Používání toalety je běžnou součástí každého dne, nicméně uživatelé s omezenou pohyblivostí, zraněními nebo postižením mohou shledat standardní koupelnu obtížnou. Standardní koupelny mohou být nanejvýš občas vybaveny zábradlím nebo širšími kabinkami, nicméně ty stále nepředstavují kompletní řešení pro všechny uživatele s omezenou pohyblivostí. Nastavitelnost výšky toalety a přístupnost jsou specifické oblasti, které by se mohly vylepšit ve větších veřejných prostorách. Tato řešení existují již dnes; používají se však hlavně v soukromých domácnostech a pro praktické použití ve veřejných prostorách nejsou cenově dostupná. V tomto článku se zabýváme cestou týmu RIT MSD Universal Lavatory Test Stand k vytvoření cenově dostupných, rychlých a snadných řešení pro nastavitelné toalety, které mohou pomoci lidem s omezenou pohyblivostí.
Představení týmu
Univerzální zkušební stanoviště pro toalety, známé také jako „Toaleta v pohybu!“, je týmový projekt studentů z Rochester Institute of Technology v různých inženýrských oborech:
Robert Cho – strojní a systémový inženýr
Aubrey Figoras – strojní inženýrka a CAD designérka
Chloe Cattadoris – průmyslová inženýrka a projektová manažerka
John Lowenhaupt – elektrotechnik a facilitátor
Zach Flickinger – elektrotechnik a systémový inženýr
Manny Pizarro – strojní inženýr a nákupčí
Původní podnět k projektu vzešel od Daniela Phillipse a Stana Rickela z RIT LiveAbility Lab, who were seeking to create an accessible lavatory that could accommodate users with mobility issues. The goal was to develop a moveable toilet that would adhere to ADA standards when in a home position but could also be adjusted (both manually and automatically) in height to suit any user's needs. Through the guidance of the RIT Multidisciplinary Senior Design program, the team spent the first semester identifying customer requirements, benchmarking existing products, and developing a preliminary system design.
Plánování a návrh systému
Mechanický systém byl navržen pomocí SolidWorks, zatímco elektrická schémata byla navržena pomocí Altium. Jako základ mechanického návrhu byl zvolen Watts ISCA-101-R IS Litinový nosič na jednu skříň, který by mohl unést závěsnou toaletu podle amerického standardu a byl dimenzován na nosnost 500 liber. Celkové odhadované zatížení zahrnovalo nosič toalety o hmotnosti 77 liber, přibližně 50 liber pro toaletu a až 350 liber pro 99. percentil člověka.
Because the load was cantilevered, the design required guide rails to help counter the induced moment. A stress analysis performed by the team helped to determine that two guide rails made of 1-1/2 palce diameter 1566 carbon steel would be sufficient for supporting the load without yielding due to bending or fatigue.
Vyřezávání dřevěných dílků
Většina stavby byla dokončena v Konstrukt tvůrčí prostor nacházející se v areálu RIT, určený k podpoře studentů RIT v jejich osobních a školních projektech. Všechny dřevěné části obklopující nosič toalety, stejně jako záhlaví a zápatí rámu, byly vyrobeny na CNC frézka ShopSabre, kvůli přesnosti a složitosti otvorů, které potřebovali.
Tým navrhl sadu dřevěných prken, na která by se dal nosič toalety připevnit. Tato dřevěná prkna musela také obsahovat čtyři odolná lineární kuličková ložiska, která se pohybovala po vodicích lištách a poskytovala prostor pro… pohony k montáži. Zvoleným materiálem byla borovicová deska o tloušťce 1 palce z Lowe'sPomocí CNC frézky byl tým schopen nařezat 1 palce silný projektový panel z borovice na potřebné díly pro systém nosičů toalety.
Framing for the system was made of 2x12 dimensional lumber, with the side studs of the frame doubled up for extra strength. As part of this frame, the team designed a custom header and footer to which the guide rails would be mounted. These Na obrázku níže jsou vidět CNC obráběné díly pro spodní a horní část rámu univerzálního testovacího stojanu pro toalety, kde horní díl je záhlaví rámu, ke kterému budou namontovány lineární aktuátory.
