शारीरिक रूप से विकलांग व्यक्ति के लिए एक्सेलेरोमीटर आधारित व्हीलचेयर: 13 कदम

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:19

1.3 बिलियन आबादी वाले हमारे देश में, हमारे पास अभी भी बुजुर्गों या विकलांग लोगों की 1% से अधिक आबादी है, जिन्हें व्यक्तिगत गतिशीलता के लिए समर्थन की आवश्यकता है। हमारी परियोजना का लक्ष्य स्मार्ट प्रौद्योगिकी के साथ गतिशीलता की उनकी आवश्यकता को पूरा करना है। उनके साथ समस्या यह है कि उनके पैरों की हड्डियाँ कमजोर हो जाती हैं या किसी दुर्घटना के कारण टूट जाती हैं और चलते समय दर्द होता है, इसलिए हम व्हीलचेयर को स्थानांतरित करने के लिए हाथ या सिर झुकाने की गति का उपयोग कर रहे हैं। झुकाव को एक्सेलेरोमीटर द्वारा महसूस किया जाता है और समकक्ष वोल्टेज विकसित किया जाता है, उस वोल्टेज को Arduino द्वारा महसूस किया जाता है और उन्हें रिले के लिए एक समान सिग्नल में परिवर्तित करता है। Arduino सिग्नल के आधार पर, रिले संबंधित मोटर को चलाता है। मोटर की गति व्हीलचेयर को एक निश्चित दिशा में ले जाने का कारण बनती है। यह उपयोगकर्ता को हाथ या सिर के झुकाव से व्हीलचेयर की गति को नियंत्रित करने की सुविधा देता है। हमने व्हीलचेयर और बाधाओं के बीच की दूरी के आधार पर व्हीलचेयर के ब्रेकिंग को नियंत्रित करने के लिए अल्ट्रासोनिक स्मार्ट सेंसर का उपयोग किया है। यदि अंतर दूरी 20 सेमी से कम है तो Arduino रिले और मोटर हॉल्ट के लिए एक ब्रेकिंग सिग्नल भेजता है, इससे गति कम हो जाती है और 2-3 सेकंड के बाद व्हीलचेयर अंत में रुक जाती है। यह स्मार्ट तकनीकों की मदद से उपयोगकर्ता को सड़क पर एक बड़ी और छोटी दुर्घटना से बचाने में मदद करता है। एलसीडी उपयोगकर्ता के लिए डिस्प्ले पर आगे और पीछे की दूरी के अंतर को दर्शाता है। ये सुविधाएँ व्हीलचेयर को उपयोगकर्ता के लिए सरल, सुरक्षित और स्मार्ट बनाती हैं।

आवश्यक घटक:

अरुडिनो नैनो, रिले 5 वी, मैकेनिकल असेंबली के लिए वुड बोर्ड, 4 डीसी गियर मोटर 24V, 2A, बैटरियों 12 वी, 4 ए, ऐल्युमिनियम की प्लेट, दस्ताना, एडीएक्सएल 335 मॉड्यूल, व्हीलचेयर के पहिये, फिक्सिंग के लिए शिकंजा के साथ कुर्सी, 12 वी, 5 वी नियामक आईसी।

चरण 1: बॉक आरेख

ब्लॉक आरेख में सेंसर यूनिट, बिजली की आपूर्ति, Arduino, रिले, एलसीडी और मोटर्स शामिल हैं। Arduino में सीट बेल्ट का पता लगाने के लिए स्वचालित सीट बेल्ट तंत्र से इनपुट होते हैं जो उपयोगकर्ता द्वारा पहना जाता है या नहीं। जब उपयोगकर्ता सीट बेल्ट पहनता है, तो Arduino होश में आता है और सिस्टम को चालू करता है। फिर स्वागत संदेश प्रदर्शित होता है और उपयोगकर्ता ने ऑपरेशन के मोड का चयन करने के लिए कहा। ऑपरेशन के तीन तरीके हैं और मैनुअल स्विच द्वारा चुने जाते हैं। एक बार मोड का चयन करने के बाद यह एक्सेलेरोमीटर सेंसर के आउटपुट में बदलाव को महसूस करना शुरू कर देता है और तदनुसार Arduino द्वारा रिले के लिए इनपुट सिग्नल को बदल देता है। Arduino सिग्नल के आधार पर, रिले मोटर को एक विशेष दिशा में चलाती है जब तक कि Arduino रिले इनपुट को बदल नहीं देता। व्हीलचेयर के पास बाधा की दूरी को मापने के लिए अल्ट्रासोनिक सेंसर का उपयोग किया जाता है, यह जानकारी एलसीडी पर प्रदर्शित होती है और ब्रेकिंग के लिए Arduino में स्टोर होती है। जब दूरी 20 सेमी से कम होती है, तो Arduino रिले के लिए एक ब्रेकिंग सिग्नल उत्पन्न करता है और यह व्हीलचेयर की गति को रोक देता है। Arduino और मोटर आपूर्ति के लिए दो बिजली आपूर्ति का उपयोग किया जाता है, Arduino में 5v की आपूर्ति होती है और मोटर में 24v की आपूर्ति होती है।

