Personer med begrænset eller ingen benmobilitet har ofte brug for mobilitetsudstyr, der er i stand til at navigere i terræn med ujævne overflader, mindre trapper, individuelle trin og snedækkede forhold. Selvom kørestolsløsninger er tilgængelige på markedet, imødekommer de ofte ikke disse udfordringer tilstrækkeligt eller er for dyre for mange brugere, der har brug for overkommelige løsninger. CMD-projektet (Collapsible Mobile Device) sigter mod at give kørestolsbrugere essentielle mobilitetsløsninger til en overkommelig pris ved at udvikle et kørestolsbeslag, der er stærkt inspireret af moderne snescootere. I denne artikel vil vi dække højdepunkterne fra Team CMD's trappekørestolsprojekt, der bruger vores PA-17-POT-aktuator!
Udfordringer ved at bruge kørestole
Arshak Petrosyan havde en detaljeret diskussion med interessenterne Aaron og Emmanuel med fokus på de daglige udfordringer, de møder som universitetsstuderende. Disse primære udfordringer omfatter vanskelighederne ved at betjene kørestole i dårligt vejr, at navigere i bump og trapper samt de uoverkommelige omkostninger ved disse apparater. Det er værd at bemærke, at luksuskørestole kan koste over 8.000 CAD, mens eksisterende trappeopgangsvarianter kan koste over 50.000 CAD. For at imødegå disse udfordringer ville den ideelle løsning omfatte:
- Trappeklatringsmuligheder for at overvinde de mest almindelige forhindringer, som kørestolsbrugere står over for.
- Selvbalancerende for at sikre, at kørestolssædet balancerer sig selv og justerer sig automatisk baseret på trappevinklen for komfort og sikkerhed.
- Vintervejrsfunktionalitet til at håndtere forhold som det canadiske vejr.
- Overkommelige priser, der reducerer økonomiske barrierer og fremmer større tilgængelighed.
Dannelse af Team CMD
For at imødegå de problemer, som interessenterne beskrev, dannede en gruppe ingeniørstuderende fra University of Waterloo Team CMD. CMD (Collapsible Mobile Device) er et studenterledet designprojekt på fjerde år med det mål at give kørestolsbrugere en overkommelig fremtid, der tilbyder friheden og komforten til at navigere i ethvert terræn.
Nigel Fernandes - administrerende direktør og leder af forretningsafdelingen
Abhi Gupta - Teknisk chef og leder af afdelingen for elektrisk og styringsudstyr
Mohamed Moustafa - Softwareafdelingsleder
Arshak Petrosyan - CMO & leder af drivlinjeafdelingen
Avinash Yarram - Afdelingsleder for chassis og dynamik
Sammen er de forpligtet til at revolutionere konceptet med en kørestol og forvandle den fra en barriere til et symbol på frihed, uafhængighed og inklusion.
Design og fremstilling af CMD-projektet
CMD'en fungerer som et supplement til traditionelle kørestole, der gør det muligt for brugerne at håndtere ujævnt terræn, små bump og trapper i vinterforhold. Den holder brugeren sikker og komfortabel i en hel dag på en enkelt opladning uden at skulle stige ud af kørestolen. Enhedens funktioner giver brugerne mulighed for at montere og afmontere den efter behov for at overvinde udendørs forhindringer. Dette forhindrer behovet for at købe en ny kørestol og hjælper med at holde størrelsen og vægten på et minimum. Chassiset blev konstrueret af firkantede aluminiumsrør som en stærk, men let løsning, med omfattende kraft- og bevægelsesanalyser udført for at sikre effektivt design og strukturel integritet.
CAD-design og diagrammer
Den software, der var mest brugt og nyttig under designprocessen, var Solidworks til alle de mekaniske designs og finite element analyse (FEA). Til elektrisk arbejde hjalp et program kaldet RapidHarness med at organisere al elektronikken og udforme et elektrisk ledningsnet til bygningen, mens KiCad blev brugt til alle elektriske diagrammer.
