Usare il bagno fa parte della routine quotidiana di tutti; tuttavia, chi ha limitazioni motorie, infortuni o disabilità può trovare difficile utilizzare i servizi igienici standard. Al massimo, i bagni standard talvolta offrono corrimani o cabine più larghe, ma non sono comunque una soluzione completa per tutti gli utenti con problemi di mobilità. L’altezza regolabile del wc e l’accessibilità sono aspetti specifici su cui le grandi strutture pubbliche potrebbero migliorare. Queste soluzioni esistono già; tuttavia, sono impiegate soprattutto in ambito domestico privato e non sono economicamente sostenibili per un uso pratico negli spazi pubblici. In questo articolo raccontiamo il percorso del team RIT MSD Universal Lavatory Test Stand per creare soluzioni drop-in per wc regolabili, economiche, rapide e facili da installare, che possano aiutare le persone con difficoltà motorie.
Presentazione del team
Conosciuto anche come “A Toilet in Motion!”, l’Universal Lavatory Test Stand è un progetto di squadra di studenti del Rochester Institute of Technology di varie discipline ingegneristiche:
Robert Cho – Ingegnere meccanico e dei sistemi
Aubrey Figoras – Ingegnere meccanico e progettista CAD
Chloe Cattadoris – Ingegnere gestionale e Project Manager
John Lowenhaupt – Ingegnere elettrico e facilitatore
Zach Flickinger – Ingegnere elettrico e dei sistemi
Manny Pizarro – Ingegnere meccanico e responsabile acquisti
Il brief iniziale del progetto è stato presentato da Daniel Phillips e Stan Rickel del RIT LiveAbility Lab, che cercavano di creare servizi igienici accessibili in grado di accogliere utenti con problemi di mobilità. L’obiettivo era sviluppare un wc mobile che rispettasse gli standard ADA nella posizione base, ma che potesse anche essere regolato in altezza (sia manualmente sia automaticamente) in base alle esigenze dell’utente. Con la guida del programma RIT Multidisciplinary Senior Design, il team ha trascorso il primo semestre identificando i requisiti dei clienti, effettuando un benchmark dei prodotti esistenti e sviluppando un progetto preliminare del sistema.
Pianificazione e progettazione del sistema
Il sistema meccanico è stato progettato con SolidWorks, mentre gli schemi elettrici sono stati disegnati con Altium. Come base del progetto meccanico è stato scelto il Watts ISCA-101-R IS Cast Iron Single Closet Carrier, in grado di supportare un wc a parete American Standard e certificato per una capacità di 500 lb. Il carico totale stimato includeva il telaio portawc da 77 lb, circa 50 lb per il wc e fino a 350 lb per accomodare una persona al 99° percentile.
Poiché il carico era a sbalzo, il progetto richiedeva guide per contrastare il momento indotto. Un’analisi agli sforzi svolta dal team ha determinato che due guide realizzate in acciaio al carbonio 1566 di diametro 1-1/2" sarebbero state sufficienti a sostenere il carico senza snervamento per flessione o fatica.
Taglio dei componenti in legno
Gran parte della costruzione è stata completata presso The Construct, uno spazio maker nel campus RIT dedicato a supportare gli studenti nei progetti personali e di corso. Tutte le parti in legno che circondano il telaio del wc, così come la traversa superiore e inferiore del telaio, sono state realizzate con una fresatrice CNC ShopSabre, per la precisione e la complessità dei fori richiesti.
Il team ha progettato una serie di pannelli in legno su cui montare il telaio del wc. Questi pannelli dovevano anche ospitare quattro cuscinetti lineari a sfere heavy-duty per scorrere sulle guide e prevedere un’area per il montaggio degli attuatori. Il materiale selezionato è stata una tavola di pino da 1" acquistata da Lowe’s. Utilizzando una fresatrice CNC, il team è riuscito a tagliare un pannello progetto in pino da 1" nei componenti necessari per il sistema del telaio del wc.
L’intelaiatura del sistema è stata realizzata con tavole dimensionali 2x12, con i montanti laterali del telaio raddoppiati per maggiore resistenza. Come parte di questo telaio, il team ha progettato una traversa superiore e una inferiore personalizzate su cui montare le guide. Queste parti lavorate a CNC per la base e la sommità del telaio dell’Universal Lavatory Test Stand sono visibili nell’immagine seguente, dove l’elemento superiore è la traversa da cui verranno montati gli attuatori lineari.
