Akselerometerbasert rullestol for fysisk handikappede: 13 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:21

I vårt land med 1,3 milliarder befolkninger har vi fortsatt mer enn 1% befolkning av eldre eller funksjonshemmede, som trenger støtte for personlig mobilitet. Prosjektet vårt har som mål å oppfylle kravet til mobilitet med smart teknologi. Problemet med dem er at benbeina blir svakere eller får en pause på grunn av en ulykke og forårsaker smerter mens de beveger seg, så vi bruker bevegelser for hånd eller hode for å bevege en rullestol. Tiltingen registreres av akselerometer og ekvivalent spenning utvikles, den spenningen registreres av Arduino og konverterer dem til et ekvivalent signal for reléet. Basert på Arduino -signalet, driver reléet den tilsvarende motoren. Motors bevegelse får rullestolen til å bevege seg i en bestemt retning. Dette gir brukeren funksjoner for å kontrollere bevegelsen av rullestolen for hånd eller hode. Vi har brukt den ultralydsmessige sensoren til å kontrollere bremsingen av rullestolen basert på avstanden mellom rullestolen og hindringer. Hvis differanseavstanden er mindre enn 20 cm, sender Arduino et bremsesignal til relé og motorstans, dette reduserer hastigheten og etter 2-3 sekunder får rullestolen endelig stopp. Dette hjelper brukeren fra en større og mindre ulykke på veien, ved hjelp av smarte teknikker. LCD viser forskjellen avstand for fremover og bakover på skjermen for brukeren. Disse funksjonene gjør rullestolen enkel, trygg og smart for brukeren.

Nødvendige komponenter:

Arduino nano, Relé 5V, Treplate for mekanisk montering, 4 DC girmotor 24V, 2A, Batterier 12V, 4A, Aluminiumsplate, Hanske, Adxl 335 moduler, Rullestol hjul, Stol med skruer for festing, 12V, 5V regulator IC.

Trinn 1: BOCK DIAGRAM

Blokkediagrammet består av sensorenhet, strømforsyning, Arduino, relé, LCD og motorer. Arduino har innganger fra den automatiske sikkerhetsbeltemekanismen for deteksjon av bilbeltet som bæres av brukeren eller ikke. Når brukeren bruker bilbelte, registrerer Arduino og slår på systemet. Deretter vises velkomstmeldingen og brukeren blir bedt om å velge driftsmodus. Det er tre driftsmåter og velges av manuelle brytere. Når modusen er valgt, begynner den å kjenne endringen i utgangen til akselerometersensoren og endrer deretter inngangssignalet for relé av Arduino. Basert på Arduino -signalet, driver reléet motoren i en bestemt retning til Arduino endrer reléinngangen. Ultralydssensoren brukes til å måle avstanden til hinder nær rullestolen, denne informasjonen vises på LCD -skjermen og lagres i Arduino for bremsing. Når avstanden er mindre enn 20 cm, genererer Arduino et bremsesignal til relé og det stopper bevegelsen av rullestolen. Det er to strømforsyninger som brukes til Arduino og motorforsyning, Arduino har en forsyning på 5v og motoren har en forsyning på 24v.

Trinn 2: BUNNRAM UTVIKLING

Utvikling av rullestolstart fra mekanisk rammemontering. Et akryl- eller trebord kan brukes til rullestolens bunnramme. Deretter kuttes brettet i rammestørrelse på 24 * 36 tommer, 24 tommer er lengde og 36 tommer er bredden på rammen.

Trinn 3: MONTERING AV MOTOR PÅ RAM

Motoren er montert på rammeplate ved hjelp av L -brakett. Ved å forlate plass på 2 tommer på lengdesiden og borehull for montering av motoren. Når boringen er over, plasserer vi L-braketten og begynner å sette en skrue og fikser deretter motoren ved å skru på akselhuset. Deretter forlenges ledningene ved å koble en annen skjøteledning og koble den til reléutgangen.

Trinn 4: MONTERING AV STOL PÅ RAM

En firbeinsstol brukes for å gjøre systemet mer stabilt under drift på veien. Disse benkanten er boret med hull og plass på rammen, og det blir også boret på rammen. Etter at stolen er festet på en ramme med skruebolt.

Trinn 5: MONTERING AV STRØMBRYTERE OG LCD PÅ HÅNDSTATEN PÅ STOLEN

En strømforsyningsbryter brukes til å forsyne motoren, og hvis det oppstår kortslutning, slå av systemtilførselen med denne bryteren. Disse bryterne og LCD -en festes først på et trebord og festes deretter på hvileputen på stolen ved å bore hull og deretter fikse den med en skruebolt.

Trinn 6: MONTERING AV BELTEMEKANISME

For å bygge en sikkerhetsbeltemekanisme, brukes aluminiumshåndtaksseksjonen og bøyes over en kant. To håndtak brukes og et nylonbelte brukes og festes i stolens skulderstilling. Håndtaket er festet i stolens sittekant.

Trinn 7: MONTERING AV ULTRASONISK SENSOR

To ultralydsensorer brukes til å videresende og bakover avstandsmåling. De er festet i midten av en rullestol med skrue.

Trinn 8: MONTERING AV BENSTØTTE

To treplater i størrelse 2 * 6 tommer brukes til benstøtte. Disse er festet på rullestolkanten i v -form.

