Silla de ruedas con acelerómetro para personas con discapacidad física: 13 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41

En nuestro país de 1.300 millones de habitantes, todavía tenemos más del 1% de población de personas mayores o discapacitadas, que necesitan apoyo para la movilidad personal. Nuestro proyecto tiene como objetivo cumplir con su requisito de movilidad con tecnología inteligente. El problema con ellos es que los huesos de sus piernas se debilitan o se rompen debido a un accidente y causan dolor mientras se mueven, por lo que usamos movimientos de manos o de inclinación de la cabeza para mover una silla de ruedas. La inclinación es detectada por el acelerómetro y se desarrolla un voltaje equivalente, ese voltaje es detectado por Arduino y lo convierte en una señal equivalente para el relé. Basado en la señal de Arduino, el relé impulsa el motor correspondiente. El movimiento del motor hace que la silla de ruedas se mueva en una dirección determinada. Esto le brinda al usuario funciones para controlar el movimiento de la silla de ruedas con la mano o inclinando la cabeza. Hemos utilizado el sensor inteligente ultrasónico para controlar el frenado de la silla de ruedas en función de la distancia entre la silla de ruedas y los obstáculos. Si la distancia de diferencia es menor a 20 cm, entonces Arduino envía una señal de frenado al relé y el motor se detiene, esto disminuye la velocidad y después de 2-3 segundos la silla de ruedas finalmente se detiene. Esto ayuda al usuario de un accidente mayor o menor en la carretera, con la ayuda de técnicas inteligentes. La pantalla LCD muestra la diferencia de distancia para avanzar y retroceder en la pantalla para el usuario. Estas características hacen que la silla de ruedas sea simple, segura e inteligente para el usuario.

Componentes requeridos:

Arduino nano, Relé 5V, Tablero de madera para montaje mecánico, Motorreductor 4 DC 24V, 2A, Baterías 12V, 4A, Plato de aluminio, Guante, Módulos Adxl 335, Ruedas para sillas de ruedas, Silla con tornillos para fijación, Regulador de 12V, 5V IC.

Paso 1: DIAGRAMA BOCK

El diagrama de bloques consta de la unidad del sensor, la fuente de alimentación, Arduino, relé, LCD y motores. Arduino tiene entradas desde el mecanismo automático del cinturón de seguridad para detectar si el cinturón de seguridad está usado por el usuario o no. Cuando el usuario usa el cinturón de seguridad, Arduino detecta y enciende el sistema. Luego se muestra el mensaje de bienvenida y se solicita al usuario que seleccione el modo de operación. Hay tres modos de funcionamiento y se seleccionan mediante interruptores manuales. Una vez que se selecciona el modo, comienza a detectar el cambio en la salida del sensor del acelerómetro y, en consecuencia, cambia la señal de entrada para el relé de Arduino. Basado en la señal de Arduino, el relé impulsa el motor en una dirección particular hasta que Arduino cambia la entrada del relé. El sensor ultrasónico se utiliza para medir la distancia del obstáculo cerca de la silla de ruedas, esta información se muestra en la pantalla LCD y se almacena en Arduino para frenar. Cuando la distancia es inferior a 20 cm, Arduino genera una señal de frenado para retransmitir y detiene el movimiento de la silla de ruedas. Hay dos fuentes de alimentación utilizadas para Arduino y suministro de motor, Arduino tiene un suministro de 5v y el motor tiene un suministro de 24v.

Paso 2: DESARROLLO DEL MARCO INFERIOR

El desarrollo de la silla de ruedas parte del ensamblaje del marco mecánico. Se puede usar una tabla de acrílico o de madera para el marco inferior de la silla de ruedas. Luego, la tabla se corta en un tamaño de marco de 24 * 36 pulgadas, 24 pulgadas es la longitud y 36 pulgadas es el ancho del marco.

