Fauteuil roulant basé sur un accéléromètre pour personne physiquement handicapée : 13 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:06

Dans notre pays de 1,3 milliard d'habitants, nous avons encore plus de 1% de personnes âgées ou handicapées, qui ont besoin d'un accompagnement pour la mobilité personnelle. Notre projet a pour objectif de répondre à leur exigence de mobilité avec une technologie intelligente. Le problème avec eux est que les os de leurs jambes s'affaiblissent ou se cassent à cause d'un accident et causent des douleurs lors du déplacement, nous utilisons donc des mouvements de la main ou de l'inclinaison de la tête pour déplacer un fauteuil roulant. L'inclinaison est détectée par l'accéléromètre et une tension équivalente est développée, cette tension est détectée par Arduino et les convertit en un signal équivalent pour le relais. Sur la base du signal Arduino, le relais entraîne le moteur correspondant. Le mouvement du moteur amène le fauteuil roulant à se déplacer dans une certaine direction. Cela permet à l'utilisateur de contrôler le mouvement du fauteuil roulant à la main ou en inclinant la tête. Nous avons utilisé le capteur intelligent à ultrasons pour contrôler le freinage du fauteuil roulant en fonction de la distance entre le fauteuil roulant et les obstacles. Si la distance de différence est inférieure à 20 cm, Arduino envoie un signal de freinage au relais et à l'arrêt du moteur, cela diminue la vitesse et après 2-3 secondes, le fauteuil roulant s'arrête enfin. Cela aide l'utilisateur d'un accident majeur et mineur sur la route, à l'aide de techniques intelligentes. L'écran LCD affiche la distance de différence pour l'avant et l'arrière à l'écran pour l'utilisateur. Ces caractéristiques rendent le fauteuil roulant simple, sûr et intelligent pour l'utilisateur.

Composants requis:

Arduino nano, Relais 5V, Planche de bois pour assemblage mécanique, 4 motoréducteurs à courant continu 24V, 2A, Piles 12V, 4A, Plaque en aluminium, Gant, Adxl 335 modules, Roues de fauteuil roulant, Chaise avec vis pour fixation, 12V, 5V Régulateur IC.

Étape 1: SCHÉMA DE BOCK

Le schéma fonctionnel comprend l'unité de capteur, l'alimentation, l'Arduino, le relais, l'écran LCD et les moteurs. Arduino dispose d'entrées du mécanisme de ceinture de sécurité automatique pour détecter si la ceinture de sécurité est portée par l'utilisateur ou non. Lorsque l'utilisateur porte une ceinture de sécurité, Arduino détecte et active le système. Ensuite, le message de bienvenue s'affiche et l'utilisateur est invité à sélectionner le mode de fonctionnement. Il existe trois modes de fonctionnement et sont sélectionnés par des commutateurs manuels. Une fois le mode sélectionné, il commence à détecter le changement dans la sortie du capteur de l'accéléromètre et modifie en conséquence le signal d'entrée pour le relais par Arduino. Sur la base du signal Arduino, le relais entraîne le moteur dans une direction particulière jusqu'à ce que l'Arduino modifie l'entrée du relais. Le capteur à ultrasons est utilisé pour mesurer la distance d'obstacle à proximité du fauteuil roulant, cette information est affichée sur l'écran LCD et stockée dans Arduino pour le freinage. Lorsque la distance est inférieure à 20 cm, Arduino génère un signal de freinage à relayer et il arrête le mouvement du fauteuil roulant. Il y a deux alimentations utilisées pour Arduino et l'alimentation du moteur, Arduino a une alimentation de 5v et le moteur a une alimentation de 24v.

Étape 2: DÉVELOPPEMENT DU CADRE INFÉRIEUR

Le développement du fauteuil roulant commence à partir de l'assemblage du cadre mécanique. Une planche en acrylique ou en bois peut être utilisée pour le cadre inférieur du fauteuil roulant. Ensuite, la planche est coupée en taille de cadre de 24 * 36 pouces, 24 pouces est la longueur et 36 pouces sont la largeur du cadre.

