วีลแชร์ที่ใช้มาตรวัดความเร่งสำหรับคนพิการทางร่างกาย: 13 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:03

ในประเทศของเราที่มีประชากร 1.3 พันล้านคน เรายังมีประชากรผู้สูงอายุหรือผู้พิการมากกว่า 1% ซึ่งต้องการการสนับสนุนสำหรับการเคลื่อนไหวส่วนบุคคล โครงการของเรามีเป้าหมายเพื่อตอบสนองความต้องการด้านการเคลื่อนไหวด้วยเทคโนโลยีอัจฉริยะ ปัญหาคือกระดูกขาของพวกมันอ่อนลงหรือหักเนื่องจากอุบัติเหตุและทำให้เกิดอาการปวดขณะเคลื่อนที่ ดังนั้นเราจึงใช้มือหรือเอียงศีรษะในการเคลื่อนย้ายรถเข็น มาตรความเร่งรับรู้ความเอียงและแรงดันที่เท่ากันได้รับการพัฒนา โดย Arduino จะตรวจจับแรงดันไฟฟ้านั้นและแปลงเป็นสัญญาณที่เทียบเท่าสำหรับรีเลย์ ตามสัญญาณ Arduino รีเลย์จะขับเคลื่อนมอเตอร์ที่เกี่ยวข้อง การเคลื่อนที่ของมอเตอร์ทำให้รถเข็นเคลื่อนที่ไปในทิศทางที่แน่นอน ซึ่งจะให้คุณสมบัติแก่ผู้ใช้ในการควบคุมการเคลื่อนไหวของเก้าอี้รถเข็นด้วยมือหรือเอียงศีรษะ เราใช้เซ็นเซอร์อัจฉริยะล้ำเสียงเพื่อควบคุมการเบรกของรถเข็นโดยพิจารณาจากระยะห่างระหว่างรถเข็นและสิ่งกีดขวาง หากระยะทางที่ต่างกันน้อยกว่า 20 ซม. Arduino จะส่งสัญญาณเบรกไปที่รีเลย์และมอเตอร์หยุด ซึ่งจะลดความเร็วลง และหลังจากนั้น 2-3 วินาที รถเข็นวีลแชร์จะหยุดในที่สุด สิ่งนี้จะช่วยให้ผู้ใช้เกิดอุบัติเหตุทั้งใหญ่และเล็กบนท้องถนนด้วยเทคนิคอันชาญฉลาด จอ LCD แสดงระยะต่างกันสำหรับการเดินหน้าและถอยหลังสำหรับผู้ใช้ คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้รถเข็นวีลแชร์เรียบง่าย ปลอดภัย และชาญฉลาดสำหรับผู้ใช้

ส่วนประกอบที่จำเป็น:

Arduino นาโน, รีเลย์ 5V, ไม้กระดานสำหรับการประกอบเครื่องกล, 4 DC มอเตอร์เกียร์ 24V, 2A, แบตเตอรี่ 12V, 4A, แผ่นอลูมิเนียม

ถุงมือ, โมดูล Adxl 335, ล้อรถเข็น, เก้าอี้พร้อมสกรูสำหรับยึด, ไอซีควบคุม 12V, 5V

ขั้นตอนที่ 1: BOCK DIAGRAM

บล็อกไดอะแกรมประกอบด้วยหน่วยเซ็นเซอร์ แหล่งจ่ายไฟ Arduino รีเลย์ LCD และมอเตอร์ Arduino มีอินพุตจากกลไกเข็มขัดนิรภัยอัตโนมัติสำหรับตรวจจับเข็มขัดนิรภัยที่ผู้ใช้สวมใส่หรือไม่ เมื่อผู้ใช้คาดเข็มขัดนิรภัย Arduino จะตรวจจับและเปิดระบบ จากนั้นข้อความต้อนรับจะปรากฏขึ้นและผู้ใช้ขอให้เลือกโหมดการทำงาน มีสามโหมดการทำงานและถูกเลือกโดยสวิตช์แบบแมนนวล เมื่อเลือกโหมดแล้วจะเริ่มตรวจจับการเปลี่ยนแปลงในเอาต์พุตของเซ็นเซอร์มาตรความเร่งและจะเปลี่ยนสัญญาณอินพุตสำหรับรีเลย์โดย Arduino ตามลำดับ ตามสัญญาณ Arduino รีเลย์จะขับเคลื่อนมอเตอร์ไปในทิศทางใดทิศทางหนึ่งจนกว่า Arduino จะเปลี่ยนอินพุตรีเลย์ เซ็นเซอร์อัลตราโซนิกใช้เพื่อวัดระยะห่างของสิ่งกีดขวางใกล้กับรถเข็น ข้อมูลนี้จะแสดงบน LCD และเก็บไว้ใน Arduino เพื่อเบรก เมื่อระยะทางน้อยกว่า 20 ซม. Arduino จะสร้างสัญญาณเบรกเพื่อถ่ายทอดและหยุดการเคลื่อนไหวของรถเข็น มีแหล่งจ่ายไฟสองตัวที่ใช้สำหรับ Arduino และมอเตอร์จ่ายไฟ Arduino มีแหล่งจ่ายไฟ 5v และมอเตอร์มีแหล่งจ่ายไฟ 24v

