Kursi Roda Berbasis Akselerometer untuk Penyandang Cacat Fisik: 13 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:54

Di negara kita yang berpenduduk 1,3 miliar, kita masih memiliki lebih dari 1% populasi lansia atau orang cacat, yang membutuhkan dukungan untuk mobilitas pribadi. Proyek kami memiliki tujuan untuk memenuhi kebutuhan mobilitas mereka dengan teknologi pintar. Masalah mereka adalah tulang kaki mereka menjadi lemah atau patah karena kecelakaan dan menyebabkan rasa sakit saat bergerak, jadi kami menggunakan gerakan tangan atau miring untuk menggerakkan kursi roda. Kemiringan dirasakan oleh akselerometer dan tegangan setara dikembangkan, tegangan itu dirasakan oleh Arduino dan mengubahnya menjadi sinyal yang setara untuk relai. Berdasarkan sinyal Arduino, relai menggerakkan motor yang sesuai. Gerak motor menyebabkan kursi roda bergerak ke arah tertentu. Ini memberikan fitur kepada pengguna untuk mengontrol gerakan kursi roda dengan tangan atau memiringkan kepala. Kami telah menggunakan sensor pintar ultrasonik untuk mengontrol pengereman kursi roda berdasarkan jarak antara kursi roda dan rintangan. Jika selisih jarak kurang dari 20 cm maka Arduino mengirimkan sinyal pengereman ke relay dan motor berhenti, hal ini mengurangi kecepatan dan setelah 2-3 detik kursi roda akhirnya berhenti. Ini membantu pengguna dari kecelakaan besar dan kecil di jalan, dengan bantuan teknik cerdas. LCD menunjukkan perbedaan jarak untuk maju dan mundur pada layar untuk pengguna. Fitur-fitur ini membuat kursi roda menjadi sederhana, aman, dan cerdas bagi pengguna.

Komponen yang dibutuhkan:

Arduino nano, Relai 5V, Papan Kayu untuk perakitan Mekanik, 4 motor roda gigi DC 24V, 2A, Baterai 12V, 4A, Plat aluminium, Sarung tangan, modul adxl 335, Roda kursi roda, Kursi dengan sekrup untuk pemasangan, IC Pengatur 12V, 5V.

Langkah 1: DIAGRAM BOCK

Diagram blok terdiri dari unit sensor, power supply, Arduino, relay, LCD, dan motor. Arduino memiliki input dari mekanisme sabuk pengaman otomatis untuk mendeteksi sabuk pengaman dipakai oleh pengguna atau tidak. Saat pengguna memakai sabuk pengaman, Arduino merasakan, dan menyalakan sistem. Kemudian pesan selamat datang ditampilkan dan pengguna diminta untuk memilih mode operasi. Ada tiga mode operasi dan dipilih oleh sakelar manual. Setelah mode dipilih, ia mulai merasakan perubahan output sensor accelerometer dan dengan demikian mengubah sinyal input untuk relai oleh Arduino. Berdasarkan sinyal Arduino, relai menggerakkan motor ke arah tertentu hingga Arduino mengubah input relai. Sensor ultrasonik digunakan untuk mengukur jarak rintangan di dekat kursi roda, informasi ini ditampilkan di LCD dan disimpan di Arduino untuk pengereman. Ketika jarak kurang dari 20 cm, Arduino menghasilkan sinyal pengereman untuk relay dan menghentikan pergerakan kursi roda. Ada dua catu daya yang digunakan untuk Arduino dan catu motor, Arduino memiliki pasokan 5v dan motor memiliki pasokan 24v.

Langkah 2: PENGEMBANGAN BINGKAI BAWAH

Pengembangan kursi roda dimulai dari perakitan rangka mekanik. Papan akrilik atau kayu dapat digunakan untuk rangka bawah kursi roda. Kemudian papan dipotong dalam ukuran bingkai 24 * 36 inci, panjang 24 inci dan lebar bingkai 36 inci.

