אנשים עם ניידות רגליים מוגבלת או ללא ניידות כלל זקוקים לעיתים קרובות להתקני ניידות המסוגלים לנווט בשטח עם משטחים מחוספסים, גרמי מדרגות קטנים, מדרגות בודדות ותנאי שלג. למרות שפתרונות לכיסאות גלגלים זמינים בשוק, הם לרוב אינם נותנים מענה הולם לאתגרים אלה או שהם יקרים מדי עבור משתמשים רבים הזקוקים לפתרונות במחירים נוחים. פרויקט CMD (מכשיר נייד מתקפל) שואף לספק למשתמשי כיסאות גלגלים פתרונות ניידות חיוניים במחיר סביר על ידי פיתוח אביזר לכיסא גלגלים בהשראת אופנועי שלג עכשוויים. במאמר זה נסקור את עיקרי פרויקט כיסאות הגלגלים לטיפוס במדרגות של צוות CMD המשתמש במפעיל PA-17-POT שלנו!
אתגרים בשימוש בכיסאות גלגלים
ארשק פטרוסיאן ניהל דיון מפורט עם בעלי העניין אהרון ועמנואל, תוך התמקדות באתגרים היומיומיים שהם נתקלים בהם כסטודנטים באוניברסיטה. אתגרים עיקריים אלה כוללים את הקושי בהפעלת כיסאות גלגלים במזג אוויר סוער, התמודדות עם מהמורות ומדרגות, ואת העלות הגבוהה של מכשירים אלה. ראוי לציין כי כיסאות גלגלים יוקרתיים יכולים לעלות על 8,000 דולר קנדי, בעוד שגרסאות טיפוס מדרגות קיימות עשויות לעלות מעל 50,000 דולר קנדי. כדי להתמודד עם אתגרים אלה, הפתרון האידיאלי יכלול:
- יכולות טיפוס במדרגות להתגברות על המכשולים הנפוצים ביותר העומדים בפני משתמשי כיסאות גלגלים.
- איזון עצמי כדי להבטיח שמושב כיסא הגלגלים יתר על המידה ומתכוונן אוטומטית בהתאם לזווית המדרגות לנוחות ובטיחות.
- פונקציונליות מזג אוויר חורפי להתמודדות עם תנאים כמו מזג האוויר הקנדי.
- נקודות מחיר משתלמות המפחיתות חסמים כלכליים ומקדמות נגישות רבה יותר.
הקמת צוות CMD
כדי לטפל בבעיות שתוארו על ידי בעלי העניין, קבוצת סטודנטים להנדסה מאוניברסיטת ווטרלו הקימה את צוות CMD. ה-CMD (מכשיר נייד מתקפל) הוא פרויקט עיצוב שנה ד' בהובלת סטודנטים, שמטרתו לספק למשתמשי כיסאות גלגלים עתיד בר השגה המציע את החופש והנוחות לנווט בכל שטח.
נייג'ל פרננדס - מנכ"ל ומנהל מחלקת עסקים
אבהי גופטה - מנהל טכנולוגיה ראשי ומנהל מחלקת חשמל ובקרה
מוחמד מוסטפא - מנהל מחלקת תוכנה
ארשק פטרוסיאן - מנהל שיווק ראשי ומנהל מחלקת מערכת הנעה
אבינאש יאראם - מנהל מחלקת שלדה ודינמיקה
יחד, הם מחויבים לחולל מהפכה בתפיסת כיסא הגלגלים, ולהפוך אותו ממחסום לסמל של חופש, עצמאות והכלה.
תכנון וייצור פרויקט ה-CMD
ה-CMD משמש כתוספת לכיסאות גלגלים מסורתיים, ומאפשר למשתמשים להתמודד עם שטח קשה, מהמורות קטנות ומדרגות בתנאי חורף. הוא שומר על בטיחות ונוחות המשתמש למשך יום שלם בטעינה אחת מבלי שיהיה צורך לצאת מכיסא הגלגלים. פונקציות המכשיר מאפשרות למשתמשים לחבר ולנתק אותו לפי הצורך כדי להתגבר על מכשולים בחוץ. זה מונע את הצורך לרכוש כיסא גלגלים חדש ועוזר לשמור על הגודל והמשקל למינימום. השלדה נבנתה מצינורות אלומיניום מרובעים כפתרון חזק אך קל משקל, עם ניתוח כוח ותנועה נרחב שבוצע כדי להבטיח עיצוב יעיל ושלמות מבנית.
עיצובים וסכמות של CAD
התוכנה שהייתה בשימוש והועילה ביותר במהלך תהליך התכנון הייתה Solidworks עבור כל העיצובים המכניים וניתוח אלמנטים סופיים (FEA). עבור עבודות חשמל, תוכנה בשם RapidHarness סייעה לארגן את כל האלקטרוניקה ולפרוס רתמה חשמלית עבור הבניין, בעוד ש-KiCad שימשה עבור כל הסכמות החשמליות.
