Rollstuhl mit Beschleunigungsmesser für Körperbehinderte - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:16

In unserem Land mit 1,3 Milliarden Einwohnern haben wir immer noch mehr als 1 % der Bevölkerung älterer oder behinderter Menschen, die Unterstützung für die persönliche Mobilität benötigen. Unser Projekt hat das Ziel, ihren Mobilitätsbedarf mit smarter Technologie zu erfüllen. Das Problem mit ihnen ist, dass ihre Beinknochen schwächer werden oder aufgrund eines Unfalls brechen und Schmerzen beim Bewegen verursachen. Daher verwenden wir Hand- oder Kopfneigungsbewegungen, um einen Rollstuhl zu bewegen. Die Neigung wird vom Beschleunigungsmesser erfasst und eine äquivalente Spannung wird entwickelt, diese Spannung wird von Arduino erfasst und in ein äquivalentes Signal für das Relais umgewandelt. Basierend auf dem Arduino-Signal treibt das Relais den entsprechenden Motor an. Die Bewegung des Motors bewirkt, dass sich der Rollstuhl in eine bestimmte Richtung bewegt. Dies gibt dem Benutzer die Möglichkeit, die Bewegung des Rollstuhls per Hand oder Kopfneigung zu steuern. Wir haben den Ultraschall-Smart-Sensor verwendet, um das Bremsen des Rollstuhls basierend auf dem Abstand zwischen Rollstuhl und Hindernissen zu steuern. Wenn der Differenzabstand weniger als 20 cm beträgt, sendet Arduino ein Bremssignal an Relais und Motorstopp, dies verringert die Geschwindigkeit und nach 2-3 Sekunden kommt der Rollstuhl schließlich zum Stehen. Dies hilft dem Benutzer mit Hilfe intelligenter Techniken bei einem größeren und kleineren Verkehrsunfall. Das LCD zeigt dem Benutzer die Differenzdistanz für vorwärts und rückwärts auf dem Display an. Diese Eigenschaften machen den Rollstuhl für den Benutzer einfach, sicher und intelligent.

Benötigte Komponenten:

Arduino-Nano, Relais 5V, Holzbrett für mechanische Montage, 4 DC-Getriebemotor 24V, 2A, Batterien 12V, 4A, Aluminiumteller, Handschuh, Adxl 335 Module, Rollstuhlräder, Stuhl mit Schrauben zur Befestigung, 12V, 5V Regler-IC.

Schritt 1: BOCKENDIAGRAMM

Das Blockschaltbild besteht aus Sensoreinheit, Netzteil, Arduino, Relais, LCD und Motoren. Arduino hat Eingaben vom automatischen Sicherheitsgurtmechanismus zur Erkennung, ob der Sicherheitsgurt vom Benutzer getragen wird oder nicht. Wenn der Benutzer einen Sicherheitsgurt trägt, erkennt Arduino und schaltet das System ein. Dann wird die Willkommensnachricht angezeigt und der Benutzer aufgefordert, den Betriebsmodus auszuwählen. Es gibt drei Betriebsarten und werden durch manuelle Schalter ausgewählt. Sobald der Modus ausgewählt ist, beginnt er, die Änderung des Ausgangs des Beschleunigungssensors zu erkennen und ändert entsprechend das Eingangssignal für das Relais von Arduino. Basierend auf dem Arduino-Signal treibt das Relais den Motor in eine bestimmte Richtung, bis das Arduino den Relaiseingang ändert. Der Ultraschallsensor wird verwendet, um den Abstand von Hindernissen in der Nähe des Rollstuhls zu messen, diese Informationen werden auf dem LCD angezeigt und im Arduino zum Bremsen gespeichert. Wenn der Abstand weniger als 20 cm beträgt, erzeugt Arduino ein Bremssignal an das Relais und stoppt die Bewegung des Rollstuhls. Es gibt zwei Netzteile für Arduino und Motorversorgung, Arduino hat eine Versorgung von 5 V und der Motor hat eine Versorgung von 24 V.

Schritt 2: UNTERE RAHMENENTWICKLUNG

Entwicklung des Rollstuhls beginnt mit der mechanischen Rahmenmontage. Für den unteren Rahmen des Rollstuhls kann eine Acryl- oder Holzplatte verwendet werden. Dann wird das Brett in Rahmengröße von 24 * 36 Zoll geschnitten, 24 Zoll ist die Länge und 36 Zoll sind die Breite des Rahmens.

