръкавици с автоматично спиране за безопасността на пациентите.

Стъпка 13: ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Бяхме внедрили автоматична инвалидна количка, която има различни предимства. Той работи в три различни режима, т.е. ръчен режим, акселерометър и акселерометър с режим на спиране. Също така има два ултразвукови сензора, които увеличават точността на инвалидната количка и осигуряват автоматично спиране. Тази инвалидна количка е икономична и може да бъде достъпна за обикновените хора. С развитието на този проект той може да бъде успешно реализиран в по -голям мащаб за хората с увреждания. Ниската цена на монтажа го прави наистина бонус за широката публика. Можем също да добавим нова технология в тази инвалидна количка. От получените по-горе резултати стигаме до извода, че разработените и трите режима на управление на инвалидна количка са тествани и работят задоволително в закрита среда с минимално съдействие на физически увредени хора. Той има добър отговор на акселерометъра, активиращ двигателите, свързани с колелата на стола. Скоростта и разстоянието, изминати от инвалидна количка, могат да бъдат допълнително подобрени, ако предавката, свързана към двигателите, бъде заменена с коляново -зъбно колело, което има по -малко триене и механично износване. Експлоатационните разходи на тази система са много по -ниски в сравнение с други системи, използвани за същата цел.