Инвалидна количка за катерене по стълби с помощта на задвижващ механизъм PA-17-POT

Хората с ограничена или никаква подвижност на краката често се нуждаят от устройства за мобилност, способни да се придвижват по терен с неравни повърхности, малки стълбища, отделни стъпала и снежни условия. Въпреки че на пазара се предлагат решения за инвалидни колички, те често не се справят адекватно с тези предизвикателства или са твърде скъпи за много потребители, които се нуждаят от достъпни решения. Проектът CMD (Сгъваемо мобилно устройство) има за цел да предостави на потребителите на инвалидни колички основни решения за мобилност на достъпна цена, като разработва приставка за инвалидна количка, силно вдъхновена от съвременните снегомобили. В тази статия ще разгледаме акцентите от проекта за инвалидна количка за катерене по стълби от Team CMD, който използва нашия задвижващ механизъм PA-17-POT!

Предизвикателства при използването на инвалидни колички

Аршак Петросян проведе подробна дискусия със заинтересованите страни Аарон и Еманюел, като се фокусира върху ежедневните предизвикателства, с които се сблъскват като студенти. Тези основни предизвикателства включват трудността при управление на инвалидни колички при неблагоприятни метеорологични условия, придвижването по неравности и стълби, както и непосилната цена на тези устройства. По-специално, високият клас инвалидни колички може да струва над 8000 канадски долара, докато съществуващите варианти за изкачване на стълби може да струват над 50 000 канадски долара. За да се справят с тези предизвикателства, идеалното решение би включвало:

• Възможности за катерене по стълби за преодоляване на най-често срещаните препятствия, пред които са изправени потребителите на инвалидни колички.
• Самобалансиране, за да се гарантира, че седалката на инвалидната количка се балансира сама и се регулира автоматично въз основа на ъгъла на стълбите за комфорт и безопасност.
• Функционалност за зимни условия, подходяща за справяне с условия като канадското време.
• Достъпни цени, които намаляват финансовите бариери и насърчават по-голяма достъпност.

Формиране на екип CMD

За да се справят с проблемите, описани от заинтересованите страни, група студенти по инженерство от Университета на Ватерло сформираха екип CMD. CMD (Сгъваемо мобилно устройство) е ръководен от студенти проект за четвърти курс, чиято цел е да осигури на потребителите на инвалидни колички достъпно бъдеще, предлагащо свободата и комфорта за придвижване по всякакъв терен.

Найджъл Фернандес - главен изпълнителен директор и мениджър на бизнес отдел

Абхи Гупта - главен технологичен директор и мениджър на отдел „Електротехника и контрол“

Мохамед Мустафа - Мениджър на отдел „Софтуер“

Аршак Петросян - Главен маркетингов директор и мениджър на отдел „Силово предаване“

Авинаш Ярам - Мениджър отдел „Шаси и динамика“

Заедно те са отдадени на революционизирането на концепцията за инвалидна количка, превръщайки я от бариера в символ на свобода, независимост и приобщаване. 

Проектиране и производство на CMD проекта

CMD работи като допълнение към традиционните инвалидни колички, позволявайки на потребителите да се справят с неравен терен, малки неравности и стълби при зимни условия. То осигурява безопасност и комфорт на потребителя в продължение на цял ден с едно зареждане, без да е необходимо да става от инвалидната си количка. Функциите на устройството позволяват на потребителите да го прикрепят и откачат, когато е необходимо, за да преодолеят препятствия на открито. Това предотвратява необходимостта от закупуване на нова инвалидна количка и помага да се сведат до минимум размерът и теглото. Шасито е изработено от квадратни алуминиеви тръби като здраво, но леко решение, като е извършен обширен анализ на силите и движението, за да се гарантира ефективен дизайн и структурна цялост.

CAD дизайни и схеми

Софтуерът, който беше най-използван и полезен по време на процеса на проектиране, беше Solidworks за всички механични проекти и анализ на крайни елементи (FEA). За електрическите работи софтуер, наречен RapidHarness, помогна за организирането на цялата електроника и оформянето на електрическия кабелен сноп за сградата, докато KiCad беше използван за всички електрически схеми.

