Personer med begrenset eller ingen mobilitet i beina trenger ofte mobilitetshjelpemidler som er i stand til å navigere i terreng med ulendt underlag, mindre trapper, individuelle trinn og snødekte forhold. Selv om rullestolløsninger er tilgjengelige på markedet, håndterer de ofte ikke disse utfordringene tilstrekkelig, eller de er for dyre for mange brukere som trenger rimelige løsninger. CMD-prosjektet (Collapsible Mobile Device) har som mål å gi rullestolbrukere viktige mobilitetsløsninger til en overkommelig pris ved å utvikle et rullestolfeste sterkt inspirert av moderne snøscootere. I denne artikkelen vil vi dekke høydepunkter fra rullestolprosjektet for trappeløping av Team CMD som bruker vår PA-17-POT-aktuator!
Utfordringer ved bruk av rullestoler
Arshak Petrosyan hadde en detaljert diskusjon med interessentene Aaron og Emmanuel, med fokus på de daglige utfordringene de møter som universitetsstudenter. Disse primære utfordringene inkluderer vanskeligheten med å bruke rullestoler i dårlig vær, navigere i humper og trapper, og den uoverkommelige prisen på disse enhetene. Det er verdt å merke seg at eksklusive rullestoler kan koste over 8000 kanadiske dollar, mens eksisterende trappevarianter kan koste over 50 000 kanadiske dollar. For å håndtere disse utfordringene ville den ideelle løsningen inkludere:
- Trappeklatringsmuligheter for å overvinne de vanligste hindringene rullestolbrukere møter.
- Selvbalanserende for å sikre at rullestolsetet balanserer seg selv og justerer seg automatisk basert på trappevinkelen for komfort og sikkerhet.
- Vinterværfunksjonalitet for å håndtere forhold som det kanadiske været.
- Rimelige prispunkter som reduserer økonomiske barrierer og fremmer større tilgjengelighet.
Danner Team CMD
For å håndtere problemene som ble beskrevet av interessentene, dannet en gruppe ingeniørstudenter fra University of Waterloo Team CMD. CMD (Collapsible Mobile Device) er et studentledet designprosjekt på fjerde år med mål om å gi rullestolbrukere en rimelig fremtid som tilbyr friheten og komforten til å navigere i ethvert terreng.
Nigel Fernandes – administrerende direktør og leder for forretningsavdelingen
Abhi Gupta – teknisk direktør og leder for elektro- og kontrollavdelingen
Mohamed Moustafa – Programvareavdelingsleder
Arshak Petrosyan – markedsføringssjef og leder for drivlinjeavdelingen
Avinash Yarram – Avdelingsleder for chassis og dynamikk
Sammen er de opptatt av å revolusjonere konseptet rullestol, og gjøre den fra en barriere til et symbol på frihet, uavhengighet og inkludering.
Design og produksjon av CMD-prosjektet
CMD fungerer som et tillegg til tradisjonelle rullestoler, slik at brukerne kan håndtere ulendt terreng, små humper og trapper under vinterforhold. Den holder brukeren trygg og komfortabel en hel dag på én lading uten å måtte gå ut av rullestolen. Enhetens funksjoner lar brukerne feste og ta den av etter behov for å overvinne hindringer utendørs. Dette forhindrer behovet for å kjøpe en ny rullestol og bidrar til å holde størrelsen og vekten på et minimum. Chassiset ble konstruert av firkantede aluminiumsrør som en sterk, men lett løsning, med omfattende kraft- og bevegelsesanalyser utført for å sikre effektiv design og strukturell integritet.
CAD-design og skjemaer
Programvaren som ble mest brukt og nyttig under designprosessen var Solidworks for alle mekaniske design og elementanalyse (FEA). For elektrisk arbeid hjalp et program kalt RapidHarness med å organisere all elektronikken og legge ut et elektrisk ledningsnett for bygningen, mens KiCad ble brukt til alle elektriske skjemaer.