ขั้นตอนที่ 2: การพัฒนาเฟรมด้านล่าง

การพัฒนารถเข็นเริ่มจากการประกอบโครงเครื่องกล สามารถใช้แผ่นอะครีลิคหรือไม้สำหรับโครงด้านล่างของรถเข็นได้ จากนั้นตัดกระดานในขนาดกรอบ 24 * 36 นิ้ว ยาว 24 นิ้ว และความกว้างของกรอบ 36 นิ้ว

ขั้นตอนที่ 3: การติดตั้งมอเตอร์บนเฟรม

มอเตอร์ติดตั้งอยู่บนเฟรมบอร์ดโดยใช้ขายึด L โดยเว้นระยะด้านยาว 2 นิ้ว และรูเจาะสำหรับติดตั้งมอเตอร์ เมื่อการเจาะเสร็จสิ้น เราจะวางขายึด L และเริ่มใส่สกรู จากนั้นจึงยึดมอเตอร์ด้วยตัวเพลาแบบขันสกรู หลังจากนั้นจะต่อสายไฟโดยต่อสายต่ออื่นๆ แล้วต่อเข้ากับเอาท์พุตรีเลย์

ขั้นตอนที่ 4: การยึดเก้าอี้เข้ากับโครง

ใช้เก้าอี้สี่ขาเพื่อทำให้ระบบมีเสถียรภาพมากขึ้นระหว่างการทำงานบนท้องถนน เจาะขอบขาเหล่านี้ด้วยรูและวางบนเฟรม และเจาะบนเฟรมด้วย หลังจากนั้นเก้าอี้ตัวนั้นจะถูกยึดเข้ากับโครงด้วยสกรูน๊อต

ขั้นตอนที่ 5: การติดตั้งสวิตช์เพาเวอร์และ LCD บนที่วางแขนของเก้าอี้

สวิตช์จ่ายไฟใช้เพื่อจ่ายไฟให้กับมอเตอร์ และหากเกิดไฟฟ้าลัดวงจร ให้ปิดระบบจ่ายไฟด้วยสวิตช์นี้ อันดับแรก สวิตช์และ LCD เหล่านี้ถูกยึดไว้บนกระดานไม้ จากนั้นจึงยึดกับเบาะรองนั่งของเก้าอี้โดยเจาะรูแล้วยึดด้วยสลักเกลียว

ขั้นตอนที่ 6: การยึดกลไกรัดเข็มขัดนิรภัย

สำหรับการสร้างกลไกการคาดเข็มขัดนิรภัยนั้น ส่วนของมือจับอะลูมิเนียมจะใช้และงอเหนือขอบ ใช้มือจับสองอันและใช้เข็มขัดไนลอนและยึดไว้ที่ตำแหน่งไหล่ของเก้าอี้ ที่จับยึดอยู่ที่ขอบที่นั่งของเก้าอี้

ขั้นตอนที่ 7: การติดตั้งเซ็นเซอร์อัลตราโซนิก

เซ็นเซอร์อัลตราโซนิกสองตัวใช้สำหรับการวัดระยะทางในการส่งต่อและย้อนกลับ พวกเขาได้รับการแก้ไขที่ขอบตรงกลางของรถเข็นคนพิการด้วยสกรู

ขั้นตอนที่ 8: การยึดที่วางขา

แผ่นไม้ขนาด 2*6 นิ้ว จำนวน 2 แผ่น ใช้สำหรับรองที่พักขา สิ่งเหล่านี้ได้รับการแก้ไขบนขอบของรถเข็นคนพิการในตำแหน่งรูปตัววี

