Akcelerometer na invalidnom vozíku pre telesne postihnutých: 13 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:56

V našej krajine s 1,3 miliardami obyvateľov stále máme viac ako 1% populácie starších alebo zdravotne postihnutých ľudí, ktorí potrebujú podporu osobnej mobility. Cieľom nášho projektu je splniť ich požiadavky na mobilitu pomocou inteligentných technológií. Problém s nimi je, že ich kosti nôh oslabia alebo sa zlomia v dôsledku nehody a spôsobia bolesť pri pohybe, takže na pohyb na invalidnom vozíku používame pohyby ruky alebo náklonu. Náklon je snímaný akcelerometrom a je vyvinuté ekvivalentné napätie, ktoré napätie sníma Arduino a prevádza ich na ekvivalentný signál pre relé. Na základe signálu Arduino relé poháňa príslušný motor. Pohyb motora spôsobuje, že sa invalidný vozík pohybuje v určitom smere. To dáva užívateľovi funkcie na ovládanie pohybu invalidného vozíka ručne alebo naklonením hlavy. Ultrazvukový inteligentný senzor sme použili na ovládanie brzdenia invalidného vozíka na základe vzdialenosti medzi invalidným vozíkom a prekážkami. Ak je rozdielová vzdialenosť menšia ako 20 cm, potom Arduino vyšle brzdný signál na relé a motor sa zastaví, rýchlosť sa zníži a po 2-3 sekundách sa invalidný vozík konečne zastaví. Pomáha to používateľovi pri veľkej a menšej nehode na ceste, a to pomocou inteligentných techník. LCD displej zobrazuje rozdielovú vzdialenosť pre dopredu a dozadu na displeji pre užívateľa. Vďaka týmto funkciám je invalidný vozík pre používateľa jednoduchý, bezpečný a inteligentný.

Potrebné súčasti:

Arduino nano, Relé 5V, Drevená doska pre mechanickú montáž, 4 jednosmerný prevodový motor 24V, 2A, Batérie 12V, 4A, Hliníkový plech, Rukavica, Moduly Adxl 335, Kolesá invalidného vozíka, Stolička so skrutkami na upevnenie, IC regulátor 12 V, 5 V.

Krok 1: SCHÉMA BOKOV

Bloková schéma pozostáva zo senzorovej jednotky, zdroja napájania, Arduina, relé, LCD a motorov. Arduino má vstupy z automatického mechanizmu bezpečnostného pásu na detekciu bezpečnostného pásu, ktorý používateľ nosí alebo nie. Keď má používateľ zapnutý bezpečnostný pás, Arduino rozpozná a zapne systém. Potom sa zobrazí uvítacia správa a používateľ požiada o výber režimu prevádzky. Existujú tri prevádzkové režimy, ktoré sa volia manuálnymi spínačmi. Keď je režim zvolený, začne snímať zmenu výstupu senzora akcelerometra a podľa toho zmení vstupný signál pre relé od Arduina. Na základe signálu Arduino relé poháňa motor v určitom smere, kým Arduino nezmení vstup relé. Ultrazvukový senzor slúži na meranie vzdialenosti prekážky v blízkosti invalidného vozíka, tieto informácie sa zobrazujú na LCD displeji a ukladajú sa v Arduino na brzdenie. Keď je vzdialenosť menšia ako 20 cm, Arduino generuje brzdný signál na relé a zastaví pohyb invalidného vozíka. Na napájanie Arduina a motora slúžia dva zdroje, Arduino má napájanie 5v a motor má napájanie 24v.

Krok 2: ROZVOJ SPODNÉHO RÁMU

Vývoj štartu invalidného vozíka z mechanickej montáže rámu. Na spodný rám invalidného vozíka je možné použiť akrylovú alebo drevenú dosku. Potom sa doska nareže na veľkosť rámu 24 * 36 palcov, 24 palcov je dĺžka a 36 palcov je šírka rámu.

