كرسي متحرك قائم على مقياس التسارع للأشخاص المعاقين جسديًا: 13 خطوة

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:37

في بلدنا الذي يبلغ تعداد سكانه 1.3 مليار نسمة ، لا يزال لدينا أكثر من 1٪ من السكان من كبار السن أو المعاقين ، الذين يحتاجون إلى دعم للتنقل الشخصي. يهدف مشروعنا إلى تلبية متطلبات التنقل باستخدام التكنولوجيا الذكية. تكمن المشكلة معهم في أن عظام أرجلهم تضعف أو تتعرض للكسر بسبب حادث ما وتسبب الألم أثناء الحركة ، لذلك نستخدم حركات إمالة اليد أو الرأس لتحريك كرسي متحرك. يتم استشعار الميل بواسطة مقياس التسارع ويتم تطوير الجهد المكافئ ، ويتم استشعار هذا الجهد بواسطة Arduino ويحولها إلى إشارة مكافئة للترحيل. استنادًا إلى إشارة Arduino ، يقوم المرحل بتشغيل المحرك المقابل. حركة المحرك تجعل الكرسي المتحرك يتحرك في اتجاه معين. يعطي هذا ميزات للمستخدم للتحكم في حركة الكرسي المتحرك باليد أو إمالة الرأس. لقد استخدمنا جهاز الاستشعار الذكي بالموجات فوق الصوتية للتحكم في فرملة الكرسي المتحرك بناءً على المسافة بين الكرسي المتحرك والعقبات. إذا كانت مسافة الفرق أقل من 20 سم ، فإن Arduino يرسل إشارة فرملة للترحيل وتوقف المحرك ، وهذا يقلل السرعة وبعد 2-3 ثوانٍ يتوقف الكرسي المتحرك أخيرًا. يساعد ذلك المستخدم في التعرض لحادث كبير وصغير على الطريق بمساعدة التقنيات الذكية. تعرض شاشة LCD مسافة الاختلاف بين الأمام والخلف على الشاشة للمستخدم. هذه الميزات تجعل الكرسي المتحرك بسيطًا وآمنًا وذكيًا للمستخدم.

المكونات المطلوبة:

اردوينو نانو

تتابع 5 فولت ،

لوح خشبي للتجميع الميكانيكي ،

4 محرك تروس DC 24V ، 2A ،

بطاريات 12 فولت ، 4 أمبير ،

لوحة الألومنيوم،

قفاز،

وحدات Adxl 335 ،

عجلات كرسي متحرك ،

كرسي مع مسامير للتثبيت ،

12V ، 5V منظم IC.

الخطوة 1: مخطط BOCK

يتكون مخطط الكتلة من وحدة الاستشعار ، ومصدر الطاقة ، و Arduino ، والمرحل ، وشاشات الكريستال السائل ، والمحركات. يحتوي Arduino على مدخلات من آلية حزام الأمان الأوتوماتيكية للكشف عن ارتداء حزام الأمان من قبل المستخدم أم لا. عندما يرتدي المستخدم حزام الأمان ، يستشعر Arduino النظام ويقوم بتشغيله. ثم يتم عرض رسالة الترحيب ويطلب المستخدم تحديد وضع التشغيل. هناك ثلاثة أوضاع للتشغيل ويتم تحديدها بواسطة مفاتيح يدوية. بمجرد تحديد الوضع ، يبدأ في استشعار التغيير في خرج مستشعر التسارع ويغير في المقابل إشارة الإدخال للترحيل بواسطة Arduino. استنادًا إلى إشارة Arduino ، يقوم المرحل بتوجيه المحرك في اتجاه معين حتى يغير Arduino إدخال الترحيل. يستخدم جهاز الاستشعار بالموجات فوق الصوتية لقياس مسافة العائق بالقرب من الكرسي المتحرك ، ويتم عرض هذه المعلومات على شاشة LCD وتخزينها في Arduino للكبح. عندما تكون المسافة أقل من 20 سم ، يولد Arduino إشارة فرملة للترحيل ويوقف حركة الكرسي المتحرك. هناك نوعان من إمدادات الطاقة المستخدمة في Arduino ومزود المحرك ، ويحتوي Arduino على مصدر طاقة 5 فولت والمحرك مزود بجهد 24 فولت.

الخطوة الثانية: تطوير الإطار السفلي

يبدأ تطوير الكرسي المتحرك من تجميع الإطار الميكانيكي. يمكن استخدام لوح أكريليك أو خشبي للإطار السفلي للكرسي المتحرك. ثم يتم قطع اللوحة في إطار بحجم 24 * 36 بوصة ، وطول 24 بوصة وعرض الإطار 36 بوصة.