ขั้นตอนที่ 9: การติดตั้งฮาร์ดแวร์สำหรับรถเข็น

เข็มขัดนิรภัยแบบอัตโนมัติและปุ่มแบบถุงมือใช้แนวคิดการลัดวงจรและเชื่อมต่อกับ 5v. LCD เชื่อมต่อกับ Arduino Nano ในโหมดเชื่อมต่อ 4 บิต และจะแสดงข้อความต้อนรับเมื่อเริ่มรถเข็น หลังจากเลือกโหมดของรถเข็นคนพิการแล้วโดยใช้ปุ่มถุงมือ ถุงมือเชื่อมต่อกับ Arduino 0, 1, 2, 3 ขา และมาตรความเร่งเชื่อมต่อกับ A0, A1 ของ Arduino เมื่อเอียงมาตรความเร่ง ความเร่งจะถูกแปลงเป็นแรงดันแกน X และแกน Y ขึ้นอยู่กับการเคลื่อนไหวของรถเข็นคนพิการ ทิศทางการเร่งความเร็วจะถูกแปลงเป็นการเคลื่อนที่ของรถเข็นด้วยความช่วยเหลือของรีเลย์ที่เชื่อมต่อกับ 4, 5, 6, 7 พินของ Arduino และเชื่อมต่อในลักษณะที่สัญญาณจะถูกแปลงเป็นการเคลื่อนที่ 4 ทิศทางของรถเข็นคนพิการเช่นไปข้างหน้าถอยหลังซ้าย, ขวา. มอเตอร์กระแสตรงเชื่อมต่อโดยตรงกับรีเลย์เมื่อไม่มีการเชื่อมต่อ การเชื่อมต่อแบบเปิด ขั้วต่อทั่วไป พินทริกเกอร์อัลตราโซนิกเชื่อมต่อกับพินหมายเลข 13 ของ Arduino และ echo เชื่อมต่อกับ Arduino 10, 11 พิน ใช้สำหรับเบรกอัตโนมัติเมื่อตรวจพบสิ่งกีดขวางภายในระยะ 20 ซม. และแสดงระยะทางบน LCD พินข้อมูล LCD เชื่อมต่อกับ A2, A3, A4, A5 และเปิดใช้งานพินเชื่อมต่อกับ 9 พิน, Register Select เชื่อมต่อกับพินหมายเลข 10

ขั้นตอนที่ 10: อัลกอริทึม

การทำงานของขั้นตอนวิธีการไหลของรถเข็นจะทำในลักษณะดังต่อไปนี้

1. เริ่มต้นด้วยการเชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟ 24 V และ 5 V.

2. ต่อเข็มขัดนิรภัย ถ้าไม่ได้ต่อ ให้ไปที่ 16

3. ตรวจสอบว่ามาตรความเร่งอยู่ในสภาพที่มั่นคงหรือไม่?

4. เปิดสวิตช์จ่ายไฟของมอเตอร์

5. เลือกโหมดการทำงานด้วยปุ่มถุงมือ โปรเซสเซอร์ทำงานในวันที่ 6, 9, 12 และหากไม่ได้เลือก ให้ไปที่ 16

6. เลือกโหมด 1 แล้ว

7. ย้ายมาตรความเร่งไปในทิศทางที่เราต้องการเลื่อนรถเข็น

8. มาตรความเร่งเคลื่อนที่หรือเอียงตำแหน่งจึงให้สัญญาณอะนาล็อกกับ Arduino และแปลงไม่เหมาะสม

ระดับดิจิตอลเพื่อเคลื่อนย้ายมอเตอร์ของรถเข็น

9. เลือกโหมด 2 จากนั้น

10. โดยการกดปุ่มถุงมือในทิศทางที่เราต้องการจะย้ายรถเข็น

11. Arduino รับรู้ถึงการเปลี่ยนแปลงในโหมดเปิด/ปิดของถุงมือ และแปลงเป็นระดับดิจิตอลที่ไม่เหมาะสม เพื่อที่จะขยับมอเตอร์ของรถเข็น

12. เลือกโหมด 3 แล้ว

13. เลื่อนมาตรความเร่งไปในทิศทางที่เราต้องการเลื่อนรถเข็น

14. มาตรความเร่งเคลื่อนที่หรือเอียงตำแหน่งจึงให้สัญญาณอะนาล็อกกับ Arduino และแปลงเป็น