Krok 3: MONTÁŽ MOTORA NA RÁM

Motor je namontovaný na rámovú dosku pomocou L konzoly. Ponechá sa priestor 2 palce na pozdĺžnej strane a vyvŕta sa otvor na montáž motora. Keď je vŕtanie ukončené, umiestnime konzolu L a začneme naskrutkovať skrutku a potom pripevníme motor pomocou skrutkovacieho telesa hriadeľa. Potom sa vodiče predĺži pripojením ďalšieho predlžovacieho vodiča a jeho pripojením k reléovému výstupu.

Krok 4: MONTÁŽ ŽIDLA NA RÁM

Na zaistenie vyššej stability systému počas prevádzky na cestách sa používa štvornohá stolička. Okraj týchto nôh je vyvŕtaný otvorom a umiestnená na ráme a vŕtanie sa vykonáva aj na ráme. Potom je stolička pripevnená k rámu pomocou skrutky.

Krok 5: MONTÁŽ SPÍNAČA A LCD NA RUČNÝ ODPOČINOK ŽIDLIA

Napájanie motora je zaistené vypínačom napájania a v prípade skratu vypnite napájanie systému týmto spínačom. Tieto spínače a displej LCD sú najskôr upevnené na drevenej doske a potom pripevnené k zvyškovej podložke stoličky vyvŕtaním otvoru a následným pripevnením pomocou skrutky.

Krok 6: MONTÁŽ MECHANIZMU PÁSOVÉHO PÁSU

Na stavbu mechanizmu bezpečnostného pásu sa používa hliníková časť držadla, ktorá sa ohýba cez hranu. Používajú sa dve držadlá a používa sa nylonový pás upevnený v polohe na ramene kresla. Rukoväť je pripevnená k sedacej hrane stoličky.

Krok 7: MONTÁŽ ULTRAZVUKOVÉHO SENZORA

Na meranie vzdialenosti vpred a vzad sa používajú dva ultrazvukové snímače. Sú upevnené na stredovom okraji invalidného vozíka pomocou skrutky.

Krok 8: MONTÁŽ PODLOŽKY NA OPIERKU Nôh

Na podložku pod nohy sú použité dve drevené dosky veľkosti 2 * 6 palcov. Tieto sú upevnené na okraji invalidného vozíka v polohe v tvare V.

Krok 9: IMPLEMENTÁCIA HARDWARU VOZIDLA

Automatické tlačidlo na páse a rukavici používalo skratový koncept a bolo napojené na 5 V. LCD je pripojený k Arduino Nano v režime 4-bitového rozhrania a na začiatku invalidného vozíka zobrazí uvítaciu správu. Potom sa výber invalidného vozíka vykoná pomocou tlačidla na rukaviciach. Rukavice sú pripojené k 0, 1, 2, 3 pinom Arduina a akcelerometer je pripojený k A0, A1 Arduina. Keď je akcelerometer naklonený, zrýchlenie sa prevedie na napätie v osiach X a Y. Na základe toho sa vykonáva pohyb invalidného vozíka. Smer zrýchlenia sa prevádza na pohyb invalidného vozíka pomocou relé pripojeného k 4, 5, 6, 7 kolíkom Arduina a je zapojený tak, že signál je konvertovaný na 4 -smerný pohyb invalidného vozíka ako dopredu, dozadu, doľava, správny. Jednosmerný motor je pripojený priamo k relé bez pripojenia, otvorené pripojenie, spoločná svorka. Ultrazvukový spúšťací kolík je pripojený k pinu č. 13 Arduino a echo je pripojený k 10, 11 pinom Arduino. Používa sa na automatické brzdenie, keď je prekážka detekovaná v dosahu 20 cm a zobrazí vzdialenosť na LCD. Dátové piny LCD sú pripojené k A2, A3, A4, A5 a aktivačný pin je pripojený k 9 pinom, výber registra je pripojený k pinu č. 10

Krok 10: ALGORITHM

Algoritmus toku činnosti invalidného vozíka sa vykonáva nasledujúcim spôsobom

1. Začnite pripojením napájania 24 V a 5 V.

2. Pripojte bezpečnostný pás, ak nie je pripojený, prejdite na 16.

3. Skontrolujte, či je akcelerometer v stabilnom stave?

4. Zapnite vypínač napájania motora.

5. Tlačidlom v rukavici vyberte režim prevádzky, procesor sa spustí 6, 9, 12 a ak nie je zvolený, prejdite na 16.

6. Potom je zvolený režim 1

7. Pohybujte akcelerometrom v smere, akým chceme pohybovať invalidným vozíkom.

8. Akcelerometer sa pohybuje alebo nakláňa svoju polohu, čím dáva analógový signál Arduinu a prevádza ho nevhodne

digitálna úroveň, aby sa pohybovali motory invalidného vozíka.

