Universal Lavatory Test Stand by RIT University

Banco de pruebas universal para lavabos de la Universidad RIT

Nathan Bong
Nathan Bong
PA Engineer

Usar el baño es una parte común del día de todos; sin embargo, los usuarios con limitaciones de movilidad, lesiones o discapacidades pueden encontrar difícil usar el baño estándar. Como mucho, los baños estándar pueden venir ocasionalmente con barandillas o cubículos más anchos; sin embargo, todavía no son una solución completa para todos los usuarios con problemas de movilidad. La capacidad de ajuste de la altura del inodoro y la accesibilidad son áreas específicas que los entornos públicos más grandes podrían mejorar. Estas soluciones existen hoy; sin embargo, se utilizan principalmente en entornos domésticos privados y no son asequibles para su uso práctico en entornos públicos. En este artículo, cubrimos el viaje del equipo del banco de pruebas de lavabos universales RIT MSD para crear soluciones asequibles, rápidas y sencillas para inodoros ajustables que puedan ayudar a las personas con problemas de movilidad.

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Introducción al equipo

También conocido como “¡Un inodoro en movimiento!”, el banco de pruebas universal para lavabos es un proyecto en equipo realizado por estudiantes del Instituto de Tecnología de Rochester en varios campos de la ingeniería:

Robert Cho – Ingeniero Mecánico y de Sistemas
Aubrey Figoras – Ingeniero Mecánico y Diseñador CAD
Chloe Cattadoris – Ingeniera industrial y directora de proyectos
John Lowenhaupt – Ingeniero eléctrico y facilitador
Zach Flickinger – Ingeniero eléctrico y de sistemas
Manny Pizarro – Ingeniero Mecánico y Comprador

La idea original del proyecto fue presentada por Daniel Phillips y Stan Rickel del RIT LiveAbility Lab , quienes buscaban crear un baño accesible que pudiera acomodar a usuarios con problemas de movilidad. El objetivo era desarrollar un inodoro móvil que cumpliera con los estándares de la ADA cuando estuviera en posición doméstica pero que también pudiera ajustarse (tanto manual como automáticamente) en altura para satisfacer las necesidades de cualquier usuario. A través de la orientación del programa de Diseño Senior Multidisciplinario de RIT, el equipo pasó el primer semestre identificando los requisitos del cliente, comparando los productos existentes y desarrollando un diseño preliminar del sistema.

Planificación y diseño del sistema

Banco de pruebas universal para lavabos

El sistema mecánico se diseñó utilizando SolidWorks mientras que los esquemas eléctricos se diseñaron utilizando Altium. Como base del diseño mecánico, eligieron utilizar el soporte para armario individual de hierro fundido Watts ISCA-101-R IS , que podía soportar un inodoro montado en la pared American Standard y tenía una capacidad nominal de 500 libras. La carga total estimada incluyó el soporte del inodoro de 77 libras, aproximadamente 50 libras para el inodoro y hasta 350 libras para acomodar a un ser humano del percentil 99.

Debido a que la carga estaba en voladizo, el diseño requería rieles guía para ayudar a contrarrestar el momento inducido. Un análisis de tensión realizado por el equipo ayudó a determinar que dos rieles guía hechos de acero al carbono 1566 de 1-1/2" de diámetro serían suficientes para soportar la carga sin ceder debido a la flexión o la fatiga.

Cortar las piezas de madera

La mayor parte de la construcción se completó en el espacio The Construct maker ubicado en el campus de RIT dedicado a apoyar a los estudiantes de RIT en proyectos personales y de clase. Todas las piezas de madera que rodean el soporte del inodoro, así como el encabezado y el pie de página del marco, se fabricaron en una fresadora CNC ShopSabre , debido a la precisión y complejidad de los orificios que requerían.

El equipo diseñó un conjunto de tablas de madera sobre las que se podía montar el soporte del inodoro. Estos tablones de madera también debían incluir cuatro rodamientos lineales de bolas de alta resistencia para montar los rieles guía y proporcionar un área para montar los actuadores . El material seleccionado para esto fue una tabla de pino de 1" de espesor de Lowe's . Utilizando una fresadora CNC, el equipo pudo cortar un panel de proyecto de pino de 1" de espesor en las piezas necesarias para el sistema de soporte del inodoro.

Piezas de madera

El marco del sistema estaba hecho de madera de 2x12 dimensiones, con los montantes laterales del marco doblados para mayor resistencia. Como parte de este marco, el equipo diseñó un encabezado y un pie de página personalizados en los que se montarían los rieles guía. Estas piezas CNC para la parte inferior y superior del marco del soporte de prueba universal para lavabos se ven en la imagen a continuación, donde la pieza superior es el cabezal del marco desde el cual se montarán los actuadores lineales.

Proceso de ensamblaje

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Elegir actuadores lineales adecuados

Para este proyecto, los actuadores lineales se seleccionaron cuidadosamente en función de tres factores principales:

  • velocidad de viaje
  • capacidad de carga dinámica
  • longitud de la carrera

El equipo necesitaba una velocidad que fuera relativamente rápida, pero también segura para el uso humano, y un rango de movimiento de aproximadamente 24". Después de mucha investigación, descubrieron que el PA-17-24-850 era la mejor opción para satisfacer sus necesidades. Aunque un actuador habría sido perfectamente capaz de soportar toda la carga de 500 libras, se eligieron dos actuadores para utilizarlos por motivos de redundancia.