Намиране на правилния линеен задвижващ механизъм

Тъй като CMD ще изисква подходящо за външна употреба степени на защита от проникване, възможности за тежък режим на работа и позиционна обратна връзка, PA-17-8-2000-POT Индустриалният линеен актуатор се оказа най-подходящ за приложението. Този модел има... четен DC мотор който работи на 12 VDC, включва обратна връзка от потенциометър и се предлага с 8-инчов ход, номинално разрешено за справяне със сила от 2000 lb.

Нашият БРК-17 Тежък режим на работа Монтажна скоба позволява сигурно закрепване по време на монтажния процес. задвижващ механизъм се използва за накланяне на седалката на инвалидната количка, така че потребителят да може да бъде успореден на земята при качване по стълби. За целта е внедрен механизъм за самосвал, както е показано по-долу.

Избор и програмиране на микроконтролер

Първоначално екипът е планирал платката STM32 Nucleo като свой микроконтролер, но в крайна сметка са използвали Arduino Mega 2560. Поддръжка на Ардуино е значително по-достъпно и съобразено с уменията на екипа. Софтуерът е разработен с помощта на езика за програмиране C, за да позволи на потребителите лесно да управляват устройството с два аналогови стика. Това освобождава ръцете на потребителя да управлява интуитивния механизъм за управление, както и да гарантира, че потребителят остава безопасен и балансиран по време на изкачване на стълби, използвайки обратна връзка от сензори. Сензорите са свързани към микроконтролера с достатъчно захранване с ток и GPIO портове, за да ги поберат.

Защита на електрическата система и предпазители

Изчисленията на екипа за капацитета на батерията доведоха до избора на батерия 35Ah, 12V от Fortress Scooters, осигуряваща повече от необходимата мощност за продължителна употреба. Паралелното свързване увеличи общото време на работа на устройството.

Като се има предвид, че CMD е с висока мощност и черпи висок ток от оловно-киселинните батерии, съществува риск от токови пренапрежения, които да повредят важни електрически компоненти. Следователно, всеки основен електрически компонент, свързан с батериите, първо се свързва към... предпазител номинален за правилната стойност на тока. Освен това, като функция за безопасност е инсталиран авариен изключвател, позволяващ на потребителя незабавно да спре тока към всички CMD.

Тестване и окончателни резултати от CMD

Проектът CMD не само беше значителен урок, но и стимул за идентифициране на области за подобрения в дизайна. Някои дизайнерски решения бяха продиктувани от ограничения във времето, докато други бяха повлияни от ограничен бюджет. В крайна сметка, реално изразходваната сума беше 2611,44 долара, което е с 940,90 долара по-малко от първоначално прогнозираната цена за CMD.

Настоящият прототип на CMD не може да се движи по извити стълби. С продължаващото развитие обаче, следващата версия от Team CMD ще се справи с това ограничение, като включи две по-малки релси, подобрявайки способността на устройството да маневрира по стълби и да заобикаля препятствия. За повече подробности относно проекта CMD, вижте PDF доклада и връзката към уебсайта на Team CMD по-долу:

Доклад за окончателен доклад за катерене по стълби за инвалидна количка Waterloo.pdf

https://cmd-business.webflow.io/

В РЕЗЮМЕ

Нашият PA-17-POT предлага възможности за тежък режим на работа с позиционна обратна връзка, подходяща за много приложения, включително регулиране на наклона на инвалидни колички за катерене по стълби. Благодарим на CMD на екипа от Университета на Ватерло за споделянето на вашите невероятни проекти!

Надяваме се, че сте намерили това за толкова информативно и интересно, колкото и ние, особено ако търсите вдъхновяващи идеи за подобряване на инвалидни колички. Ако имате въпроси или желаете да обсъдите нашите продукти допълнително, не се колебайте да се свържете с нас! Ние сме експерти в това, което правим, и ще се радваме да ви помогнем с каквото можем.

sales@progressiveautomations.com | 1-800-676-6123