At bruge badeværelset er en almindelig del af alles hverdag, men brugere med mobilitetsbegrænsninger, skader eller handicap kan finde et standardbadeværelse udfordrende at bruge. Standardbadeværelser kan højst lejlighedsvis have gelændere eller bredere båse, men disse er stadig ikke en komplet løsning for alle brugere med mobilitetsproblemer. Højdejusterbarhed og tilgængelighed af toiletter er specifikke områder, som større offentlige miljøer kunne forbedres på. Disse løsninger findes i dag; de bruges dog primært i private hjem og er ikke overkommelige i praktisk brug i offentlige miljøer. I denne artikel dækker vi RIT MSD Universal Lavatory Test Stand Teams rejse mod at lave overkommelige, hurtige og nemme drop-in-løsninger til justerbare toiletter, der kan hjælpe personer med mobilitetsudfordringer.
Holdintroduktion
Universal Toilet Test Stand, også kendt som "Et toilet i bevægelse!", er et teamprojekt udført af studerende fra Rochester Institute of Technology inden for forskellige ingeniørområder:
Robert Cho – Mekanik- og systemingeniør
Aubrey Figoras – Maskiningeniør og CAD-designer
Chloe Cattadoris – Industriingeniør og projektleder
John Lowenhaupt – Elektroingeniør og facilitator
Zach Flickinger – Elektro- og Systemingeniør
Manny Pizarro – Maskiningeniør og indkøber
Det oprindelige forslag til projektet blev fremsat af Daniel Phillips og Stan Rickel fra 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.
Planlægning og design af systemet
Det mekaniske system blev designet ved hjælp af SolidWorks, mens de elektriske diagrammer blev designet ved hjælp af Altium. Som grundlag for det mekaniske design valgte de at bruge Watts ISCA-101-R IS Støbejerns enkeltskabsbærer, som kunne bære et vægmonteret toilet efter amerikansk standard og var normeret til en kapacitet på 500 lb (227 kg). Den samlede anslåede belastning omfattede toiletbæreren på 34 kg (77 lb), ca. 22 kg (22 kg) for toilettet og op til 350 lb (157 kg) for at rumme et menneske, der svarer til den 99. percentil.
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 inch diameter 1566 carbon steel would be sufficient for supporting the load without yielding due to bending or fatigue.
Udskæring af træstykkerne
Det meste af byggeriet blev færdiggjort kl. Konstruktionen maker space placeret på RIT campus dedikeret til at støtte RIT-studerende i personlige og klasseprojekter. Alle trædele omkring toiletbæreren, såvel som top- og fodteksten på rammen, blev fremstillet på en ShopSabre CNC-fræserpå grund af præcisionen og kompleksiteten af de huller, de krævede.
Holdet designede et sæt træplanker, som toiletbæreren kunne monteres på. Disse træplanker skulle også omfatte fire kraftige lineære kuglelejer, der kunne glide på styreskinnerne og give plads til... aktuatorer skal monteres. Materialet, der blev valgt til dette, var en 2,5 cm tyk fyrretræsplade fra Lowe'sVed hjælp af en CNC-fræser var teamet i stand til at skære et 2,5 cm tykt projektpanel af fyrretræ i de nødvendige dele til toiletbærersystemet.
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 CNC-fresede dele til bunden og toppen af Universal Lavatory Test Stand-rammen ses på billedet nedenfor, hvor topstykket er rammehovedet, hvorfra de lineære aktuatorer skal monteres.
Valg af passende lineære aktuatorer
For this project, linear actuators were carefully selected based on three main factors:
- rejsehastighed
- dynamisk belastningskapacitet
- slaglængde
The team needed a speed that was relatively fast, but also safe for human use, and a motion range of approximately 24 inch. After lots of research, they found the PA-17-24-850 at være den bedste løsning til at opfylde deres behov. Selvom én aktuator ville have været fuldt ud i stand til at bære hele lasten på 227 kg, blev to aktuatorer valgt til redundans.
Samlingsprocessen
Da alle delene var fremstillet og skåret i passende længder, samlede teamet toiletbærersystemet. Ved at presse lejerne ind i træplankerne og skrue lejeadapterne sammen, kunne teamet få deres lejer "fanget" i de CNC-fræsede planker.
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 inch diameter bolts, nylock nuts, and socket wrenches.
Næste, en COTS (kommerciel standard) toiletbærer var sikret mellem de to CNC-freste træplanker til at danne et samlet toiletbærersystem.
Herfra blev de lineære styreskinner skubbet gennem lejerne og fik flanger fastgjort i hver ende. Holdet samlede derefter rammen omkring toiletbæreren, hvor styreskinneflangerne var monteret i rammens top- og fodside. Da dette trin var færdigt på gulvet, kunne de stille hele systemet op og montere det på væggen med stålvinkelbeslag og BRK-17 monteringsbeslag.
De to PA-17 aktuatorer blev installeret sidst ved at fastgøre deres monteringshuller til monteringsbeslag på rammeoverdelen, træk dem ud i deres fulde længde og fastgør dem til bunden af toiletbærersystemetEfter grundige diskussioner med teamets professor og mentor fra RIT Multidisciplinary Senior Design-programmet, andre elektronikprodukter udover vippekontakt blev anset for unødvendige at installere på grund af den endelige beslutning om ikke at implementere den oprindeligt planlagte kontrolsystemDen samlede universelle toiletteststand, nu med PA-17 aktuatorer forbundet til en vippekontakt kan ses nedenfor.
Endelige tests og resultater
Til sidst kunne holdet ikke implementere AC-26-30 hastighedsregulatorer med tiden, da de misforstod, hvordan hastighedsregulatorer fungerede. Tidligere forsøgte teamet at betjene disse hastighedsregulatorer med deres omskiftere på inputsiden, men omskifterne skulle være på outputsiden for at fungere korrekt. På grund af dette fungerede deres hastighedsregulatorer perfekt i én retning, men det virkede ikke at vende polariteten. Da der ikke var nok tid til at fejlfinde og redesigne systemet, måtte teamet udelade denne funktion og arbejde med en enkelt vippekontakt til brugerkontrol.
Tidsbegrænsninger resulterede også i, at det elektriske system, der indeholdt Arduino Uno og RFID til forudindstillede højder, ikke blev implementeret i systemet og foreløbig blev efterladt som udelukkende teoretisk arbejde. Teamet var i stand til at udføre vægt- og bevægelsestest af den færdige Universal Lavatory Test Stand med en belastning på 147 kg for at verificere korrekt drift.
KORT FORTALT
Trods udfordringer som manglende tilstrækkelig finansiering, emneviden og brancheerfaring, lykkedes det RIT MSD Universal Lavatory Test Stand-teamet stadig at færdiggøre deres projektmontering. Teamet er også taknemmelige for at have haft muligheden for at føre ideerne bag LiveAbility Lab ud i livet og takker Mark Minunni for al hans projektvejledning og praktiske råd til deres fremtid.
Tak til RIT MSD Universal Lavatory Test Stand Teamet for at dele jeres projekt og vise, hvor vigtig tid og penge virkelig er for projekter i den virkelige verden! For at se mere fra Rochester Institute of Technology, tjek dem gerne ud på YouTube, Facebook, og InstagramHvis du har spørgsmål om vores elektriske lineære aktuatorer eller ønsker at drøfte vores andre produkter yderligere, er du velkommen til at kontakte os! Vi er eksperter i vores arbejde, og vi hjælper dig gerne på enhver mulig måde.
sales@progressiveautomations.com | 1-800-676-6123