Étape 3: MONTAGE DU MOTEUR SUR LE CADRE

Le moteur est monté sur le panneau du châssis à l'aide d'un support en L. En laissant un espace de 2 pouces côté longueur et percer un trou pour le montage du moteur. Une fois le perçage terminé, nous plaçons le support en L et commençons à mettre une vis puis fixons le moteur par son corps d'arbre vissé. Après cela, les fils sont étendus en joignant un autre fil d'extension et en le connectant à la sortie du relais.

Étape 4: MONTAGE DE LA CHAISE SUR LE CADRE

Une chaise à quatre pieds est utilisée pour rendre le système plus stable pendant le fonctionnement sur la route. Le bord de ces jambes est percé avec un trou et placé sur le cadre et le perçage est également effectué sur le cadre. Après cette chaise est fixée sur un cadre par boulon à vis.

Étape 5: MONTAGE DE L'INTERRUPTEUR D'ALIMENTATION ET DE L'ACL SUR LE REPOSE-MAIN DE LA FAUTEUIL

Un interrupteur d'alimentation est utilisé pour fournir l'alimentation au moteur et si un court-circuit se produit, coupez l'alimentation du système par cet interrupteur. Ces interrupteurs et écran LCD sont d'abord fixés sur une planche de bois puis fixés sur le coussin de repos de la chaise en perçant un trou puis en le fixant par un boulon à vis.

Étape 6: MONTAGE DU MÉCANISME DE CEINTURE DE SÉCURITÉ

Pour construire un mécanisme de ceinture de sécurité, une section de poignée en aluminium est utilisée et pliée sur un bord. Deux poignées sont utilisées et une ceinture en nylon est utilisée et fixée à la position de l'épaule de la chaise. La poignée est fixée au bord d'assise de la chaise.

Étape 7: MONTAGE DU CAPTEUR À ULTRASONS

Deux capteurs à ultrasons sont utilisés pour la mesure de distance avant et arrière. Ils sont fixés au bord central d'un fauteuil roulant avec une vis.

Étape 8: MONTAGE DU COUSSIN DE REPOSE-JAMBES

Deux planches de bois de taille 2 * 6 pouces sont utilisées pour le repose-jambes. Ceux-ci sont fixés sur le bord du fauteuil roulant en position en forme de V.

Étape 9: MISE EN UVRE DU MATÉRIEL DU FAUTEUIL ROULANT

La ceinture de sécurité automatique et le bouton à base de gants ont utilisé le concept de court-circuit et connecté à 5v. L'écran LCD est connecté à Arduino Nano en mode d'interfaçage 4 bits et il affichera un message de bienvenue au démarrage d'un fauteuil roulant. Après ce mode, la sélection du fauteuil roulant se fait à l'aide du bouton des gants. Les gants sont connectés à 0, 1, 2, 3 broches d'Arduino et l'accéléromètre est connecté à A0, A1 d'Arduino. Lorsque l'accéléromètre est incliné, l'accélération est convertie en tensions d'axe X et d'axe Y. Sur cette base, le mouvement d'un fauteuil roulant est effectué. La direction de l'accélération est convertie en mouvement du fauteuil roulant à l'aide d'un relais connecté à 4, 5, 6, 7 broches d'Arduino et il est connecté de manière à ce que le signal soit converti en mouvement dans 4 directions du fauteuil roulant comme avant, arrière, gauche, droit. Le moteur à courant continu est connecté directement au relais sans connexion, connexion ouverte, borne commune. La broche de déclenchement à ultrasons est connectée à la broche n ° 13 d'Arduino et l'écho est connecté à 10, 11 broches d'Arduino. Il est utilisé pour le freinage automatique lorsqu'un obstacle est détecté dans un rayon de 20 cm et il affiche la distance sur l'écran LCD. Les broches de données LCD sont connectées à A2, A3, A4, A5 et la broche d'activation est connectée à 9 broches, la sélection de registre est connectée à la broche n° 10

Étape 10: ALGORITHME

L'opération de flux d'algorithme du fauteuil roulant se fait de la manière suivante

1. Commencez par connecter l'alimentation 24 V et 5 V.

2. Connectez la ceinture de sécurité, si elle n'est pas connectée, passez à l'étape 16.

3. Vérifiez si l'accéléromètre est dans un état stable ?

4. Activer l'interrupteur d'alimentation du moteur.

5. Sélectionnez le mode de fonctionnement par bouton gant, le processeur s'exécute sur 6, 9, 12 et s'il n'est pas sélectionné, passez à 16.