Schritt 3: MONTAGE DES MOTORS AM RAHMEN

Der Motor wird mit Hilfe der L-Halterung auf der Rahmenplatine montiert. Indem Sie an der Längsseite 2 Zoll Platz lassen und ein Loch für die Montage des Motors bohren. Wenn das Bohren beendet ist, platzieren wir die L-Halterung und beginnen mit dem Einschrauben und befestigen dann den Motor mit seinem angeschraubten Wellenkörper. Danach werden die Drähte verlängert, indem andere Verlängerungskabel verbunden und an den Relaisausgang angeschlossen werden.

Schritt 4: MONTAGE DES STUHLS AM RAHMEN

Ein vierbeiniger Stuhl wird verwendet, um das System während des Betriebs auf der Straße stabiler zu machen. Diese Beinkante wird mit Loch gebohrt und auf den Rahmen gelegt und auch am Rahmen gebohrt. Danach wird der Stuhl mit einer Schraube am Rahmen befestigt.

Schritt 5: MONTAGE DES NETZSCHALTERS UND DES LCD AUF DER HANDSTÜTZE DES STUHLS

Ein Stromversorgungsschalter wird verwendet, um den Motor mit Strom zu versorgen. Wenn ein Kurzschluss auftritt, schalten Sie die Systemversorgung mit diesem Schalter ab. Diese Schalter und das LCD werden zuerst auf einer Holzplatte befestigt und dann auf der Auflage des Stuhls durch Bohren eines Lochs und anschließendes Befestigen mit einer Schraube befestigt.

Schritt 6: MONTAGE DES SICHERHEITSGURTMECHANISMUS

Für den Aufbau eines Sicherheitsgurtmechanismus wird ein Aluminium-Griffabschnitt verwendet und über eine Kante gebogen. Es werden zwei Griffe verwendet und ein Nylongurt wird verwendet und in der Schulterposition des Stuhls befestigt. Der Griff ist an der Sitzkante des Stuhls befestigt.

Schritt 7: MONTAGE DES ULTRASCHALLSENSORS

Für die Vorwärts- und Rückwärts-Abstandsmessung werden zwei Ultraschallsensoren verwendet. Sie werden mit einer Schraube an der Mittelkante eines Rollstuhls befestigt.

Schritt 8: MONTAGE DES BEINSTÜTZENPADS

Für die Beinauflage werden zwei Holzbretter der Größe 2 * 6 Zoll verwendet. Diese werden in V-förmiger Position an der Rollstuhlkante befestigt.

Schritt 9: IMPLEMENTIERUNG DER ROLLSTUHLHARDWARE

Automatischer Sicherheitsgurt- und Handschuh-basierter Knopf verwendet Kurzschlusskonzept und ist an 5V angeschlossen. Das LCD ist im 4-Bit-Schnittstellenmodus mit Arduino Nano verbunden und zeigt beim Start eines Rollstuhls eine Willkommensnachricht an. Danach erfolgt die Modusauswahl des Rollstuhls mit der Handschuhtaste. Die Handschuhe sind mit 0, 1, 2, 3 Pin von Arduino verbunden und der Beschleunigungsmesser ist mit A0, A1 von Arduino verbunden. Wenn der Beschleunigungsmesser geneigt wird, wird die Beschleunigung in X-Achsen- und Y-Achsen-Spannungen umgewandelt. Darauf aufbauend erfolgt die Bewegung eines Rollstuhls. Die Beschleunigungsrichtung wird mit Hilfe eines Relais, das an 4, 5, 6, 7 Pins von Arduino angeschlossen ist, in eine Bewegung des Rollstuhls umgewandelt und so verbunden, dass das Signal in eine Bewegung des Rollstuhls in 4 Richtungen wie vorwärts, rückwärts, links umgewandelt wird, rechts. Der Gleichstrommotor ist direkt an das Relais ohne Verbindung, offene Verbindung, gemeinsame Klemme angeschlossen. Der Ultraschall-Trigger-Pin ist mit Pin Nr. 13 von Arduino verbunden und Echo ist mit 10, 11 Pin von Arduino verbunden. Es wird zum automatischen Bremsen verwendet, wenn ein Hindernis in einem Bereich von 20 cm erkannt wird, und es zeigt die Entfernung auf dem LCD an. LCD-Datenpins sind mit A2, A3, A4, A5 verbunden und der Enable-Pin ist mit 9-Pin verbunden, Registerauswahl ist mit Pin Nr. 10 verbunden

Schritt 10: ALGORITHMUS

Der Algorithmusflussbetrieb des Rollstuhls erfolgt auf folgende Weise:

1. Beginnen Sie mit dem Anschließen der Stromversorgung von 24 V und 5 V.

2. Schließen Sie den Sicherheitsgurt an, wenn er nicht angeschlossen ist, fahren Sie mit 16 fort.

3. Überprüfen Sie, ob sich der Beschleunigungsmesser in einem stabilen Zustand befindet.

