Accelerometerbaserad rullstol för fysiskt handikappade: 13 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:39

I vårt land med 1,3 miljarder befolkningar har vi fortfarande mer än 1% befolkning av äldre eller funktionshindrade, som behöver stöd för personlig rörlighet. Vårt projekt har som mål att uppfylla deras krav på rörlighet med smart teknik. Problemet med dem är att benbenen blir svagare eller får en paus på grund av en olycka och orsakar smärta när de rör sig, så vi använder hand- eller huvudlutningsrörelser för att flytta en rullstol. Lutningen avkänns av accelerometer och ekvivalent spänning utvecklas, den spänningen avkänns av Arduino och omvandlar dem till en ekvivalent signal för reläet. Baserat på Arduino -signalen driver reläet motsvarande motor. Motors rörelse får rullstolen att röra sig i en viss riktning. Detta ger användaren funktioner för att styra rullstolens rörelse för hand eller huvudlutning. Vi har använt ultraljudssensorn för att styra bromsningen av rullstolen utifrån avståndet mellan rullstolen och hinder. Om differensavståndet är mindre än 20 cm skickar Arduino en bromssignal till relä och motorstopp, detta minskar hastigheten och efter 2-3 sekunder får rullstolen slutligen stopp. Detta hjälper användaren från en större och mindre olycka på vägen, med hjälp av smarta tekniker. LCD visar skillnaden avstånd för framåt och bakåt på displayen för användaren. Dessa funktioner gör rullstolen enkel, säker och smart för användaren.

Komponenter som krävs:

Arduino nano, Relä 5V, Träskiva för mekanisk montering, 4 DC växelmotor 24V, 2A, Batterier 12V, 4A, Aluminiumplatta, Handske, Adxl 335 moduler, Rullstolshjul, Stol med skruvar för fixering, 12V, 5V Regulator IC.

Steg 1: BOCK -DIAGRAM

Blockschemat består av sensorenhet, strömförsörjning, Arduino, relä, LCD och motorer. Arduino har ingångar från den automatiska säkerhetsbältemekanismen för att upptäcka att säkerhetsbältet bärs av användaren eller inte. När användaren bär ett säkerhetsbälte känner Arduino av och sätter på systemet. Därefter visas välkomstmeddelandet och användaren ombeds välja driftsläge. Det finns tre driftsätt och väljs med manuella omkopplare. När läget väljs börjar det känna av förändringen i accelerometerns sensorns utgång och ändrar på motsvarande sätt insignalen för relä från Arduino. Baserat på Arduino -signalen driver reläet motorn i en viss riktning tills Arduino ändrar reläingången. Ultraljudssensorn används för att mäta avståndet till hinder nära rullstolen, denna information visas på LCD och lagras i Arduino för bromsning. När avståndet är mindre än 20 cm genererar Arduino en bromsignal för relä och det stoppar rullstolens rörelse. Det finns två nätaggregat som används för Arduino och motorförsörjning, Arduino har en strömförsörjning på 5v och motorn har en strömförsörjning på 24v.

Steg 2: UTVECKLING AV BOTTOMRAM

Utveckling av rullstolsstart från mekanisk rammontering. En akryl- eller träskiva kan användas för rullstolens bottenram. Sedan skärs brädet i ramstorlek på 24 * 36 tum, 24 tum är längd och 36 tum är ramens bredd.

Steg 3: MONTERING AV MOTOR PÅ RAM

Motorn monteras på rambräda med hjälp av L -fäste. Genom att lämna utrymme på 2 tum på längdsidan och borra hål för montering av motorn. När borrningen är över placerar vi L-fästet och börjar sätta en skruv och fixerar sedan motorn med dess skruvade axelkropp. Därefter förlängs ledningarna genom att ansluta en annan förlängningskabel och ansluta den till reläutgången.

Steg 4: MONTERING AV STOL PÅ RAM

En stol med fyra ben används för att göra systemet mer stabilt under körning på vägen. Dessa benkant borras med hål och plats på ramen och borrning görs också på ramen. Därefter fixeras stolen på en ram med skruvbult.

Steg 5: MONTERA STRÖMBRYTARE OCH LCD PÅ HÅNDSTÖDEN AV STOLEN

En strömförsörjningsbrytare används för att försörja motorn och om någon kortslutning inträffar stäng av systemförsörjningen med denna omkopplare. Dessa omkopplare och LCD -skärmen är först fixerade på en träskiva och fixeras sedan på stolens vilkudde genom att borra hål och sedan fixera det med en skruvbult.

Steg 6: MONTERING AV BILSMEKANISM

För att bygga en säkerhetsbältemekanism används aluminiumhandtagssektion och böjs över en kant. Två handtag används och ett nylonbälte används och fästs vid stolens axelställning. Handtaget sitter fast vid stolens sittkant.

Steg 7: MONTERING AV ULTRASONISK SENSOR

Två ultraljudssensorer används för framåt- och bakåtmätning. De sitter fast i mitten av en rullstol med skruv.

Steg 8: MONTERING AV BENSTÖD

Två träskivor i storlek 2 * 6 tum används för benstödsplatta. Dessa är fästa på rullstolens kant i v -läge.