الخطوة 3: تركيب المحرك على الإطار

المحرك مركب على لوحة الإطار بمساعدة قوس L. عن طريق ترك مساحة 2 بوصة على طول الجانب وثقب لتركيب المحرك. عندما ينتهي الحفر ، نضع القوس L ونبدأ في وضع المسمار ثم نصلح المحرك بجسم عمود الدوران اللولبي. بعد ذلك يتم تمديد الأسلاك عن طريق ربط أسلاك التمديد الأخرى وتوصيلها بإخراج الترحيل.

الخطوة 4: تركيب الكرسي على الإطار

يستخدم كرسي بأربعة أرجل لجعل النظام أكثر استقرارًا أثناء التشغيل على الطريق. يتم حفر حافة الأرجل بفتحة وتوضع على الإطار ويتم الحفر أيضًا على الإطار. بعد ذلك ، يتم تثبيت الكرسي على إطار بواسطة مسمار ملولب.

الخطوة 5: تركيب مفتاح الطاقة وشاشة LCD على وسادة مسند الكرسي

يتم استخدام مفتاح إمداد الطاقة لتوفير الإمداد للمحرك ، وإذا حدث أي ماس كهربائي ، فقم بإيقاف تشغيل مصدر إمداد النظام بواسطة هذا المفتاح. يتم تثبيت هذه المفاتيح وشاشات الكريستال السائل أولاً على لوح خشبي ثم يتم تثبيتها على وسادة بقية الكرسي عن طريق حفر ثقب ثم تثبيتها بمسامير لولبية.

الخطوة السادسة: تركيب آلية حزام الأمان

لبناء آلية حزام الأمان ، يتم استخدام قسم مقبض الألمنيوم والانحناء على الحافة. يتم استخدام مقابضين ويتم استخدام حزام من النايلون وتثبيته في وضعية كتف الكرسي. تم تثبيت المقبض على حافة جلوس الكرسي.

الخطوة السابعة: تركيب جهاز استشعار الموجات فوق الصوتية

يتم استخدام جهازي استشعار بالموجات فوق الصوتية لإعادة التوجيه وقياس المسافة الخلفية. يتم تثبيتها عند الحافة المركزية للكرسي المتحرك بمسمار.

الخطوة 8: تركيب وسادة مسند الساق

يتم استخدام لوحين خشبيين بحجم 2 * 6 بوصات لوسادة راحة الساق. يتم تثبيتها على حافة الكرسي المتحرك في وضع الشكل v.

الخطوة 9: تنفيذ جهاز الكراسي المتحركة

يستخدم حزام المقعد الأوتوماتيكي والزر القائم على القفاز مفهوم ماس كهربائى ومتصل بـ 5 فولت. شاشة LCD متصلة بـ Arduino Nano في وضع واجهة 4 بت وستعرض رسالة ترحيب عند بدء كرسي متحرك. بعد ذلك ، يتم اختيار وضع الكرسي المتحرك باستخدام زر القفازات. تتصل القفازات بـ 0 ، 1 ، 2 ، 3 دبوس من Arduino ويتم توصيل مقياس التسارع بـ A0 ، A1 من Arduino. عندما يتم إمالة مقياس التسارع ، يتم تحويل التسارع إلى جهد المحور X والمحور Y. بناءً عليه تتم حركة الكرسي المتحرك. يتم تحويل اتجاه التسارع إلى حركة كرسي متحرك بمساعدة مرحل متصل بـ 4 ، 5 ، 6 ، 7 دبابيس من Arduino ويتم توصيله بطريقة يتم تحويل الإشارة إلى 4 اتجاهات للكرسي المتحرك مثل الأمام والخلف واليسار ، حق. محرك DC متصل مباشرة بالمرحل بدون اتصال ، اتصال مفتوح ، محطة مشتركة. يتم توصيل دبوس المشغل بالموجات فوق الصوتية بالدبوس رقم 13 من Arduino ويتم توصيل echo بـ 10 و 11 دبوسًا من Arduino. يتم استخدامه للفرملة التلقائية عند اكتشاف عائق في نطاق 20 سم ويعرض المسافة على شاشة LCD. دبابيس بيانات LCD متصلة بـ A2 ، A3 ، A4 ، A5 وتمكين دبوس التمكين متصل بـ 9 سنون ، تحديد التسجيل متصل بالدبوس رقم 10

الخطوة 10: الخوارزمية

تتم عملية تدفق الخوارزمية للكرسي المتحرك بالطريقة التالية

1. ابدأ بتوصيل مصدر الطاقة 24 فولت و 5 فولت.

2. قم بتوصيل حزام الأمان ، إذا لم يكن متصلاً ، فانتقل إلى 16.

3. تحقق مما إذا كان مقياس التسارع في حالة مستقرة؟

4. قم بتشغيل مفتاح إمداد المحرك.