Paso 3: MONTAJE DEL MOTOR EN EL MARCO

El motor se monta en el tablero del marco con la ayuda de un soporte en L. Dejando un espacio de 2 pulgadas en el lado de la longitud y taladre un orificio para montar el motor. Al terminar la perforación colocamos el soporte en L y comenzamos a poner un tornillo y luego fijamos el motor por su cuerpo de eje atornillado. Después de eso, los cables se extienden uniendo otro cable de extensión y conectándolo a la salida de relé.

Paso 4: MONTAJE DE LA SILLA EN EL MARCO

Se utiliza una silla de cuatro patas para hacer que el sistema sea más estable durante el funcionamiento en la carretera. El borde de estas patas se perfora con un agujero y se coloca en el marco y también se perfora en el marco. Después de eso, la silla se fija en un marco mediante un perno de tornillo.

Paso 5: MONTAJE DEL INTERRUPTOR DE ENCENDIDO Y LA LCD EN LA ALMOHADILLA DEL APOYO PARA LAS MANOS DE LA SILLA

Se utiliza un interruptor de suministro de energía para proporcionar suministro al motor y, si ocurre algún cortocircuito, apague el suministro del sistema con este interruptor. Estos interruptores y LCD se fijan primero en una tabla de madera y luego se fijan en la almohadilla de descanso de la silla perforando un orificio y luego fijándolo con un perno de tornillo.

Paso 6: MONTAJE DEL MECANISMO DEL CINTURÓN DE SEGURIDAD

Para construir un mecanismo de cinturón de seguridad, se usa una sección de manija de aluminio y se dobla sobre un borde. Se utilizan dos asas y se utiliza un cinturón de nailon que se fija en la posición del hombro de la silla. El asa se fija en el borde del asiento de la silla.

Paso 7: MONTAJE DEL SENSOR ULTRASÓNICO

Se utilizan dos sensores ultrasónicos para medir la distancia hacia adelante y hacia atrás. Se fijan en el borde central de una silla de ruedas con tornillos.

Paso 8: MONTAJE DE LA ALMOHADILLA DEL REPOSAPIERNAS

Se utilizan dos tablas de madera de un tamaño de 2 x 6 pulgadas para la almohadilla del reposapiernas. Estos se fijan en el borde de la silla de ruedas en forma de V.

Paso 9: IMPLEMENTACIÓN DEL HARDWARE PARA SILLAS DE RUEDAS

El cinturón de seguridad automático y el botón basado en guantes utilizan un concepto de cortocircuito y están conectados a 5v. La pantalla LCD está conectada a Arduino Nano en modo de interfaz de 4 bits y mostrará un mensaje de bienvenida al inicio de una silla de ruedas. Después de ese modo, la selección de la silla de ruedas se realiza con el botón de guantes. Los guantes están conectados a 0, 1, 2, 3 pines de Arduino y el acelerómetro está conectado a A0, A1 de Arduino. Cuando el acelerómetro está inclinado, la aceleración se convierte en voltajes del eje X y del eje Y. En base a ella se realiza el movimiento de una silla de ruedas. La dirección de aceleración se convierte en movimiento de la silla de ruedas con la ayuda de un relé conectado a 4, 5, 6, 7 pines de Arduino y se conecta de manera que la señal se convierte en un movimiento de 4 direcciones de la silla de ruedas como hacia adelante, hacia atrás, hacia la izquierda., Derecha. El motor de CC está conectado directamente al relé sin conexión, conexión abierta, terminal común. El pin de disparo ultrasónico está conectado al pin no 13 de Arduino y el eco está conectado al pin 10, 11 de Arduino. Se utiliza para el frenado automático cuando se detecta un obstáculo dentro de un rango de 20 cm y muestra la distancia en la pantalla LCD. Los pines de datos LCD están conectados a A2, A3, A4, A5 y el pin de habilitación está conectado a 9 pines, la selección de registro está conectada al pin no 10

Paso 10: ALGORITMO

La operación de flujo del algoritmo de la silla de ruedas se realiza de la siguiente manera

1. Comience conectando la fuente de alimentación de 24 V y 5 V.

2. Conecte el cinturón de seguridad, si no está conectado, vaya a 16.

3. Verifique si el acelerómetro está en condición estable.

4. Encienda el interruptor de alimentación del motor.

5. Seleccione el modo de operación mediante el botón guante, el procesador se ejecutará en 6, 9, 12 y si no se selecciona pasar al 16.

