Å bruke toalettet er en vanlig del av alles hverdag, men brukere med mobilitetsbegrensninger, skader eller funksjonshemminger kan synes at standardbaderommet er utfordrende å bruke. Standardbad kan av og til ha rekkverk eller bredere båser, men dette er fortsatt ikke en komplett løsning for alle brukere med mobilitetsproblemer. Høydejustering og tilgjengelighet for toalettet er spesifikke områder som større offentlige miljøer kan forbedres på. Disse løsningene finnes i dag, men de brukes hovedsakelig i private hjem og er ikke rimelige for praktisk bruk i offentlige miljøer. I denne artikkelen dekker vi RIT MSD Universal Lavatory Test Stand Teams reise for å lage rimelige, raske og enkle drop-in-løsninger for justerbare toaletter som kan hjelpe personer med mobilitetsutfordringer.
Teamintroduksjon
Universal Lavatory Test Stand, også kjent som «Et toalett i bevegelse!», er et teamprosjekt av studenter fra Rochester Institute of Technology innen ulike ingeniørfelt:
Robert Cho – Mekanisk og systemingeniør
Aubrey Figoras – Maskiningeniør og CAD-designer
Chloe Cattadoris – Industriingeniør og prosjektleder
John Lowenhaupt – elektroingeniør og tilrettelegger
Zach Flickinger – elektro- og systemingeniør
Manny Pizarro – Maskiningeniør og innkjøper
Det opprinnelige oppfordringen til prosjektet ble fremsatt av 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.
Planlegging og design av systemet
Det mekaniske systemet ble designet med SolidWorks, mens de elektriske skjemaene ble designet med Altium. Som grunnlag for den mekaniske designen valgte de å bruke Watts ISCA-101-R IS Støpejerns enkeltgarderobebærer, som kunne støtte et veggmontert toalett i henhold til amerikansk standard og var klassifisert for en kapasitet på 500 lb. Den totale estimerte lasten inkluderte toalettbæreren på 34 lb, omtrent 50 lb for toalettet og opptil 350 lb for å få plass til et menneske på 99. persentil.
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 tommer diameter 1566 carbon steel would be sufficient for supporting the load without yielding due to bending or fatigue.
Skjæring av trebitene
Mesteparten av byggingen ble ferdigstilt kl. Konstruksjonen produksjonslokale på RIT-campus dedikert til å støtte RIT-studenter i personlige og klasseprosjekter. Alle tredeler rundt toalettbæreren, samt topp- og bunnteksten på rammen, ble produsert på en ShopSabre CNC-ruter, på grunn av presisjonen og kompleksiteten til hullene de krevde.
Teamet designet et sett med treplanker som toalettbæreren kunne monteres på. Disse treplankene måtte også omslutte fire kraftige lineære kulelagre som skulle gli over føringsskinnene og gi et område for aktuatorer som skal monteres. Materialet som ble valgt til dette var en 1 tommer tykk furuplate fra Lowe'sVed hjelp av en CNC-ruter klarte teamet å skjære et 1 tommer tykt furuprosjektpanel inn i de nødvendige delene til toalettbærersystemet.
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-freste deler til bunnen og toppen av rammen til det universelle toalettteststativet sees på bildet nedenfor, hvor toppstykket er rammehodet som de lineære aktuatorene skal monteres fra.
Valg av passende lineære aktuatorer
For this project, linear actuators were carefully selected based on three main factors:
- reisehastighet
- dynamisk lastekapasitet
- slaglengde
The team needed a speed that was relatively fast, but also safe for human use, and a motion range of approximately 24 tommer. After lots of research, they found the PA-17-24-850 å være det beste alternativet for å dekke deres behov. Selv om én aktuator ville vært fullt i stand til å støtte hele lasten på 227 kg, ble to aktuatorer valgt for redundans.
Monteringsprosessen
Da alle delene var produsert og kuttet til passende lengder, monterte teamet toalettbærersystemet. Ved å presse lagrene inn i treplankene og skru sammen lageradapterne, kunne teamet få lagrene sine "fanget" i de CNC-freste plankene.
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 tommer diameter bolts, nylock nuts, and socket wrenches.
Neste, en COTS (kommersiell hyllevare) toalettbærer var sikret mellom de to CNC-freste treplanker for å danne et sammensatt toalettbærersystem.
Herfra ble de lineære føringsskinnene skjøvet gjennom lagrene og hadde flenser festet i hver ende. Teamet monterte deretter rammen rundt toalettbæreren, med føringsskinneflensene montert i topp- og bunnteksten på rammen. Når dette trinnet var ferdig på gulvet, kunne de reise hele systemet og montere det på veggen med stålvinkelbeslag og BRK-17 monteringsbraketter.
De to PA-17 aktuatorer ble installert sist ved å feste monteringshullene til monteringsbraketter på rammehodet, forleng dem til full lengde og fest dem til bunnen av toalettbærersystemetEtter grundige diskusjoner med teamets professor og mentor fra RIT Multidisciplinary Senior Design-programmet, annen elektronikk i tillegg til vippebryter ble ansett som unødvendige å installere på grunn av den endelige beslutningen om ikke å implementere den opprinnelig planlagte kontrollsystemDet monterte universaltoalettteststativet, nå med PA-17 aktuatorer koblet til en vippebryter kan sees nedenfor.
Endelige tester og resultater
Til slutt klarte ikke teamet å implementere AC-26-30 hastighetskontrollere over tid, ettersom de misforsto hvordan hastighetskontrollere fungerte. Tidligere forsøkte teamet å betjene disse hastighetskontrollerne med bryterne på inngangssiden, men bryterne måtte være på utgangssiden for å fungere riktig. På grunn av dette fungerte hastighetskontrollerne perfekt i én retning, men det fungerte ikke å reversere polariteten. Siden det ikke var nok tid til å feilsøke og redesigne systemet, måtte teamet utelate denne funksjonen og jobbe med en enkelt vippebryter for brukerkontroll.
Tidsbegrensninger førte også til at det elektriske systemet som inneholdt Arduino Uno og RFID for forhåndsinnstilte høyder ikke ble implementert i systemet og ble foreløpig beholdt som utelukkende teoretisk arbeid. Teamet var i stand til å utføre vekt- og bevegelsestesting av det ferdige Universal Lavatory Test Stand med 147 kg påført last for å bekrefte at det fungerer som det skal.
I SAMMENDRAG
Til tross for utfordringer som mangel på tilstrekkelig finansiering, fagkunnskap og bransjeerfaring, klarte RIT MSD Universal Lavatory Test Stand-teamet likevel å fullføre prosjektmonteringen. Teamet er også takknemlige for å ha fått muligheten til å bringe ideene til LiveAbility Lab til live og takker Mark Minunni for all hans prosjektveiledning og praktiske råd for fremtiden.
Takk til RIT MSD Universal Lavatory Test Stand-teamet for å ha delt prosjektet deres og vist hvor viktig tid og penger virkelig er for prosjekter i den virkelige verden! For å se mer fra Rochester teknologiske institutt, sjekk dem gjerne ut på YouTube, Facebook, og InstagramHvis du har spørsmål om våre elektriske lineære aktuatorer eller ønsker å diskutere våre andre produkter ytterligere, ikke nøl med å kontakte oss! Vi er eksperter på det vi gjør og hjelper deg gjerne på alle måter vi kan.
sales@progressiveautomations.com | 1-800-676-6123
