Η χρήση της τουαλέτας είναι ένα συνηθισμένο μέρος της καθημερινότητας όλων, ωστόσο οι χρήστες με περιορισμένη κινητικότητα, τραυματισμούς ή αναπηρίες μπορεί να βρίσκουν δύσκολη τη χρήση μιας τυπικής τουαλέτας. Στην καλύτερη περίπτωση, οι στάνταρ εγκαταστάσεις ίσως να έχουν περιστασιακά χειρολισθήρες ή πιο φαρδιά αποδυτήρια, όμως αυτά δεν αποτελούν πλήρη λύση για όλους τους χρήστες με κινητικά ζητήματα. Η ρυθμιζόμενη σε ύψος τουαλέτα και η προσβασιμότητα είναι συγκεκριμένοι τομείς στους οποίους μεγαλύτεροι δημόσιοι χώροι θα μπορούσαν να βελτιωθούν. Αυτές οι λύσεις υπάρχουν σήμερα· ωστόσο, χρησιμοποιούνται κυρίως σε οικιακά, ιδιωτικά περιβάλλοντα και δεν είναι προσιτές για πρακτική χρήση σε δημόσιους χώρους. Σε αυτό το άρθρο, παρουσιάζουμε το ταξίδι της ομάδας RIT MSD Universal Lavatory Test Stand για τη δημιουργία οικονομικών, γρήγορων και εύκολων «drop‑in» λύσεων για ρυθμιζόμενες τουαλέτες που μπορούν να βοηθήσουν άτομα με κινητικές προκλήσεις.
Παρουσίαση ομάδας
Γνωστό και ως «Μια Τουαλέτα σε Κίνηση!», το Universal Lavatory Test Stand είναι ομαδικό project φοιτητών του Rochester Institute of Technology από διάφορους κλάδους μηχανικής:
Robert Cho – Μηχανικός Μηχανολόγος και Συστημάτων
Aubrey Figoras – Μηχανολόγος Μηχανικός και Σχεδιαστής CAD
Chloe Cattadoris – Μηχανικός Παραγωγής και Υπεύθυνη Έργου
John Lowenhaupt – Ηλεκτρολόγος Μηχανικός και Συντονιστής
Zach Flickinger – Ηλεκτρολόγος και Μηχανικός Συστημάτων
Manny Pizarro – Μηχανολόγος Μηχανικός και Υπεύθυνος Προμηθειών
Η αρχική ιδέα για το project προήλθε από τους Daniel Phillips και Stan Rickel του RIT LiveAbility Lab, που στόχευαν στη δημιουργία μιας προσβάσιμης τουαλέτας ικανής να εξυπηρετεί χρήστες με κινητικά προβλήματα. Στόχος ήταν η ανάπτυξη μιας μετακινούμενης τουαλέτας που να συμμορφώνεται με τα πρότυπα ADA όταν βρίσκεται στην οικιακή θέση, αλλά να μπορεί επίσης να ρυθμίζεται (χειροκίνητα και αυτόματα) στο ύψος, ώστε να ταιριάζει στις ανάγκες κάθε χρήστη. Με την καθοδήγηση του προγράμματος RIT Multidisciplinary Senior Design, η ομάδα αφιέρωσε το πρώτο εξάμηνο στον εντοπισμό απαιτήσεων πελατών, τη σύγκριση υπαρχόντων προϊόντων και την ανάπτυξη ενός προκαταρκτικού σχεδιασμού συστήματος.
Σχεδιασμός και ανάπτυξη του συστήματος
Το μηχανολογικό σύστημα σχεδιάστηκε με το SolidWorks, ενώ τα ηλεκτρικά σχεδιαγράμματα δημιουργήθηκαν με το Altium. Ως βάση του μηχανολογικού σχεδιασμού επέλεξαν τον Watts ISCA-101-R IS Cast Iron Single Closet Carrier, ο οποίος μπορούσε να υποστηρίξει επιτοίχια τουαλέτα American Standard και ήταν πιστοποιημένος για χωρητικότητα 500 lbs. Το συνολικά εκτιμώμενο Φορτίο περιλάμβανε τον φορέα τουαλέτας 77 lbs, περίπου 50 lbs για την τουαλέτα και μέχρι 350 lbs για να καλύψει άτομο στο 99ο εκατοστημόριο.
Επειδή το Φορτίο ήταν προβόλου, ο σχεδιασμός απαιτούσε οδηγούς-ράγες ώστε να αντιμετωπιστεί η προκαλούμενη ροπή. Ανάλυση τάσεων που εκτέλεσε η ομάδα έδειξε ότι δύο οδηγοί-ράγες από ανθρακούχο χάλυβα 1566 διαμέτρου 1-1/2" θα ήταν επαρκείς για τη στήριξη του Φορτίου χωρίς να υπάρξει διαρροή λόγω κάμψης ή κόπωσης.