Scelta di attuatori lineari adeguati
Per questo progetto, gli attuatori lineari sono stati selezionati con cura in base a tre fattori principali:
- velocità di spostamento
- capacità di carico dinamico
- lunghezza della corsa
Il team aveva bisogno di una velocità relativamente elevata ma sicura per l’uso umano, e di un’ampiezza di movimento di circa 24". Dopo molte ricerche, hanno individuato il PA-17-24-850 come l’opzione migliore per soddisfare i requisiti. Sebbene un singolo attuatore sarebbe stato perfettamente in grado di sostenere l’intero carico di 500 lb, sono stati scelti due attuatori per ridondanza.
Il processo di assemblaggio
Una volta che tutte le parti sono state realizzate e tagliate alle lunghezze appropriate, il team ha assemblato il sistema del telaio del wc. Inserendo a pressione i cuscinetti nei pannelli in legno e avvitando insieme gli adattatori per cuscinetti, il team è riuscito a “intrappolare” i cuscinetti all’interno dei pannelli fresati a CNC.
Il resto del telaio è stato tagliato con una troncatrice a braccio radiale e assemblato con un trapano manuale e viti. Le ulteriori operazioni di assemblaggio sono state completate utilizzando bulloni da 1/2" di diametro, dadi autobloccanti nylock e chiavi a bussola.
Successivamente, un telaio wc COTS (commercial-off-the-shelf) è stato fissato tra i due pannelli in legno lavorati a CNC per formare il sistema del telaio del wc assemblato.
Da qui, le guide lineari sono state fatte passare attraverso i cuscinetti e sono state fissate con flange a ciascuna estremità. Il team ha quindi assemblato il telaio attorno al telaio del wc, con le flange delle guide montate sulla traversa superiore e inferiore del telaio. Completato questo passaggio a terra, sono riusciti a sollevare l’intero sistema in piedi e a fissarlo alla parete con staffe angolari in acciaio e staffe di montaggio BRK-17.
I due attuatori PA-17 sono stati installati per ultimi fissando i loro fori di montaggio alle staffe di montaggio sulla traversa superiore del telaio, estendendoli alla massima lunghezza e collegandoli alla base del sistema del telaio del wc. Dopo un approfondito confronto con il professore e il mentor del programma RIT Multidisciplinary Senior Design, altri componenti elettronici oltre all’interruttore a bilanciere sono stati considerati non necessari da installare a seguito della decisione finale di non implementare il sistema di controllo originalmente previsto. L’Universal Lavatory Test Stand assemblato, ora con attuatori PA-17 cablati a un interruttore a bilanciere, è visibile qui sotto.
Test finali e risultati
Alla fine, il team non è riuscito a implementare in tempo gli regolatori di velocità AC-26-30 perché ha frainteso il funzionamento dei regolatori di velocità. In precedenza, il team aveva provato a utilizzare questi regolatori con i dispositivi di commutazione sul lato di ingresso; tuttavia, per funzionare correttamente i dispositivi di commutazione devono essere sul lato di uscita. Per questo motivo, i regolatori funzionavano perfettamente in una direzione, ma invertendo la polarità non funzionavano. Non avendo tempo sufficiente per effettuare il troubleshooting e riprogettare il sistema, il team ha dovuto rinunciare a questa funzionalità e lavorare con un singolo interruttore a bilanciere per il controllo dell’utente.
I vincoli di tempo hanno anche impedito di implementare nel sistema l’apparato elettrico con Arduino Uno e RFID per altezze preimpostate, che per ora è rimasto completamente teorico. Il team è comunque riuscito a eseguire con successo test di peso e di movimento sull’Universal Lavatory Test Stand completo con un carico applicato di 350 lb per verificarne il corretto funzionamento.
IN SINTESI
Nonostante sfide come fondi insufficienti, conoscenze specifiche e esperienza nel settore limitate, il team RIT MSD Universal Lavatory Test Stand è comunque riuscito a completare l’assemblaggio del progetto. Il team è anche grato per l’opportunità di dare vita alle idee del LiveAbility Lab e ringrazia Mark Minunni per tutte le indicazioni di progetto e i consigli concreti per il loro futuro.
Grazie al team RIT MSD Universal Lavatory Test Stand per aver condiviso il progetto e aver dimostrato quanto tempo e denaro siano davvero cruciali nei progetti reali! Per vedere altri contenuti del Rochester Institute of Technology, dai un’occhiata alle loro pagine YouTube, Facebook e Instagram! Se hai domande sui nostri attuatori lineari elettrici o desideri discutere più a fondo degli altri nostri prodotti, non esitare a contattarci! Siamo esperti in ciò che facciamo e saremo felici di aiutarti in ogni modo possibile.
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