מציאת המפעיל הליניארי הנכון
מכיוון ש-CMD ידרוש התאמה חיצונית דירוגי הגנה מפני חדירה, יכולות עבודה כבדות, ומשוב מיקום, ה- PA-17-8-2000-POT מפעיל ליניארי תעשייתי נמצא כמתאים ביותר ליישום. לדגם זה יש מנוע DC מוברש שפועל במתח של 12 וולט DC, כולל משוב פוטנציומטר, ומגיע עם מהלך של 8 אינץ' המדורג להתמודדות עם כוח של 2000 ליברות.
שֶׁלָנוּ BRK-17 עומס כבד תושבת הרכבה מאפשר הרכבה מאובטחת בתהליך ההתקנה. מַפעִיל משמש להטיית מושב כיסא הגלגלים כך שהמשתמש יוכל להיות מקביל לקרקע בעת עלייה במדרגות. לשם כך, יושם מנגנון משאית כפי שמודגם להלן.
בחירת ותכנות מיקרו-בקרים
הצוות תכנן במקור את לוח ה-STM32 Nucleo כמיקרו-בקר שלהם, אולם בסופו של דבר הם השתמשו ב-Arduino Mega 2560 מאז... תמיכה בארדואינו זמין משמעותית יותר ומותאם למערך הכישורים של הצוות. התוכנה פותחה באמצעות שפת התכנות C כדי לאפשר למשתמשים לשלוט בקלות במכשיר באמצעות שני מוטות אנלוגיים. זה משחרר את ידיו של המשתמש לנהל את מנגנון ההיגוי האינטואיטיבי, וכן כדי להבטיח שהמשתמש יישאר בטוח ומאוזן במהלך טיפוס במדרגות באמצעות משוב חיישנים. החיישנים חוברו למיקרו-בקר עם אספקת זרם מספקת ויציאות GPIO כדי להתאים אותם.
הגנה על מערכת החשמל ונתיכים
חישובי קיבולת הסוללה של הצוות הובילו לבחירת סוללה של 35Ah, 12V מבית Fortress Scooters, המספקת יותר מההספק הדרוש לשימוש ממושך. חיבורם במקביל הגדיל את זמן הפעולה הכולל של המכשיר.
בהתחשב בכך שה-CMD הוא בעל עוצמה גבוהה וצורך זרם גבוה מסוללות עופרת חומצה, קיים סיכון של נחשולי זרם שיפגעו ברכיבים חשמליים חיוניים. לכן, כל רכיב חשמלי עיקרי המחובר לסוללות מחובר תחילה ל... נָתִיך מדורג לערך הזרם הנכון. בנוסף, הותקן מתג ניתוק חירום כאמצעי בטיחות, המאפשר למשתמש לעצור באופן מיידי את זרימת הזרם לכל ה-CMD.
|
רכיב חשמלי |
דירוג נתיך |
מספר הרכיבים |
|
מנוע CIM |
70 אמפר (מכה מהירה) |
2 |
|
מפעיל ליניארי PA-17-POT |
20 אמפר (מכה מהירה) |
1 |
|
ארדואינו מגה |
1 אמפר (מכה מהירה) |
1 |
בדיקות ותוצאות סופיות של ה-CMD
פרויקט ה-CMD לא רק היווה חווית למידה משמעותית, אלא גם טריגר לזיהוי תחומים לשיפורי עיצוב. חלק מהחלטות העיצוב הושפעו ממגבלות זמן, בעוד שאחרות הושפעו מתקציב מוגבל. בסופו של דבר, הסכום שהוצא בפועל היה 2611.44 דולר, שהם 940.90 דולר פחות מהעלות הראשונית שתוכננה עבור ה-CMD.
אב הטיפוס הנוכחי של CMD אינו מסוגל לנווט במדרגות מעוקלות. עם זאת, עם המשך הפיתוח, הגרסה הבאה של Team CMD תטפל במגבלה זו על ידי שילוב שני מסילות קטנות יותר, מה שישפר את יכולתה לתמרן מדרגות ולעקוף מכשולים. לפרטים נוספים על פרויקט CMD, עיינו בדוח ה-PDF של סיום הפרויקט ובקישור לאתר האינטרנט של Team CMD למטה:
דוח סופי של ווטרלו על כיסא גלגלים במדרגות.pdf
https://cmd-business.webflow.io/
לסיכום
שֶׁלָנוּ PA-17-POT מציע יכולות עבודה כבדות עם משוב מיקום המתאים ליישומים רבים, כולל כוונון הטיה של כיסאות גלגלים לטיפוס במדרגות. תודה ל צוות CMD מאוניברסיטת ווטרלו על שיתוף הפרויקטים המדהימים שלך!
אנו מקווים שמצאתם את זה אינפורמטיבי ומעניין כמונו, במיוחד אם חיפשתם רעיונות מעוררי השראה לשדרוג כיסאות גלגלים. אם יש לכם שאלות או שאתם רוצים לדון עוד במוצרים שלנו, אל תהססו לפנות אלינו! אנו מומחים במה שאנחנו עושים ונשמח לסייע ככל שנוכל.
sales@progressiveautomations.com | 1-800-676-6123