ระดับดิจิตอลที่เหมาะสม และตรวจสอบระยะความแตกต่างของอัลตราโซนิก

15. ใช้เซ็นเซอร์อัลตราโซนิกเพื่อตรวจจับสิ่งกีดขวาง หากตรวจพบสิ่งกีดขวางก็

ให้สัญญาณกับ Arduino และใช้การเบรกและจะหยุดมอเตอร์

16. รถเข็นอยู่ในตำแหน่งพัก

17. ถอดเข็มขัดนิรภัย

ขั้นตอนที่ 11: รหัส

ขั้นตอนที่ 12: การทดสอบขั้นสุดท้าย

มีการพยายามทำให้ระบบมีขนาดกะทัดรัดและสวมใส่ได้ ใช้สายไฟขั้นต่ำและช่วยลดความซับซ้อนของระบบ Arduino เป็นหัวใจสำคัญของระบบ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องตั้งโปรแกรมอย่างเหมาะสม มีการทดสอบท่าทางต่างๆ และศึกษาเอาต์พุตเพื่อตรวจสอบว่ามีการส่งสัญญาณที่ถูกต้องไปยังรีเลย์หรือไม่ โมเดลรถเข็นคนพิการทำงานบนรีเลย์และมอเตอร์สวิตชิ่งด้วยเซ็นเซอร์มาตรความเร่งที่วางอยู่บนมือของผู้ป่วย Arduino กับ accelerometer ใช้ในการส่งสัญญาณเอียงไปยังรถเข็นในแง่ของการเคลื่อนไหวเช่นซ้ายหรือขวาด้านหน้าหรือด้านหลัง ที่นี่รีเลย์ทำหน้าที่เป็นวงจรสวิตชิ่ง ตามการทำงานของรีเลย์ รถเข็นจะเคลื่อนที่ไปในทิศทางที่ตรงกัน การเชื่อมต่อที่เหมาะสมของส่วนประกอบทั้งหมดตามแผนภาพวงจรทำให้เรามีวงจรฮาร์ดแวร์สำหรับรถเข็นต้นแบบที่มีการควบคุมด้วยมือและถุงมือพร้อมระบบเบรกอัตโนมัติเพื่อความปลอดภัยของผู้ป่วย

ขั้นตอนที่ 13: บทสรุป

เราใช้รถเข็นแบบอัตโนมัติซึ่งมีข้อดีหลายประการ มันทำงานในสามโหมดที่แตกต่างกันเช่นโหมดแมนนวล, มาตรความเร่งและมาตรความเร่งพร้อมโหมดเบรก นอกจากนี้ยังมีเซ็นเซอร์อัลตราโซนิกสองตัวที่เพิ่มความแม่นยำของรถเข็นและให้การเบรกอัตโนมัติ รถเข็นวีลแชร์นี้ประหยัดและสามารถซื้อได้สำหรับคนทั่วไป ด้วยการพัฒนาโครงการนี้ จึงสามารถดำเนินการได้สำเร็จในระดับที่ใหญ่ขึ้นสำหรับคนพิการ ต้นทุนที่ต่ำของการประกอบทำให้เป็นโบนัสสำหรับประชาชนทั่วไป เรายังสามารถเพิ่มเทคโนโลยีใหม่ๆ ในรถเข็นวีลแชร์นี้ได้ จากผลที่ได้รับข้างต้น เราสรุปได้ว่าการพัฒนาโหมดควบคุมทั้งสามของรถเข็นคนพิการได้รับการทดสอบและทำงานได้อย่างน่าพอใจในสภาพแวดล้อมในร่มด้วยความช่วยเหลือขั้นต่ำสำหรับผู้พิการทางร่างกาย มีการตอบสนองที่ดีต่อมาตรความเร่งที่กระตุ้นมอเตอร์ที่เชื่อมต่อกับล้อของเก้าอี้ ความเร็วและระยะทางที่ใช้รถเข็นสามารถปรับปรุงได้อีก หากระบบเกียร์ที่เชื่อมต่อกับมอเตอร์ถูกแทนที่ด้วยข้อเหวี่ยงและปีกนกซึ่งมีแรงเสียดทานน้อยลงและการสึกหรอของกลไก ค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานของระบบนี้ต่ำกว่ามากเมื่อเทียบกับระบบอื่นๆ ที่ใช้เพื่อจุดประสงค์เดียวกัน