Finne riktig lineær aktuator
Siden CMD-en krever utendørs egnethet inntrengningsbeskyttelsesklassifiseringer, kraftige egenskaper og posisjonstilbakemelding, den PA-17-8-2000-POT Industriell lineær aktuator ble funnet å være best egnet for applikasjonen. Denne modellen har en børstet likestrømsmotor som opererer på 12 VDC, inkluderer potensiometertilbakemelding og leveres med en slaglengde på 8 tommer som er klassifisert for å håndtere 2000 lb kraft.
Vår BRK-17 Kraftig belastning Monteringsbrakett gir sikker montering i installasjonsprosessen. aktuator brukes til å vippe rullestolsetet slik at brukeren kan være parallell med bakken når vedkommende går i trapper. For å gjøre dette ble en tippbilmekanisme implementert som illustrert nedenfor.
Valg og programmering av mikrokontrollere
Teamet planla opprinnelig STM32 Nucleo-kortet som mikrokontroller, men de endte opp med å bruke Arduino Mega 2560 siden Arduino-støtte er betydelig mer tilgjengelig og i tråd med teamets ferdigheter. Programvaren ble utviklet ved hjelp av programmeringsspråket C for å la brukere enkelt kontrollere enheten med to analoge spaker. Dette frigjør brukerens hender til å styre den intuitive styremekanismen, samt for å sikre at brukeren forble trygg og balansert under trapper ved hjelp av sensortilbakemeldinger. Sensorene ble koblet til mikrokontrolleren med tilstrekkelig strømforsyning og GPIO-porter for å imøtekomme dem.
Elektrisk systembeskyttelse og sikringer
Teamets beregninger av batterikapasiteten førte til at de valgte et 35Ah, 12V-batteri fra Fortress Scooters, som ga mer enn nødvendig strøm for lengre tids bruk. Det at de var koblet parallelt med hverandre økte enhetens totale driftstid.
Siden CMD-en er kraftig og trekker høy strøm fra blybatteriene, er det risiko for at strømstøt skader viktige elektriske komponenter. Derfor kobles alle større elektriske komponenter som er koblet til batteriene først til en sikring klassifisert for riktig strømverdi. I tillegg ble det installert en nødavkoblingsbryter som en sikkerhetsfunksjon, slik at brukeren umiddelbart kan stoppe strømflyten til alle CMD-ene.
|
Elektrisk komponent |
Sikringsklassifisering |
Antall komponenter |
|
CIM-motor |
70 A (hurtigblåsing) |
2 |
|
PA-17-POT lineær aktuator |
20 A (hurtigblåsing) |
1 |
|
Arduino Mega |
1 A (hurtigslag) |
1 |
Testing og endelige resultater av CMD
CMD-prosjektet har ikke bare vært en betydelig læringsopplevelse, men også en utløser for å identifisere områder for designforbedringer. Noen designbeslutninger ble drevet av tidsbegrensninger, mens andre ble påvirket av et begrenset budsjett. Til syvende og sist var det faktiske beløpet som ble brukt $2611,44, som er $940,90 mindre enn den opprinnelig anslåtte kostnaden for CMD.
Den nåværende CMD-prototypen kan ikke navigere i buede trapper. Med fortsatt utvikling vil imidlertid den neste versjonen fra Team CMD ta tak i denne begrensningen ved å inkludere to mindre skinner, noe som forbedrer evnen til å manøvrere trapper og omgå hindringer. For mer informasjon om CMD-prosjektet, sjekk ut PDF-avslutningsrapporten og nettstedslenken til Team CMD nedenfor:
Trappeklatringsrullestol Waterloo, endelig Capstone-rapport.pdf
https://cmd-business.webflow.io/
I SAMMENDRAG
Vår PA-17-POT tilbyr kraftige egenskaper med posisjonstilbakemelding som passer for mange bruksområder, inkludert tiltjustering av trapperullestoler. Takk til Team CMD fra University of Waterloo for å ha delt dine fantastiske prosjekter!
Vi håper du syntes dette var like informativt og interessant som vi gjorde, spesielt hvis du lette etter inspirerende ideer for oppgradering av rullestoler. Hvis du har spørsmål eller ønsker å diskutere produktene våre videre, ikke nøl med å kontakte oss! Vi er eksperter på det vi gjør og hjelper deg gjerne der vi kan.
sales@progressiveautomations.com | 1-800-676-6123