Langkah 3: PEMASANGAN MOTOR PADA BINGKAI

Motor dipasang pada papan rangka dengan bantuan braket L. Dengan menyisakan ruang 2 inci pada sisi panjang dan lubang bor untuk pemasangan motor. Saat pengeboran selesai, kami menempatkan braket L dan mulai memasang sekrup dan kemudian memperbaiki motor dengan badan poros sekrupnya. Setelah itu kabel diperpanjang dengan bergabung dengan kabel ekstensi lainnya dan menghubungkannya ke output relai.

Langkah 4: PEMASANGAN KURSI PADA BINGKAI

Kursi empat kaki digunakan untuk membuat sistem lebih stabil selama beroperasi di jalan. Tepi kaki ini dibor dengan lubang dan ditempatkan pada bingkai dan pengeboran juga dilakukan pada bingkai. Setelah itu kursi dipasang pada bingkai dengan baut sekrup.

Langkah 5: PEMASANGAN POWER SWITCH DAN LCD PADA HAND REST PAD KURSI

Sakelar catu daya digunakan untuk menyediakan suplai ke motor dan jika terjadi korsleting maka matikan suplai sistem dengan sakelar ini. Sakelar dan LCD ini pertama-tama dipasang pada papan kayu dan kemudian dipasang pada bantalan sandaran kursi dengan mengebor lubang dan kemudian memperbaikinya dengan baut sekrup.

Langkah 6: PEMASANGAN MEKANISME SEAT BELT

Untuk membangun mekanisme sabuk pengaman, bagian pegangan aluminium digunakan dan ditekuk di tepinya. Dua pegangan digunakan dan sabuk nilon digunakan dan dipasang pada posisi bahu Kursi. Pegangan dipasang di tepi tempat duduk kursi.

Langkah 7: PEMASANGAN SENSOR ULTRASONIK

Dua sensor ultrasonik digunakan untuk pengukuran jarak maju dan mundur. Mereka dipasang di tepi tengah kursi roda dengan sekrup.

Langkah 8: PEMASANGAN LEG REST PAD

Dua papan kayu ukuran 2 * 6 inci digunakan untuk alas sandaran kaki. Ini dipasang di tepi kursi roda dalam posisi bentuk v.

Langkah 9: IMPLEMENTASI PERANGKAT KERAS WHEELCHAIR

Sabuk pengaman otomatis dan tombol berbasis sarung tangan menggunakan konsep hubung singkat dan terhubung ke 5v. LCD terhubung ke Arduino Nano dalam mode antarmuka 4-bit dan akan menampilkan pesan selamat datang di awal kursi roda. Setelah itu pemilihan mode kursi roda dilakukan dengan menggunakan tombol sarung tangan. Sarung tangan terhubung ke 0, 1, 2, 3 pin Arduino dan akselerometer terhubung ke A0, A1 Arduino. Saat akselerometer dimiringkan, akselerasi diubah menjadi tegangan sumbu X dan sumbu Y. Berdasarkan itu pergerakan kursi roda dilakukan. Arah percepatan diubah menjadi gerak kursi roda dengan bantuan relay yang dihubungkan dengan 4, 5, 6, 7 pin Arduino dan dihubungkan sedemikian rupa sehingga sinyal diubah menjadi 4 arah gerak kursi roda seperti maju, mundur, kiri, Baik. Motor DC terhubung langsung ke relai tanpa koneksi, koneksi terbuka, terminal umum. Pin pemicu ultrasonik terhubung ke pin no 13 Arduino dan gema terhubung ke 10, 11 pin Arduino. Ini digunakan untuk pengereman otomatis ketika hambatan terdeteksi dalam jarak 20 cm dan menampilkan jarak pada LCD. Pin data LCD terhubung ke A2, A3, A4, A5 dan pin aktifkan terhubung ke 9 pin, register pilih terhubung ke pin no 10

Langkah 10: ALGORITMA

Operasi aliran algoritma kursi roda dilakukan dengan cara berikut:

1. Mulailah dengan menghubungkan catu daya 24 V dan 5 V.

2. Hubungkan Sabuk Pengaman, jika tidak terhubung maka lanjut ke 16.

3. Periksa apakah accelerometer dalam kondisi stabil?

4. Hidupkan sakelar suplai motor.

5. Pilih mode operasi dengan tombol sarung tangan, prosesor dijalankan pada 6, 9, 12 dan jika tidak dipilih, lanjutkan ke 16.