Κοπή των ξύλινων κομματιών
Το μεγαλύτερο μέρος της κατασκευής ολοκληρώθηκε στο maker space The Construct στην πανεπιστημιούπολη του RIT, αφιερωμένο στην υποστήριξη των φοιτητών του RIT σε προσωπικά και ακαδημαϊκά projects. Όλα τα ξύλινα μέρη γύρω από τον φορέα της τουαλέτας, καθώς και το επάνω και κάτω δοκάρι του πλαισίου, κατασκευάστηκαν σε μια ShopSabre CNC Router, λόγω της απαιτούμενης ακρίβειας και πολυπλοκότητας των οπών.
Η ομάδα σχεδίασε ένα σύνολο ξύλινων σανίδων πάνω στις οποίες θα μπορούσε να προσαρμοστεί ο φορέας της τουαλέτας. Αυτές οι σανίδες έπρεπε επίσης να ενσωματώνουν τέσσερα ισχυρά Γραμμικά ρουλεμάν μπίλιας για να κινούνται πάνω στις οδηγούς-ράγες και να παρέχουν περιοχή για την Τοποθέτηση των Ενεργοποιητών. Ως υλικό επιλέχθηκε πευκοσανίδα πάχους 1" από το Lowe's. Χρησιμοποιώντας CNC router, η ομάδα κατάφερε να κόψει ένα πευκοειδές πάνελ έργου πάχους 1" στα απαιτούμενα μέρη για το σύστημα φορέα της τουαλέτας.
Το πλαίσιο του συστήματος κατασκευάστηκε από ξυλεία 2x12, με τα πλαϊνά δοκάρια του πλαισίου διπλά για επιπλέον αντοχή. Ως μέρος αυτού του πλαισίου, η ομάδα σχεδίασε προσαρμοσμένο επάνω και κάτω δοκάρι όπου θα προσαρμόζονταν οι οδηγοί-ράγες. Αυτά τα κομμάτια που κατασκευάστηκαν με CNC για το κάτω και πάνω μέρος του πλαισίου του Universal Lavatory Test Stand φαίνονται στην παρακάτω εικόνα, όπου το επάνω κομμάτι είναι το άνω δοκάρι του πλαισίου από το οποίο θα τοποθετηθούν οι Γραμμικοί ενεργοποιητές.
Επιλογή κατάλληλων Γραμμικών ενεργοποιητών
Για αυτό το project, οι Γραμμικοί ενεργοποιητές επιλέχθηκαν προσεκτικά βάσει τριών βασικών παραγόντων:
- Ταχύτητα κίνησης
- Δυναμική ικανότητα Φορτίου
- Μήκος Διαδρομής
Η ομάδα χρειαζόταν μια Ταχύτητα σχετικά γρήγορη, αλλά και ασφαλή για χρήση από ανθρώπους, και εύρος κίνησης περίπου 24". Μετά από εκτενή έρευνα, βρήκαν ότι ο PA-17-24-850 ήταν η καλύτερη επιλογή για να καλύψει τις απαιτήσεις τους. Αν και ένας Ενεργοποιητής θα ήταν απόλυτα ικανός να υποστηρίξει ολόκληρο το Φορτίο των 500 lbs, επιλέχθηκαν δύο Ενεργοποιητές για λόγους πλεονασμού.
Η διαδικασία συναρμολόγησης
Μόλις όλα τα μέρη κατασκευάστηκαν και κόπηκαν στα κατάλληλα μήκη, η ομάδα συναρμολόγησε το σύστημα φορέα της τουαλέτας. Πιέζοντας τα ρουλεμάν στις ξύλινες σανίδες και βιδώνοντας μαζί τους αντάπτορες ρουλεμάν, κατάφεραν να «παγιδεύσουν» τα ρουλεμάν εντός των σανίδων που είχαν κατεργαστεί με CNC.
Το υπόλοιπο πλαίσιο κόπηκε με πριονοκορδέλα ακτινικού βραχίονα και συναρμολογήθηκε με δραπανοκατσάβιδο χειρός και βίδες. Οποιαδήποτε πρόσθετη συναρμολόγηση ολοκληρώθηκε με κοχλίες διαμέτρου 1/2", παξιμάδια nylock και καστάνιες.
Στη συνέχεια, ένας COTS (commercial‑off‑the‑shelf, έτοιμος εμπορικός) φορέας τουαλέτας στερεώθηκε ανάμεσα στις δύο ξύλινες σανίδες κατεργασμένες με CNC για να σχηματιστεί ένα συναρμολογημένο σύστημα φορέα τουαλέτας.
