Att använda badrummet är en vanlig del av allas vardag, men användare med rörlighetsbegränsningar, skador eller funktionsnedsättningar kan tycka att ett standardbadrum är utmanande att använda. Standardbadrum kan ibland ha räcken eller bredare bås, men dessa är fortfarande inte en komplett lösning för alla användare med rörlighetsproblem. Toaletthöjdsjustering och tillgänglighet är specifika områden som större offentliga miljöer skulle kunna förbättras på. Dessa lösningar finns idag; de används dock främst i privata hemmiljöer och är inte överkomliga för praktisk användning i offentliga miljöer. I den här artikeln tar vi upp RIT MSD Universal Lavatory Test Stand Teams resa för att skapa prisvärda, snabba och enkla drop-in-lösningar för justerbara toaletter som kan hjälpa personer med rörlighetssvårigheter.
Teamintroduktion
Universal Lavatory Test Stand, även känd som "En toalett i rörelse!", är ett teamprojekt av studenter från Rochester Institute of Technology inom olika ingenjörsområden:
Robert Cho – Maskin- och systemingenjör
Aubrey Figoras – Maskingenjör och CAD-designer
Chloe Cattadoris – Industriingenjör och projektledare
John Lowenhaupt – Elektroingenjör och handledare
Zach Flickinger – El- och systemingenjör
Manny Pizarro – Maskiningenjör och inköpare
Det ursprungliga förslaget till projektet kom från Daniel Phillips och Stan Rickel från 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.
Planering och design av systemet
Det mekaniska systemet designades med SolidWorks medan elschemana designades med Altium. Som bas för den mekaniska designen valde de att använda Watts ISCA-101-R IS Gjutjärnsgarderobshållare för enkel garderob, som kunde bära en väggmonterad toalett enligt amerikansk standard och var klassad för en kapacitet på 227 kg. Den totala uppskattade lasten inkluderade toalettbäraren på 34 kg, cirka 22 kg för toaletten och upp till 147 kg för att rymma en människa på 99:e percentilen.
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 tum diameter 1566 carbon steel would be sufficient for supporting the load without yielding due to bending or fatigue.
Skär ut träbitarna
Merparten av bygget färdigställdes kl. Konstruktionen ett tillverkningsutrymme på RIT-campus som är avsett att stödja RIT-studenter i personliga projekt och klassprojekt. Alla trädelar runt toaletthållaren, såväl som ramens sidfot och sidfot, tillverkades på en ShopSabre CNC-fräs, på grund av precisionen och komplexiteten hos de hål de krävde.
Teamet designade en uppsättning träplankor som toalettbäraren kunde monteras på. Dessa träplankor var också tvungna att omfatta fyra kraftiga linjära kullager som skulle löpa längs styrskenorna och ge ett område för ställdon som ska monteras. Materialet som valdes för detta var en 1 varv tjock furubräda från Lowe'sMed hjälp av en CNC-fräs kunde teamet såga en 1 varv tjock projektpanel av furu i de delar som krävdes för toalettbärarsystemet.
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-frästa delar för botten och toppen av Universal Lavatory Test Stand-ramen ses på bilden nedan där den övre delen är ramhuvudet från vilket de linjära ställdonen kommer att monteras.
Att välja lämpliga linjära ställdon
For this project, linear actuators were carefully selected based on three main factors:
- körhastighet
- dynamisk lastkapacitet
- slaglängd
The team needed a speed that was relatively fast, but also safe for human use, and a motion range of approximately 24 tum. After lots of research, they found the PA-17-24-850 att vara det bästa alternativet för att uppfylla deras behov. Även om ett ställdon skulle ha varit fullt kapabelt att bära hela lasten på 227 kg, valdes två ställdon för redundans skull.
Monteringsprocessen
När alla delar var tillverkade och kapade till lämpliga längder monterade teamet toalettbärarsystemet. Genom att pressa in lagren i träplankorna och skruva ihop lageradaptrarna kunde teamet få sina lager "fastnade" i de CNC-frästa plankorna.
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 tum diameter bolts, nylock nuts, and socket wrenches.
Nästa, en COTS (kommersiell standard) toalettbärare var säkrad mellan de två CNC-frästa träplankor för att skapa ett monterat toalettbärarsystem.
Härifrån pressades de linjära styrskenorna genom lagren och hade flänsar fästa i varje ände. Teamet monterade sedan ramen runt toalettbäraren, med styrskenans flänsar monterade i ramens sid- och fotkant. När detta steg var klart på golvet kunde de ställa upp hela systemet och montera det på väggen med stålvinkelfästen och BRK-17 monteringsfästen.
De två PA-17 ställdon installerades senast genom att fästa deras monteringshål till monteringsfästen på ramens överdel, dra ut dem till sin fulla längd och fäst dem vid toalettbärarsystemets basEfter noggranna diskussioner med teamets professor och mentor från RIT Multidisciplinary Senior Design-programmet, annan elektronik förutom den vippströmbrytare ansågs onödiga att installera på grund av det slutliga beslutet att inte genomföra det ursprungligen planerade styrsystemDet monterade universella toalettteststället, nu med PA-17-ställdon kopplad till en vippströmbrytare kan ses nedan.
Slutliga tester och resultat
Till slut kunde inte teamet genomföra AC-26-30 hastighetsregulatorer med tiden eftersom de missförstod hur hastighetsregulatorer fungerade. Tidigare försökte teamet använda dessa hastighetsregulatorer med sina brytare på ingångssidan, men brytarna måste vara på utgångssidan för att fungera korrekt. På grund av detta fungerade deras hastighetsregulatorer perfekt i en riktning, men att reversera polariteten fungerade inte. Eftersom det inte fanns tillräckligt med tid för att felsöka och omdesigna systemet var teamet tvungna att utelämna den här funktionen och arbeta med en enda vippströmbrytare för användarkontroll.
Tidsbegränsningar resulterade också i att det elektriska systemet med Arduino Uno och RFID för förinställda höjder inte implementerades i systemet och lämnades för tillfället som helt teoretiskt arbete. Teamet lyckades framgångsrikt utföra vikt- och rörelsetester av den färdiga Universal Lavatory Test Stand med 147 kg applicerad last för att verifiera korrekt funktion.
I SAMMANFATTNING
Trots utmaningar som brist på tillräcklig finansiering, ämneskunskap och branscherfarenhet kunde RIT MSD Universal Lavatory Test Stand-teamet ändå slutföra sitt projektmontering. Teamet är också tacksamma för att de fick möjligheten att förverkliga idéerna bakom LiveAbility Lab och tackar Mark Minunni för all hans projektvägledning och praktiska råd för framtiden.
Tack till RIT MSD Universal Lavatory Test Stand-teamet för att ni delat ert projekt och visat hur viktigt tid och pengar verkligen är för verkliga projekt! För att se mer från Rochester Institute of Technology, kolla gärna in dem på Youtube, Facebookoch InstagramOm du har några frågor om våra elektriska linjära ställdon eller vill diskutera våra andra produkter ytterligare, tveka inte att kontakta oss! Vi är experter på det vi gör och hjälper dig gärna på alla sätt vi kan.
sales@progressiveautomations.com | 1-800-676-6123