6. Modo 1 seleccionado, luego

7. Mueva el acelerómetro en la dirección en la que queremos mover la silla de ruedas.

8. El acelerómetro se mueve o inclina su posición, por lo tanto, le da la señal analógica a Arduino y la convierte en inapropiada.

nivel digital, para mover los motores de la silla de ruedas.

9. Modo 2 seleccionado, luego

10. Basado en el botón del guante que se presiona en la dirección, queremos mover la silla de ruedas.

11. Arduino detecta el cambio en el modo de interruptor de guante encendido / apagado y lo convierte en un nivel digital inapropiado, para mover los motores de la silla de ruedas.

12. Modo 3 seleccionado, luego

13. Mueva el acelerómetro en la dirección en la que queremos mover la silla de ruedas.

14. El acelerómetro se mueve o inclina su posición, por lo tanto, le da una señal analógica a Arduino y la convierte en

nivel digital apropiado y verifique la distancia de diferencia ultrasónica.

15. Se utilizan sensores ultrasónicos para detectar el obstáculo. Si se detecta algún obstáculo, da la señal a Arduino y aplica la operación de frenado y parará los motores.

16. La silla de ruedas está en posición de reposo.

17. Quite el cinturón de seguridad.

Paso 11: Código

Paso 12: Prueba final

Se hicieron esfuerzos para que el sistema fuera compacto y portátil, se han utilizado cables mínimos y esto reduce la complejidad del sistema. El Arduino es el corazón del sistema y, por lo tanto, debe programarse correctamente. Se probaron varios gestos y se estudiaron las salidas para verificar si se envía la señal correcta al relé. El modelo de silla de ruedas funciona en los relés y motores de conmutación con un sensor de acelerómetro colocado en la mano del paciente. Arduino con el acelerómetro se usa para enviar una señal de inclinación a la silla de ruedas en términos de movimiento, es decir, izquierda o derecha, adelante o atrás. Aquí el relé actúa como un circuito de conmutación. Según el funcionamiento del relé, la silla de ruedas se moverá en la dirección correspondiente. La interconexión adecuada de todos los componentes de acuerdo con el diagrama de circuito nos proporciona un circuito de hardware para la silla de ruedas prototipo con control basado en gestos manuales y guantes con frenado automático para la seguridad de los pacientes.

Paso 13: CONCLUSIÓN

Habíamos implementado una silla de ruedas automática, que tiene varias ventajas. Funciona en tres modos diferentes, es decir, modo manual, acelerómetro y acelerómetro con modo de frenado. Además, hay dos sensores ultrasónicos que aumentan la precisión de la silla de ruedas y proporcionan frenado automático. Esta silla de ruedas es económica y puede ser asequible para la gente común. Con el desarrollo de este proyecto, se puede implementar con éxito a mayor escala para las personas con discapacidad. El bajo costo del montaje lo convierte realmente en una ventaja para el público en general. También podemos agregar nueva tecnología en esta silla de ruedas. De los resultados obtenidos anteriormente, llegamos a la conclusión de que el desarrollo de los tres modos de control de una silla de ruedas está probado y funciona satisfactoriamente en un ambiente interior con una asistencia mínima a la persona con discapacidad física. Tiene buena respuesta al acelerómetro activando los motores conectados a las ruedas de la silla. La velocidad y la distancia recorridas por una silla de ruedas se pueden mejorar aún más si el sistema de engranajes conectado a los motores se reemplaza por una articulación de piñón y manivela que tenga menos fricción y desgaste mecánico. El costo de funcionamiento de este sistema es mucho menor en comparación con otros sistemas utilizados para el mismo propósito.