6. Mode 1 sélectionné, puis

7. Déplacez l'accéléromètre dans la direction dans laquelle vous souhaitez déplacer le fauteuil roulant.

8. L'accéléromètre bouge ou incline sa position donne ainsi le signal analogique à Arduino et le convertit de manière inappropriée

niveau numérique, de manière à déplacer les moteurs du fauteuil roulant.

9. Mode 2 sélectionné, puis

10. Basé sur le bouton du gant est enfoncé dans la direction, nous voulons déplacer le fauteuil roulant.

11. Arduino détecte le changement de mode de commutation des gants et le convertit en un niveau numérique inapproprié, afin de déplacer les moteurs du fauteuil roulant.

12. Mode 3 sélectionné, puis

13. Déplacez l'accéléromètre dans la direction dans laquelle vous souhaitez déplacer le fauteuil roulant.

14. L'accéléromètre se déplace ou incline sa position donne ainsi un signal analogique à Arduino et le convertit en

niveau numérique approprié et vérifiez la distance de différence ultrasonore.

15. Des capteurs à ultrasons sont utilisés pour détecter l'obstacle. Si un obstacle est détecté, il

donne le signal à Arduino et il applique l'opération de freinage et arrêtera les moteurs.

16. Le fauteuil roulant est en position de repos.

17. Retirez la ceinture de sécurité.

Étape 11: Coder

Étape 12: Tests finaux

Des efforts ont été faits pour rendre le système compact et portable, un minimum de fils a été utilisé et cela réduit la complexité du système. L'Arduino est le cœur du système et doit donc être programmé correctement. Différents gestes ont été testés et les sorties étudiées pour vérifier si le bon signal est envoyé au relais. Le modèle de fauteuil roulant fonctionne sur les relais de commutation et les moteurs avec un capteur accéléromètre placé sur la main du patient. Arduino avec l'accéléromètre est utilisé pour envoyer un signal d'inclinaison au fauteuil roulant en termes de mouvement, c'est-à-dire gauche ou droite, avant ou arrière. Ici, le relais agit comme un circuit de commutation. Selon le fonctionnement du relais, le fauteuil roulant se déplacera dans cette direction correspondante. L'interfaçage approprié de tous les composants selon le schéma de circuit nous donne un circuit matériel pour un prototype de fauteuil roulant avec un geste basé sur la main et un contrôle basé sur des gants avec freinage automatique pour la sécurité des patients.

Étape 13: CONCLUSION

Nous avions mis en place un fauteuil roulant automatique, qui présente divers avantages. Il fonctionne selon trois modes différents, à savoir le mode manuel, l'accéléromètre et l'accéléromètre avec mode de freinage. En outre, il existe deux capteurs à ultrasons qui augmentent la précision du fauteuil roulant et assurent un freinage automatique. Ce fauteuil roulant est économique et peut être abordable pour les gens ordinaires. Avec le développement de ce projet, il peut être mis en œuvre avec succès à plus grande échelle pour les personnes handicapées. Le faible coût du montage en fait vraiment un plus pour le grand public. Nous pouvons également ajouter une nouvelle technologie dans ce fauteuil roulant. D'après les résultats obtenus ci-dessus, nous concluons que le développement des trois modes de commande d'un fauteuil roulant est testé et fonctionne de manière satisfaisante dans un environnement intérieur avec une assistance minimale à la personne physiquement handicapée. Il a une bonne réponse à l'accéléromètre activant les moteurs reliés aux roues de la chaise. La vitesse et la distance parcourue par un fauteuil roulant peuvent être encore améliorées si le système d'engrenage connecté aux moteurs est remplacé par une articulation à manivelle et pignon qui a moins de friction et d'usure mécanique. Le coût de fonctionnement de ce système est beaucoup plus faible par rapport à d'autres systèmes utilisés dans le même but.