Trinn 9: GJENNOMFØRING AV RULLSTOL

Automatisk setebelte og hanskebasert knapp brukt kortslutningskonsept og koblet til 5v. LCD-skjermen er koblet til Arduino Nano i 4-biters grensesnittmodus, og den vil vise en velkomstmelding ved starten av en rullestol. Etter denne modusen velges rullestolen med hanskeknappen. Hanskene er koblet til 0, 1, 2, 3 -pins Arduino og akselerometeret er koblet til A0, A1 på Arduino. Når akselerometeret vippes, konverteres akselerasjonen til spenninger i X-aksen og Y-aksen. Basert på den er bevegelsen av en rullestol utført. Akselerasjonsretningen konverteres til rullestolens bevegelse ved hjelp av et relé som er koblet til 4, 5, 6, 7 pinner på Arduino, og det er koblet på en måte som signalet omdannes til rullestolens bevegelse i 4 retninger som forover, bakover, venstre, Ikke sant. Likestrømsmotor er koblet direkte til relé uten tilkobling, åpen tilkobling, felles terminal. Ultrasonic trigger pin er koblet til pin nr. 13 på Arduino og ekko er koblet til 10, 11 pin av Arduino. Den brukes til automatisk bremsing når det oppdages et hinder innenfor et område på 20 cm, og det viser avstanden på LCD -skjermen. LCD -datapinner er koblet til A2, A3, A4, A5 og aktiveringsnål er koblet til 9 -pinners, registervalg er koblet til pinne nr. 10

Trinn 10: ALGORITME

Algoritmestrømningsoperasjonen til rullestolen utføres på følgende måte

1. Start med å koble til strømforsyningen på 24 V og 5 V.

2. Koble til sikkerhetsbeltet. Hvis det ikke er tilkoblet, går du til 16.

3. Sjekk om akselerometeret er i stabil tilstand?

4. Slå på motorforsyningsbryteren.

5. Velg driftsmodus med hanskeknapp, prosessoren kjøres på 6, 9, 12 og hvis ikke valgt, gå til 16.

6. Modus 1 valgt, deretter

7. Flytt akselerometeret i den retningen vi ønsker å flytte rullestolen.

8. Akselerometer beveger seg eller vipper posisjonen hans gir dermed det analoge signalet til Arduino og konverterer det upassende

digitalt nivå, for å flytte motorene i rullestolen.

9. Modus 2 valgt, deretter

10. Basert på at hanskeknappen trykkes i retningen, ønsker vi å flytte rullestolen.

11. Arduino sanser endres i hanskebrytermodus på/av og konverterer det upassende digitalt nivå for å flytte motorene i rullestolen.

12. Modus 3 valgt, deretter

13. Flytt akselerometeret i den retningen vi ønsker å flytte rullestolen.

14. Akselerometer flytter eller vipper posisjonen hans, og gir dermed et analogt signal til Arduino og konvertere det til

riktig digitalt nivå, og sjekk om det er ultralydforskjell.

15. Ultralydsensorer brukes til å oppdage hindringen. Hvis det oppdages noen hindring, er det det

gir signalet til Arduino, og det bruker bremsing og stopper motorene.

16. Rullestolen er i hvilestilling.

17. Fjern bilbeltet.

Trinn 11: Kode

Trinn 12: Avsluttende testing

Det ble gjort en innsats for å gjøre systemet kompakt og bærbart, minimumskabler har blitt brukt, og dette reduserer systemets kompleksitet. Arduino er hjertet i systemet og må derfor programmeres riktig. Ulike bevegelser ble testet og utgangene ble studert for å sjekke om det riktige signalet sendes til reléet. Rullestolsmodellen fungerer på koblingsreléer og motorer med en akselerometersensor plassert på pasientens hånd. Arduino med akselerometer brukes til å sende tilt -signal til rullestolen når det gjelder bevegelse, dvs. venstre eller høyre, foran eller bak. Her fungerer reléet som en bryterkrets. I henhold til reléoperasjonen vil rullestolen bevege seg i den tilsvarende retningen. Riktig tilkobling av alle komponenter i henhold til kretsdiagrammet gir oss maskinvarekretser for prototype rullestol med håndbasert gest og hanskebasert kontroll med automatisk bremsing for pasientens sikkerhet.

Trinn 13: KONKLUSJON

Vi hadde implementert en automatisk rullestol, som har forskjellige fordeler. Den opererer i tre forskjellige moduser, dvs. manuell modus, akselerometer og akselerometer med bremsemodus. Det er også to ultralydsensorer som øker rullestolens nøyaktighet og gir automatisk bremsing. Denne rullestolen er økonomisk og kan være rimelig for vanlige mennesker. Med utviklingen av dette prosjektet kan det med hell implementeres i større skala for funksjonshemmede. Den lave kostnaden for forsamlingen gjør det virkelig til en bonus for allmennheten. Vi kan også legge til ny teknologi i denne rullestolen. Ut fra de ovennevnte resultatene konkluderer vi med at den utviklede av alle tre kontrollmodusene til en rullestol er testet og fungerer tilfredsstillende i et innendørs miljø med minimal hjelp til den fysisk funksjonshemmede. Den har god respons på at akselerometeret aktiverer motorene som er koblet til stolene på stolen. Hastigheten og avstanden som tilbys av en rullestol kan forbedres ytterligere hvis girsystemet som er koblet til motorer, erstattes av et veiv og tannhjul som har mindre friksjon og mekanisk slitasje. Driftskostnadene for dette systemet er mye lavere sammenlignet med andre systemer som brukes til samme formål.