Steg 9: IMPLEMENTERING AV RULSTOL HARDWARE

Automatisk säkerhetsbälte och handskbaserad knapp används kortslutningskoncept och ansluten till 5v. LCD-skärmen är ansluten till Arduino Nano i 4-bitars gränssnittsläge och den kommer att visa ett välkomstmeddelande vid starten av en rullstol. Efter det läget väljs rullstolen med knappen handskar. Handskarna är anslutna till 0, 1, 2, 3 stift av Arduino och accelerometern är ansluten till A0, A1 på Arduino. När accelerometern lutas omvandlas accelerationen till X- och Y-axelspänningar. Utifrån det görs en rullstols rörelse. Accelerationsriktningen omvandlas till rullstolens rörelse med hjälp av relä anslutet till 4, 5, 6, 7 stift av Arduino och den är ansluten på ett sätt som signalen omvandlas till rullningens rörelse i 4 riktningar som framåt, bakåt, vänster, höger. Likströmsmotor är ansluten direkt till relä utan anslutning, öppen anslutning, gemensam terminal. Ultrasonic trigger pin är ansluten till pin nr 13 på Arduino och eko är anslutet till 10, 11 pin av Arduino. Den används för automatisk bromsning när ett hinder detekteras inom ett område av 20 cm och det visar avståndet på LCD. LCD -datapinnar är anslutna till A2, A3, A4, A5 och aktiveringsstift är anslutet till 9 -stift, registerval är anslutet till stift nr 10

Steg 10: ALGORITM

Algoritmflödesoperationen för rullstol görs på följande sätt

1. Börja med att ansluta strömförsörjningen på 24 V och 5 V.

2. Anslut säkerhetsbältet, gå till 16 om det inte är anslutet.

3. Kontrollera om accelerometern är i stabilt skick?

4. Slå på motorns strömbrytare.

5. Välj driftsläge med handskknapp, processorn körs på 6, 9, 12 och om den inte är vald går du till 16.

6. Läge 1 valt, sedan

7. Flytta accelerometern i den riktning vi vill flytta rullstolen.

8. Accelerometer flyttar eller lutar sin position ger således den analoga signalen till Arduino och gör den olämplig

digital nivå, för att flytta rullstolens motorer.

9. Läge 2 valt, sedan

10. Baserat på handsk -knappen trycks i riktning, vill vi flytta rullstolen.

11. Arduino -avkänningar ändras i handskomkopplarläge på/av och omvandlar den till olämplig digital nivå för att flytta rullstolens motorer.

12. Läge 3 valt, sedan

13. Flytta accelerometern i den riktning vi vill flytta rullstolen.

14. Accelerometer flyttar eller lutar sin position ger således en analog signal till Arduino och konverterar den till

lämplig digital nivå och kontrollera avståndet mellan ultraljud.

15. Ultraljudssensorer används för att upptäcka hindret. Om något hinder upptäcks då

ger signalen till Arduino och den aktiverar bromsning och stoppar motorerna.

16. Rullstolen är i viloläge.

17. Ta bort säkerhetsbältet.

Steg 11: Kod

Steg 12: Slutprovning

Ansträngningar gjordes för att göra systemet kompakt och bärbart, minimikablar har använts och detta minskar systemets komplexitet. Arduino är hjärtat i systemet och måste därför programmeras ordentligt. Olika gester testades och utgångarna studerades för att kontrollera om rätt signal skickas till relä. Rullstolsmodellen fungerar på kopplingsreläer och motorer med en accelerometersensor placerad på patientens hand. Arduino med accelerometern används för att skicka lutningssignal till rullstolen när det gäller rörelse, dvs vänster eller höger, fram eller bak. Här fungerar reläet som en omkopplingskrets. Enligt reläfunktionen rör sig rullstolen i motsvarande riktning. Korrekt anslutning av alla komponenter enligt kretsschemat ger oss hårdvarukretsar för prototyprullstol med handbaserad gest och handskbaserad kontroll med automatisk bromsning för patientsäkerhet.

Steg 13: SLUTSATS

Vi hade implementerat en automatisk rullstol, som har olika fördelar. Den fungerar i tre olika lägen, det vill säga manuellt läge, accelerometer och accelerometer med bromsläge. Det finns också två ultraljudssensorer som ökar rullstolens noggrannhet och ger automatisk bromsning. Denna rullstol är ekonomisk och kan vara prisvärd för vanliga människor. Med utvecklingen av detta projekt kan det framgångsrikt implementeras i större skala för handikappade. Den låga kostnaden för montering gör det verkligen till en bonus för allmänheten. Vi kan också lägga till ny teknik i denna rullstol. Av de ovan erhållna resultaten drar vi slutsatsen att den utvecklade av alla tre rulllägen för en rullstol är testad och fungerar tillfredsställande i en inomhusmiljö med minimal hjälp för den fysiskt funktionshindrade. Den har ett bra svar på accelerometern som aktiverar motorerna som är anslutna till stolens hjul. Hastigheten och avståndet som en rullstol täcker kan förbättras ytterligare om växelsystemet som är anslutet till motorer ersätts av en vev och kugghjul som har mindre friktion och mekaniskt slitage. Driftskostnaden för detta system är mycket lägre jämfört med andra system som används för samma ändamål.