9. Potom je zvolený režim 2

10. Na základe toho, že je tlačidlo rukavice stlačené v smere, chceme posunúť invalidný vozík.

11. Snímače Arduino sa v režime zapínania/vypínania rukavíc menia a prevádzajú na nevhodnú digitálnu úroveň, aby sa pohli motory invalidného vozíka.

12. Potom je zvolený režim 3

13. Pohybujte akcelerometrom v smere, akým chceme pohybovať invalidným vozíkom.

14. Akcelerometer sa pohybuje alebo nakláňa svoju polohu, čím dáva analógový signál pre Arduino a prevádza ho

vhodnú digitálnu úroveň a skontrolujte vzdialenosť ultrazvukového rozdielu.

15. Na detekciu prekážky slúžia ultrazvukové senzory. Ak je zistená nejaká prekážka, urobte to

dáva signál Arduinu a aplikuje brzdenie a zastaví motory.

16. Invalidný vozík je v pokojovej polohe.

17. Odstráňte bezpečnostný pás.

Krok 11: Kód

Krok 12: Záverečné testovanie

Vyvinulo sa úsilie, aby bol systém kompaktný a nositeľný, bolo použitých minimum káblov, čo znižuje zložitosť systému. Arduino je srdcom systému, a preto musí byť správne naprogramovaný. Testovali sa rôzne gestá a výstupy sa študovali, aby sa skontrolovalo, či je do relé odoslaný správny signál. Model invalidného vozíka funguje na spínacích relé a motoroch so senzorom akcelerometra umiestneným na ruke pacienta. Arduino s akcelerometrom sa používa na odosielanie signálu o naklonení na invalidný vozík z hľadiska pohybu, tj vľavo alebo vpravo, vpredu alebo vzadu. Tu relé funguje ako spínací obvod. Podľa reléovej činnosti sa invalidný vozík bude pohybovať v zodpovedajúcom smere. Správne prepojenie všetkých komponentov podľa schémy zapojenia nám dáva hardvérové obvody pre prototyp invalidného vozíka s ručným gestom a ovládaním v rukaviciach s automatickým brzdením pre bezpečnosť pacientov.

Krok 13: ZÁVER

Implementovali sme automatický invalidný vozík, ktorý má rôzne výhody. Pracuje v troch rôznych režimoch, tj. Manuálnom režime, akcelerometri a akcelerometri s režimom brzdenia. K dispozícii sú tiež dva ultrazvukové senzory, ktoré zvyšujú presnosť invalidného vozíka a zaisťujú automatické brzdenie. Tento invalidný vozík je ekonomický a môže byť cenovo dostupný pre bežných ľudí. S rozvojom tohto projektu môže byť úspešne realizovaný vo väčšom meradle pre hendikepovaných ľudí. Nízke náklady na zhromaždenie z neho robia skutočne bonus pre širokú verejnosť. Na tento invalidný vozík môžeme tiež pridať novú technológiu. Z vyššie uvedených výsledkov usudzujeme, že vyvinutý zo všetkých troch režimov ovládania invalidného vozíka je testovaný a uspokojivo funguje vo vnútornom prostredí s minimálnou pomocou telesne postihnutému. Má dobrú odozvu na akcelerometer, ktorý aktivuje motory spojené s kolesami stoličky. Rýchlosť a vzdialenosť prekonanú invalidným vozíkom je možné ďalej zlepšiť, ak je prevodový systém spojený s motormi nahradený kĺbom kľuky a pastorka, ktorý má menšie trenie a mechanické opotrebovanie. Prevádzkové náklady tohto systému sú oveľa nižšie v porovnaní s inými systémami používanými na rovnaký účel.