4. Motorversorgungsschalter einschalten.

5. Wählen Sie den Betriebsmodus über die Handschuhtaste, der Prozessor führt die Schritte 6, 9, 12 aus und wenn nicht ausgewählt, gehen Sie zu 16.

6. Modus 1 ausgewählt, dann

7. Bewegen Sie den Beschleunigungsmesser in die Richtung, in die wir den Rollstuhl bewegen möchten.

8. Der Beschleunigungsmesser bewegt oder neigt seine Position, gibt also das analoge Signal an Arduino und wandelt es unangemessen um

Digital-Niveau, um die Motoren des Rollstuhls zu bewegen.

9. Modus 2 ausgewählt, dann

10. Ausgehend von Handschuhknopf wird in Richtung gedrückt, wir wollen den Rollstuhl bewegen.

11. Arduino erkennt die Änderung des Handschuhschaltermodus ein / aus und wandelt ihn in ein ungeeignetes digitales Niveau um, um die Motoren des Rollstuhls zu bewegen.

12. Modus 3 ausgewählt, dann

13. Bewegen Sie den Beschleunigungsmesser in die Richtung, in die wir den Rollstuhl bewegen möchten.

14. Der Beschleunigungsmesser bewegt oder neigt seine Position, gibt also ein analoges Signal an Arduino und wandelt es in. um

geeignetes digitales Niveau und überprüfen Sie den Ultraschall-Differenzabstand.

15. Ultraschallsensoren werden verwendet, um das Hindernis zu erkennen. Wenn ein Hindernis erkannt wird, dann

gibt das Signal an Arduino und es wendet den Bremsvorgang an und stoppt die Motoren.

16. Der Rollstuhl befindet sich in Ruheposition.

17. Entfernen Sie den Sicherheitsgurt.

Schritt 11: Code

Schritt 12: Abschlussprüfung

Es wurden Anstrengungen unternommen, um das System kompakt und tragbar zu machen, es wurden minimale Kabel verwendet und dies reduziert die Systemkomplexität. Der Arduino ist das Herzstück des Systems und muss daher richtig programmiert werden. Es wurden verschiedene Gesten getestet und die Ausgänge untersucht, um zu überprüfen, ob das richtige Signal an das Relais gesendet wird. Das Rollstuhlmodell arbeitet mit Schaltrelais und Motoren mit einem Beschleunigungssensor an der Hand des Patienten. Arduino mit dem Beschleunigungsmesser wird verwendet, um ein Neigungssignal an den Rollstuhl in Bezug auf die Bewegung zu senden, dh links oder rechts, vorne oder hinten. Hier fungiert das Relais als Schaltstromkreis. Entsprechend der Relaisfunktion bewegt sich der Rollstuhl in die entsprechende Richtung. Die ordnungsgemäße Anbindung aller Komponenten gemäß Schaltplan ermöglicht uns eine Hardware-Schaltung für Prototyp-Rollstühle mit handbasierter Gesten- und Handschuh-basierter Steuerung mit automatischer Bremsung zur Sicherheit der Patienten.

Schritt 13: SCHLUSSFOLGERUNG

Wir hatten einen Automatikrollstuhl implementiert, der verschiedene Vorteile hat. Es arbeitet in drei verschiedenen Modi, d. h. manueller Modus, Beschleunigungsmesser und Beschleunigungsmesser mit Bremsmodus. Außerdem gibt es zwei Ultraschallsensoren, die die Genauigkeit des Rollstuhls erhöhen und für eine automatische Bremsung sorgen. Dieser Rollstuhl ist wirtschaftlich und kann für normale Leute erschwinglich sein. Mit der Entwicklung dieses Projektes kann es in größerem Maßstab erfolgreich für behinderte Menschen umgesetzt werden. Die geringen Kosten der Montage machen es wirklich zu einem Bonus für die breite Öffentlichkeit. Wir können diesem Rollstuhl auch neue Technologien hinzufügen. Aus den oben erhaltenen Ergebnissen schließen wir, dass die von allen drei Steuerungsmodi eines Rollstuhls entwickelte getestet wurde und in einer Innenraumumgebung mit minimaler Unterstützung für die körperbehinderte Person zufriedenstellend funktioniert. Es reagiert gut auf den Beschleunigungsmesser, der die mit den Rädern des Stuhls verbundenen Motoren aktiviert. Die Geschwindigkeit und die zurückgelegte Strecke eines Rollstuhls lassen sich weiter verbessern, wenn das mit den Motoren verbundene Getriebe durch ein reibungs- und verschleißarmes Kurbel-Ritzel-Gelenk ersetzt wird. Die Betriebskosten dieses Systems sind im Vergleich zu anderen Systemen, die für den gleichen Zweck verwendet werden, viel niedriger.