चरण 2: निचला फ्रेम विकास

व्हीलचेयर का विकास मैकेनिकल फ्रेम असेंबली से शुरू होता है। व्हीलचेयर के निचले फ्रेम के लिए एक ऐक्रेलिक या लकड़ी के बोर्ड का उपयोग किया जा सकता है। फिर बोर्ड को 24*36 इंच के फ्रेम साइज में काटा जाता है, 24 इंच लंबाई और 36 इंच फ्रेम की चौड़ाई होती है।

चरण 3: मोटर को फ्रेम पर लगाना

मोटर को एल ब्रैकेट की मदद से फ्रेम बोर्ड पर लगाया गया है। मोटर को माउंट करने के लिए लंबाई की तरफ 2 इंच की जगह और ड्रिल होल छोड़कर। जब ड्रिलिंग खत्म हो जाती है तो हम एल ब्रैकेट लगाते हैं और एक स्क्रू लगाना शुरू करते हैं और फिर मोटर को उसके स्क्रू-ऑन शाफ्ट बॉडी द्वारा ठीक करते हैं। उसके बाद अन्य एक्सटेंशन वायर को जोड़कर और रिले आउटपुट से जोड़कर तारों को बढ़ाया जाता है।

चरण 4: फ्रेम पर कुर्सी की स्थापना

सड़क पर संचालन के दौरान सिस्टम को और अधिक स्थिर बनाने के लिए चार पैरों वाली कुर्सी का उपयोग किया जाता है। इन लेग एज को छेद के साथ ड्रिल किया जाता है और फ्रेम पर जगह दी जाती है और फ्रेम पर ड्रिलिंग भी की जाती है। उसके बाद स्क्रू बोल्ट द्वारा कुर्सी को एक फ्रेम पर फिक्स कर दिया जाता है।

चरण 5: पावर स्विच और एलसीडी कुर्सी के हैंड रेस्ट पैड पर लगाना

मोटर को आपूर्ति प्रदान करने के लिए एक बिजली आपूर्ति स्विच का उपयोग किया जाता है और यदि कोई शॉर्ट सर्किट होता है तो इस स्विच द्वारा सिस्टम की आपूर्ति बंद कर दें। ये स्विच और एलसीडी पहले लकड़ी के बोर्ड पर लगाए जाते हैं और फिर कुर्सी के बाकी पैड पर छेद करके और फिर इसे स्क्रू बोल्ट द्वारा ठीक कर दिया जाता है।

चरण 6: सीट बेल्ट तंत्र की स्थापना

सीट बेल्ट मैकेनिज्म के निर्माण के लिए, एल्यूमीनियम हैंडल सेक्शन का उपयोग किया जाता है और एक किनारे पर झुक जाता है। दो हैंडल का उपयोग किया जाता है और एक नायलॉन बेल्ट का उपयोग किया जाता है और चेयर शोल्डर की स्थिति में तय किया जाता है। कुर्सी के बैठने के किनारे पर हैंडल तय किया गया है।

चरण 7: अल्ट्रासोनिक सेंसर की स्थापना

अग्रेषण और पिछड़े दूरी माप के लिए दो अल्ट्रासोनिक सेंसर का उपयोग किया जाता है। वे पेंच के साथ व्हीलचेयर के मध्य किनारे पर लगे होते हैं।

चरण 8: लेग रेस्ट पैड को माउंट करना

लेग रेस्ट पैड के लिए 2*6 इंच आकार के दो लकड़ी के बोर्ड का उपयोग किया जाता है। ये वी आकार की स्थिति में व्हीलचेयर के किनारे पर लगे होते हैं।