Actuador PA-17

El proceso de montaje

Una vez fabricadas y cortadas todas las piezas a las longitudes adecuadas, el equipo montó el sistema de soporte para inodoro. Al presionar los rodamientos en las tablas de madera y atornillar los adaptadores de rodamientos, el equipo pudo dejar sus rodamientos "atrapados" dentro de las tablas enrutadas por CNC.

Taladro y tornillos

El resto del marco se cortó con una sierra de brazo radial y se ensambló con un taladro manual y tornillos. Cualquier ensamblaje adicional se completó utilizando pernos de 1/2" de diámetro, tuercas nylock y llaves de tubo.

A continuación, se aseguró un soporte para inodoro COTS (comercial listo para usar) entre las dos tablas de madera CNC para formar un sistema de soporte para inodoro ensamblado.

Soportes de montaje BRK-17

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MÓDULOS DE CONTROL

A partir de aquí, los carriles guía lineales se empujaban a través de los cojinetes y se fijaban bridas en cada extremo. Luego, el equipo ensambló el marco alrededor del soporte del inodoro, con las bridas del riel guía montadas en el encabezado y el pie de página del marco. Una vez que terminaron este paso en el piso, pudieron levantar todo el sistema y montarlo en la pared con soportes en ángulo de acero y soportes de montaje BRK-17 .

Banco de pruebas universal para lavabos

Los dos actuadores PA-17 se instalaron en último lugar uniendo sus orificios de montaje a los soportes de montaje en el cabezal del marco, extendiéndolos en toda su longitud y fijándolos a la base del sistema de soporte del inodoro . Después de discutir exhaustivamente con el profesor del equipo y mentor del programa Multidisciplinary Senior Design de RIT, se consideró innecesaria la instalación de otros componentes electrónicos además del interruptor basculante debido a la decisión final de no implementar el sistema de control originalmente planeado. A continuación se puede ver el banco de pruebas universal para lavabos ensamblado, ahora con actuadores PA-17 conectados a un interruptor basculante .

Los dos actuadores PA-17 de Progressive Automations

Pruebas finales y resultados

Al final, el equipo no pudo implementar los controladores de velocidad AC-26-30 a tiempo porque no entendían cómo funcionaban. Anteriormente, el equipo intentó operar estos controladores de velocidad con sus dispositivos de conmutación en el lado de entrada; sin embargo, los dispositivos de conmutación deben estar en el lado de salida para funcionar correctamente. Debido a esto, sus controladores de velocidad funcionaron perfectamente en una dirección, pero invertir la polaridad no funcionó. Sin tiempo suficiente para solucionar problemas y rediseñar el sistema, el equipo tuvo que dejar de lado esta característica y trabajar con un solo interruptor basculante para el control del usuario.

Las limitaciones de tiempo también provocaron que el sistema eléctrico que contiene Arduino Uno y RFID para alturas preestablecidas no se implementara en el sistema y, por ahora, se dejó como un trabajo completamente teórico. El equipo pudo realizar con éxito pruebas de peso y movimiento del banco de pruebas de lavabo universal completo con 350 libras de carga aplicada para verificar el funcionamiento adecuado.

Soporte de prueba universal para lavabos

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FUENTES DE ALIMENTACIÓN

EN RESUMEN

A pesar de desafíos como la falta de fondos suficientes, conocimientos actuales y experiencia en la industria, el equipo del banco de pruebas de lavabos universales RIT MSD finalmente pudo completar el ensamblaje de su proyecto. El equipo también está agradecido por tener la oportunidad de hacer realidad las ideas de LiveAbility Lab y agradece a Mark Minunni por toda su orientación sobre el proyecto y sus consejos de la vida real para su futuro.

¡Gracias al equipo del banco de pruebas universal para lavabos de RIT MSD por compartir su proyecto y mostrar lo importantes que son realmente el tiempo y el dinero para los proyectos del mundo real! Para ver más del Instituto de Tecnología de Rochester , ¡no dudes en consultarlos en Youtube , Facebook e Instagram ! Si tiene alguna consulta sobre nuestros actuadores lineales eléctricos o desea hablar más sobre nuestros otros productos, ¡no dude en comunicarse con nosotros! Somos expertos en lo que hacemos y estaremos encantados de ayudarle en todo lo que podamos.

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Natan Bong

Ingeniero y especialista en redacción publicitaria en Progressive Automations, Progressive Desk y Progressive Bed
Nathan Bong, ingeniero y especialista en redacción publicitaria de Progressive Automations, Progressive Desk y Progressive Bed, se encarga de la creación y revisión de contenido técnico, como artículos, hojas de datos, manuales de usuario, vídeos técnicos y estudios de casos. Como graduado de BCIT, tiene formación académica en ingeniería eléctrica e informática y, al mismo tiempo, tiene experiencia práctica en el trabajo con equipos y herramientas eléctricos.