Από εδώ, οι Γραμμικές οδηγοί-ράγες περάστηκαν μέσα από τα ρουλεμάν και τοποθετήθηκαν φλάντζες σε κάθε άκρο. Η ομάδα στη συνέχεια συναρμολόγησε το πλαίσιο γύρω από τον φορέα της τουαλέτας, με τις φλάντζες των οδηγών να προσαρμόζονται στο επάνω και κάτω δοκάρι. Αφού ολοκληρώθηκε αυτό το βήμα στο δάπεδο, κατάφεραν να σηκώσουν ολόκληρο το σύστημα και να το στερεώσουν στον τοίχο με γωνιακά χαλύβδινα στηρίγματα και βάσεις τοποθέτησης BRK-17.
Οι δύο Ενεργοποιητές PA-17 τοποθετήθηκαν τελευταίοι, συνδέοντας τις οπές στερέωσής τους στις βάσεις Τοποθέτησης του επάνω δοκαριού, επεκτείνοντάς τους στο πλήρες μήκος και στερεώνοντάς τους στη βάση του συστήματος φορέα της τουαλέτας. Μετά από διεξοδική συζήτηση με τον καθηγητή και μέντορα της ομάδας από το πρόγραμμα RIT Multidisciplinary Senior Design, θεωρήθηκε περιττή η εγκατάσταση άλλων ηλεκτρονικών πέρα από τον διακόπτη ροκέρ, λόγω της τελικής απόφασης να μην υλοποιηθεί το αρχικά προγραμματισμένο σύστημα ελέγχου. Ο συναρμολογημένος Universal Lavatory Test Stand, πλέον με Ενεργοποιητές PA-17 καλωδιωμένους σε διακόπτη ροκέρ φαίνεται παρακάτω.
Τελικές δοκιμές και αποτελέσματα
Τελικά, η ομάδα δεν κατάφερε να υλοποιήσει εγκαίρως τους ελεγκτές ταχύτητας AC-26-30, καθώς παρεξήγησε τον τρόπο λειτουργίας τους. Προηγουμένως, επιχείρησαν να τους λειτουργήσουν με τα διακοπτικά τους στοιχεία στην πλευρά εισόδου, ωστόσο τα διακοπτικά στοιχεία πρέπει να βρίσκονται στην πλευρά εξόδου για να λειτουργούν σωστά. Εξαιτίας αυτού, οι ελεγκτές Ταχύτητας λειτουργούσαν άψογα προς μία κατεύθυνση, αλλά η αντιστροφή πολικότητας δεν δούλευε. Χωρίς αρκετό χρόνο για αποσφαλμάτωση και επανασχεδιασμό του συστήματος, αναγκάστηκαν να παραλείψουν αυτή τη δυνατότητα και να δουλέψουν με έναν μόνο διακόπτη ροκέρ για τον έλεγχο του χρήστη.
Οι χρονικοί περιορισμοί είχαν επίσης ως αποτέλεσμα το ηλεκτρικό σύστημα με Arduino Uno και RFID για προκαθορισμένα ύψη να μην υλοποιηθεί και προς το παρόν να μείνει ως θεωρητική εργασία. Η ομάδα κατάφερε με επιτυχία να πραγματοποιήσει δοκιμές βάρους και κίνησης του ολοκληρωμένου Universal Lavatory Test Stand με εφαρμοζόμενο Φορτίο 350 lbs, επαληθεύοντας τη σωστή λειτουργία.
ΣΥΝΟΨΗ
Παρά τις προκλήσεις όπως η έλλειψη επαρκούς χρηματοδότησης, επικαιροποιημένων γνώσεων και βιομηχανικής εμπειρίας, η ομάδα RIT MSD Universal Lavatory Test Stand κατάφερε τελικά να ολοκληρώσει τη συναρμολόγηση του έργου της. Η ομάδα είναι επίσης ευγνώμων που είχε την ευκαιρία να ζωντανέψει τις ιδέες του LiveAbility Lab και ευχαριστεί τον Mark Minunni για όλη την καθοδήγηση και τις ρεαλιστικές συμβουλές του για το μέλλον τους.
Ευχαριστούμε την ομάδα του RIT MSD Universal Lavatory Test Stand που μοιράστηκε το project της και ανέδειξε πόσο σημαντικά είναι ο χρόνος και τα χρήματα στα πραγματικά έργα! Για να δείτε περισσότερα από το Rochester Institute of Technology, ρίξτε μια ματιά στο Youtube, το Facebook και το Instagram! Αν έχετε απορίες σχετικά με τους ηλεκτρικούς Γραμμικούς ενεργοποιητές μας ή θέλετε να συζητήσουμε περαιτέρω για άλλα προϊόντα μας, μη διστάσετε να επικοινωνήσετε μαζί μας! Είμαστε ειδικοί σε αυτό που κάνουμε και θα χαρούμε να βοηθήσουμε με κάθε τρόπο.
sales@progressiveautomations.com | 1-800-676-6123