5. حدد وضع التشغيل عن طريق زر القفاز ، وسيعمل المعالج على 6 و 9 و 12 وإذا لم يتم تحديده ، فانتقل إلى 16.

6. تم تحديد الوضع 1 ، ثم

7. حرك مقياس التسارع في الاتجاه الذي نريد تحريك الكرسي المتحرك فيه.

8. يقوم مقياس التسارع بتحريك أو إمالة موضعه وبالتالي يعطي الإشارة التناظرية إلى Arduino ويحولها بشكل غير مناسب

المستوى الرقمي ، وذلك لتحريك محركات الكرسي المتحرك.

9. تم تحديد الوضع 2 ، ثم

10. بناءً على زر القفاز الذي يتم الضغط عليه في الاتجاه ، نريد تحريك الكرسي المتحرك.

11. يستشعر Arduino التغيير في وضع تشغيل / إيقاف تشغيل القفاز وتحويله إلى مستوى رقمي غير مناسب ، وذلك لتحريك محركات الكرسي المتحرك.

12. تم تحديد الوضع 3 ، ثم

13. حرك مقياس التسارع في الاتجاه الذي نريد تحريك الكرسي المتحرك فيه.

14. مقياس التسارع يتحرك أو يميل وضعه يعطي إشارة تناظرية لاردوينو ويحولها إلى

المستوى الرقمي المناسب ، وتحقق من مسافة الاختلاف بالموجات فوق الصوتية.

15. تستخدم أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية لاكتشاف العائق. إذا تم الكشف عن أي عقبة ثم ذلك

يعطي الإشارة إلى Arduino ويقوم بتطبيق عملية الكبح وسيوقف المحركات.

16. الكرسي المتحرك في وضعية الراحة.

17. قم بإزالة حزام الأمان.

الخطوة 11: الكود

الخطوة 12: الاختبار النهائي

بُذلت جهود لجعل النظام مضغوطًا ويمكن ارتداؤه ، وتم استخدام الحد الأدنى من الأسلاك وهذا يقلل من تعقيد النظام. Arduino هو قلب النظام وبالتالي يحتاج إلى برمجته بشكل صحيح. تم اختبار إيماءات مختلفة ودُرست المخرجات للتحقق مما إذا كانت الإشارة الصحيحة قد تم إرسالها إلى الترحيل. يعمل نموذج الكرسي المتحرك على مرحلات التبديل والمحركات مع مستشعر التسارع الموجود في يد المريض. اردوينو مع مقياس التسارع يستخدم لإرسال إشارة الميل إلى الكرسي المتحرك من حيث الحركة ، أي يسارًا أو يمينًا ، أماميًا أو خلفيًا. هنا يعمل التتابع كدائرة تبديل. وفقًا لعملية الترحيل ، سوف يتحرك الكرسي المتحرك في هذا الاتجاه المقابل. يمنحنا التفاعل المناسب لجميع المكونات وفقًا لمخطط الدائرة دوائر للأجهزة لنموذج أولي للكرسي المتحرك مع تحكم قائم على الإيماءات والقفازات مع الكبح التلقائي من أجل سلامة المرضى.

الخطوة 13: الخاتمة

لقد قمنا بتنفيذ كرسي متحرك آلي ، له مزايا مختلفة. تعمل في ثلاثة أوضاع مختلفة ، أي الوضع اليدوي ومقياس التسارع ومقياس التسارع مع وضع الكبح. أيضا ، هناك نوعان من أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية التي تزيد من دقة الكرسي المتحرك وتوفر الفرملة التلقائية. هذا الكرسي المتحرك اقتصادي ويمكن أن يكون في متناول عامة الناس. مع تطوير هذا المشروع ، يمكن تنفيذه بنجاح على نطاق أوسع للمعاقين. التكلفة المنخفضة للتجميع تجعلها حقًا مكافأة لعامة الناس. يمكننا أيضًا إضافة تقنية جديدة في هذا الكرسي المتحرك. من النتائج التي تم الحصول عليها أعلاه ، نستنتج أن جميع أوضاع التحكم الثلاثة للكرسي المتحرك تم اختبارها وتعمل بشكل مرض في بيئة داخلية مع الحد الأدنى من المساعدة للشخص المعاق جسديًا. له استجابة جيدة لمقياس التسارع الذي ينشط المحركات المتصلة بعجلات الكرسي. يمكن تحسين السرعة والمسافة التي يقطعها الكرسي المتحرك بشكل أكبر إذا تم استبدال نظام التروس المتصل بالمحركات بمفصل كرنك وترس ذي احتكاك أقل وتآكل ميكانيكي. تكلفة تشغيل هذا النظام أقل بكثير مقارنة بالأنظمة الأخرى المستخدمة لنفس الغرض.