6. Mode 1 dipilih, lalu

7. Gerakkan akselerometer ke arah yang kita inginkan untuk menggerakkan kursi roda.

8. Accelerometer bergerak atau memiringkan posisinya sehingga memberikan sinyal analog ke Arduino dan mengubahnya tidak sesuai

tingkat digital, sehingga dapat menggerakkan motor kursi roda.

9. Mode 2 dipilih, lalu

10. Berdasarkan tombol glove yang ditekan searah, kita ingin menggerakkan kursi roda.

11. Arduino merasakan perubahan dalam mode on/off sarung tangan dan mengubahnya ke tingkat digital yang tidak sesuai, sehingga dapat menggerakkan motor kursi roda.

12. Mode 3 dipilih, lalu

13. Gerakkan akselerometer ke arah yang kita inginkan untuk menggerakkan kursi roda.

14. Accelerometer bergerak atau memiringkan posisinya sehingga memberikan sinyal analog ke Arduino dan mengubahnya menjadi

tingkat digital yang sesuai, dan periksa jarak perbedaan ultrasonik.

15. Sensor ultrasonik digunakan untuk mendeteksi halangan. Jika ada kendala yang terdeteksi maka itu

memberikan sinyal ke Arduino dan menerapkan operasi pengereman dan akan menghentikan motor.

16. Kursi roda dalam posisi istirahat.

17. Lepaskan Sabuk Pengaman.

Langkah 11: Kode

Langkah 12: Pengujian Akhir

Upaya dilakukan untuk membuat sistem kompak dan dapat dipakai, kabel minimum telah digunakan dan ini mengurangi kompleksitas sistem. Arduino adalah jantung dari sistem dan oleh karena itu perlu diprogram dengan benar. Berbagai gerakan diuji dan output dipelajari untuk memeriksa apakah sinyal yang benar dikirim ke relai. Model kursi roda bekerja pada relay & motor switching dengan sensor accelerometer yang ditempatkan di tangan pasien. Arduino dengan accelerometer digunakan untuk mengirim sinyal kemiringan ke kursi roda dalam hal gerakan yaitu, kiri atau kanan, depan atau belakang. Di sini relay bertindak sebagai rangkaian switching. Menurut operasi estafet, kursi roda akan bergerak ke arah yang sesuai. Antarmuka yang tepat dari semua komponen sesuai dengan diagram sirkuit memberi kita sirkuit perangkat keras untuk kursi roda prototipe dengan gerakan berbasis tangan dan kontrol berbasis sarung tangan dengan pengereman otomatis untuk keselamatan pasien.

Langkah 13: KESIMPULAN

Kami telah menerapkan kursi roda otomatis, yang memiliki berbagai keunggulan. Ini beroperasi dalam tiga mode yang berbeda yaitu mode manual, accelerometer dan accelerometer dengan mode pengereman. Juga, ada dua sensor ultrasonik yang meningkatkan akurasi kursi roda dan memberikan pengereman otomatis. Kursi Roda ini ekonomis dan dapat dijangkau oleh masyarakat umum. Dengan pengembangan proyek ini, dapat berhasil diimplementasikan dalam skala yang lebih besar untuk orang-orang cacat. Biaya perakitan yang rendah membuatnya benar-benar bonus bagi masyarakat umum. Kami juga dapat menambahkan teknologi baru di kursi roda ini. Dari hasil yang diperoleh di atas, kami menyimpulkan bahwa pengembangan ketiga mode kontrol kursi roda diuji dan berfungsi dengan baik di lingkungan dalam ruangan dengan bantuan minimum untuk penyandang cacat fisik. Ini memiliki respons yang baik terhadap akselerometer yang mengaktifkan motor yang terhubung ke roda kursi. Kecepatan dan jarak yang ditempuh oleh kursi roda dapat lebih ditingkatkan jika sistem roda gigi yang terhubung ke motor diganti dengan sambungan engkol dan pinion yang memiliki lebih sedikit gesekan dan keausan mekanis. Biaya pengoperasian sistem ini jauh lebih rendah dibandingkan dengan sistem lain yang digunakan untuk tujuan yang sama.