At finde den rigtige lineære aktuator
Da CMD'en kræver udendørs egnethed klassificering af indtrængningsbeskyttelse, kraftige egenskaber og positionsfeedback, den PA-17-8-2000-POT Industriel lineær aktuator viste sig at være den bedste løsning til applikationen. Denne model har en børstet DC-motor der fungerer ved 12 VDC, inkluderer potentiometerfeedback og leveres med en 8 tommer slaglængde, der er nominel til at håndtere 2000 lb kraft.
Vores BRK-17 Kraftig belastning Monteringsbeslag muliggør sikker montering under installationsprocessen. aktuator bruges til at vippe kørestolssædet, så brugeren kan være parallel med jorden, når vedkommende kører på trapper. For at gøre dette blev der implementeret en tipvognsmekanisme som illustreret nedenfor.
Valg og programmering af mikrocontrollere
Holdet planlagde oprindeligt STM32 Nucleo-kortet som deres mikrocontroller, men de endte med at bruge Arduino Mega 2560 siden Arduino-understøttelse er betydeligt mere tilgængelig og afstemt med teamets færdigheder. Softwaren blev udviklet ved hjælp af programmeringssproget C for at give brugerne mulighed for nemt at styre enheden med to analoge styrepinde. Dette frigør brugerens hænder til at styre den intuitive styremekanisme, samt for at sikre, at brugeren forblev sikker og afbalanceret under trappeopgang ved hjælp af sensorfeedback. Sensorerne blev forbundet til mikrocontrolleren med tilstrækkelig strømforsyning og GPIO-porte til at rumme dem.
Elektrisk systembeskyttelse og sikringer
Holdets beregninger af batterikapaciteten førte til valget af et 35Ah, 12V batteri fra Fortress Scooters, der gav mere end den nødvendige strøm til længere tids brug. At de var parallelt forbundet med hinanden øgede enhedens samlede driftstid.
Da CMD'en er kraftig og trækker høj strøm fra blybatterierne, er der risiko for, at strømstød beskadiger vigtige elektriske komponenter. Derfor tilsluttes alle større elektriske komponenter, der er forbundet med batterierne, først til en sikring nominel til den korrekte strømværdi. Derudover blev der installeret en nødafbryder som en sikkerhedsfunktion, der giver brugeren mulighed for øjeblikkeligt at stoppe strømmen til alle CMD'er.
|
Elektrisk komponent |
Sikringsklassificering |
Antal komponenter |
|
CIM-motor |
70 A (hurtig blæsning) |
2 |
|
PA-17-POT lineær aktuator |
20 A (hurtig blæsning) |
1 |
|
Arduino Mega |
1 A (hurtigt blæsende) |
1 |
Testning og endelige resultater af CMD
CMD-projektet har ikke kun været en betydelig læringsoplevelse, men også en udløsende faktor for at identificere områder, hvor der kan forbedres designet. Nogle designbeslutninger var drevet af tidsbegrænsninger, mens andre var påvirket af et begrænset budget. I sidste ende var det faktiske beløb, der blev brugt, $2611,44, hvilket er $940,90 mindre end de oprindeligt forventede omkostninger for CMD'en.
Den nuværende CMD-prototype kan ikke navigere på buede trapper. Med fortsat udvikling vil den næste version fra Team CMD dog imødegå denne begrænsning ved at inkorporere to mindre skinner, hvilket forbedrer dens evne til at manøvrere trapper og omgå forhindringer. For flere detaljer om CMD-projektet, se PDF-afslutningsrapporten og linket til Team CMD nedenfor:
Trappekørestol Waterloo Final Capstone Report.pdf
https://cmd-business.webflow.io/
KORT FORTALT
Vores PA-17-POT tilbyder kraftige egenskaber med positionsfeedback, der er egnet til mange anvendelser, herunder hældningsjustering af trappekørestole. Tak til Team CMD fra University of Waterloo for at dele dine fantastiske projekter!
Vi håber, at du fandt dette lige så informativt og interessant, som vi gjorde, især hvis du ledte efter inspirerende idéer til opgradering af kørestole. Hvis du har spørgsmål eller ønsker at diskutere vores produkter yderligere, er du velkommen til at kontakte os! Vi er eksperter i det, vi gør, og vil med glæde hjælpe, hvor vi kan.
sales@progressiveautomations.com | 1-800-676-6123