Výběr vhodných lineárních aktuátorů
For this project, linear actuators were carefully selected based on three main factors:
- rychlost jízdy
- dynamická únosnost
- délka zdvihu
The team needed a speed that was relatively fast, but also safe for human use, and a motion range of approximately 24 palce. After lots of research, they found the PA-17-24-850 jako nejlepší volbu pro jejich požadavky. Přestože by jeden pohon byl schopen bez problémů unést celé zatížení 500 liber, byly pro redundanci zvoleny dva pohony.
Proces montáže
Jakmile byly všechny díly vyrobeny a nařezány na odpovídající délky, tým sestavil systém nosiče toalety. Zalisováním ložisek do dřevěných prken a sešroubováním adaptérů ložisek se týmu podařilo „uchytit“ ložiska do prken obráběných CNC obráběním.
The rest of the frame was cut using a radial arm saw and assembled with a hand drill and screws. Any additional assembly was completed using 1/2 palce diameter bolts, nylock nuts, and socket wrenches.
Další, nosič toalety COTS (komerčně dostupný) byl zajištěn mezi oběma Dřevěné prkna obráběné CNC pro vytvoření sestaveného systému nosiče toalety.
Odtud byly lineární vodicí lišty protlačeny ložisky a na obou koncích byly připevněny příruby. Tým poté sestavil rám kolem nosiče toalety, přičemž příruby vodicích lišt byly namontovány do záhlaví a paty rámu. Jakmile byl tento krok na podlaze dokončen, mohli celý systém postavit a připevnit na zeď pomocí ocelových úhlových konzol a Montážní konzole BRK-17.
Ten/Ta/To dva Pohony PA-17 byly instalovány jako poslední připevněním jejich montážních otvorů k montážní konzoly na záhlaví rámu, jejich natažení na celou délku a připevnění k základně systému nosiče toaletyPo důkladné diskusi s profesorem a mentorem týmu z multidisciplinárního programu pro seniorské designy na RIT byla kromě… kolébkový spínač byly považovány za zbytečné k instalaci z důvodu konečného rozhodnutí nerealizovat původně plánované řídicí systémSestavený univerzální zkušební stojan pro toalety, nyní s aktuátory PA-17. připojeno ke kolébkovému spínači lze vidět níže.
Závěrečné testy a výsledky
Nakonec tým nedokázal implementovat Regulátory otáček AC-26-30 časem, protože špatně pochopili, jak regulátory otáček fungují. Dříve se tým pokoušel ovládat tyto regulátory otáček se spínacími prvky na vstupní straně, nicméně spínací prvky musí být na výstupní straně, aby fungovaly správně. Z tohoto důvodu jejich regulátory otáček fungovaly perfektně v jednom směru, ale obrácení polarity nefungovalo. Protože tým neměl dostatek času na řešení problémů a přepracování systému, musel tuto funkci vynechat a pracovat s jedním kolébkovým přepínačem pro ovládání uživatelem.
Časová omezení také vedla k tomu, že elektrický systém obsahující Arduino Uno a RFID pro přednastavené výšky nebyl do systému implementován a prozatím byl ponechán čistě teoretický. Týmu se podařilo provést testování hmotnosti a pohybu dokončeného univerzálního testovacího stojanu pro toalety s aplikovanou zátěží 350 liber, aby se ověřil správný provoz.
SHRNUTÍ
Navzdory problémům, jako je nedostatek dostatečného financování, znalostí v dané oblasti a zkušeností v oboru, byl tým RIT MSD Universal Lavatory Test Stand nakonec schopen dokončit montáž svého projektu. Tým je také vděčný za příležitost uvést myšlenky LiveAbility Lab do života a děkuje Marku Minunnimu za veškeré jeho projektové vedení a praktické rady do budoucna.
Děkujeme týmu RIT MSD Universal Lavatory Test Stand za sdílení vašeho projektu a za demonstraci toho, jak důležitý je čas a peníze pro reálné projekty! Více informací od Rochesterský technologický institut, klidně se na ně podívejte YouTube, Facebooka Instagram! Máte-li jakékoli dotazy ohledně našich elektrických lineárních pohonů nebo si přejete prodiskutovat naše další produkty, neváhejte se na nás obrátit! Jsme odborníci v tom, co děláme, a rádi vám pomůžeme, jak jen budeme moci.
sales@progressiveautomations.com | 1-800-676-6123