चरण 9: व्हीलचेयर हार्डवेयर कार्यान्वयन

स्वचालित सीट बेल्ट और दस्ताने आधारित बटन शॉर्ट सर्किट अवधारणा का उपयोग करते हैं और 5v से जुड़े होते हैं। एलसीडी 4-बिट इंटरफेसिंग मोड में Arduino नैनो से जुड़ा है और यह व्हीलचेयर की शुरुआत में एक स्वागत संदेश प्रदर्शित करेगा। उसके बाद व्हीलचेयर का चयन दस्ताने बटन का उपयोग करके किया जाता है। दस्ताने Arduino के 0, 1, 2, 3 पिन से जुड़े होते हैं और एक्सेलेरोमीटर Arduino के A0, A1 से जुड़ा होता है। जब एक्सेलेरोमीटर झुका हुआ होता है, तो त्वरण एक्स-अक्ष और वाई-अक्ष वोल्टेज में परिवर्तित हो जाता है। इसके आधार पर व्हीलचेयर की आवाजाही की जाती है। त्वरण की दिशा को अरुडिनो के 4, 5, 6, 7 पिनों से जुड़े रिले की मदद से व्हीलचेयर की गति में परिवर्तित किया जाता है और यह इस तरह से जुड़ा होता है कि सिग्नल व्हीलचेयर की 4 दिशा गति जैसे आगे, पीछे, बाएं में परिवर्तित हो जाता है, अधिकार। डीसी मोटर बिना किसी कनेक्शन, खुले कनेक्शन, सामान्य टर्मिनल पर रिले से सीधे जुड़ा हुआ है। अल्ट्रासोनिक ट्रिगर पिन Arduino के पिन नंबर 13 से जुड़ा है और इको Arduino के 10, 11 पिन से जुड़ा है। इसका उपयोग स्वचालित ब्रेकिंग के लिए किया जाता है जब 20 सेमी की सीमा के भीतर एक बाधा का पता लगाया जाता है और यह एलसीडी पर दूरी प्रदर्शित करता है। एलसीडी डेटा पिन A2, A3, A4, A5 से जुड़े होते हैं और सक्षम पिन 9 पिन से जुड़ा होता है, रजिस्टर चयन पिन नंबर 10 से जुड़ा होता है

चरण 10: एल्गोरिथ्म

व्हीलचेयर का एल्गोरिथम प्रवाह संचालन निम्नलिखित तरीके से किया जाता है:

1. 24 वी और 5 वी की बिजली आपूर्ति को जोड़कर शुरू करें।

2. सीटबेल्ट कनेक्ट करें, अगर कनेक्ट नहीं है तो 16 पर जाएं।

3. जांचें कि क्या एक्सेलेरोमीटर स्थिर स्थिति में है?

4. मोटर सप्लाई स्विच ऑन करें।

5. ग्लोव बटन द्वारा ऑपरेशन के मोड का चयन करें, प्रोसेसर 6, 9, 12 पर निष्पादित होता है और यदि चयनित नहीं है तो 16 पर जाएं।

6. मोड 1 चयनित, फिर

7. एक्सेलेरोमीटर को उस दिशा में ले जाएं जहां हम व्हीलचेयर को स्थानांतरित करना चाहते हैं।

8. एक्सेलेरोमीटर चलता है या अपनी स्थिति को झुकाता है इस प्रकार Arduino को एनालॉग सिग्नल देता है और इसे अनुपयुक्त में परिवर्तित करता है

डिजिटल स्तर, ताकि व्हीलचेयर की मोटरों को स्थानांतरित किया जा सके।

9. मोड 2 चयनित, फिर

10. दिशा में दबाए जाने वाले दस्ताने के आधार पर, हम व्हीलचेयर को स्थानांतरित करना चाहते हैं।

11. अरुडिनो सेंसेस ग्लव स्विच मोड को ऑन/ऑफ में बदलते हैं और इसे अनुपयुक्त डिजिटल स्तर में परिवर्तित करते हैं, ताकि व्हीलचेयर की मोटरों को स्थानांतरित किया जा सके।

12. मोड 3 चयनित, फिर

१३. एक्सेलेरोमीटर को उस दिशा में ले जाएँ जहाँ हम व्हीलचेयर को ले जाना चाहते हैं।

14. एक्सेलेरोमीटर अपनी स्थिति को घुमाता या झुकाता है और इस प्रकार Arduino को एक एनालॉग सिग्नल देता है और इसे में परिवर्तित करता है

उपयुक्त डिजिटल स्तर, और अल्ट्रासोनिक अंतर दूरी की जांच करें।

15. बाधा का पता लगाने के लिए अल्ट्रासोनिक सेंसर का उपयोग किया जाता है। यदि किसी बाधा का पता चलता है तो यह

Arduino को संकेत देता है और यह ब्रेकिंग ऑपरेशन लागू करता है और मोटर्स को रोक देगा।

16. व्हीलचेयर आराम की स्थिति में है।

17. सीटबेल्ट हटा दें।

चरण 11: कोड

चरण 12: अंतिम परीक्षण

सिस्टम को कॉम्पैक्ट और पहनने योग्य बनाने के प्रयास किए गए, न्यूनतम तारों का उपयोग किया गया है और इससे सिस्टम की जटिलता कम हो जाती है। Arduino सिस्टम का दिल है और इसलिए इसे ठीक से प्रोग्राम करने की आवश्यकता है। विभिन्न इशारों का परीक्षण किया गया और आउटपुट का अध्ययन यह जांचने के लिए किया गया कि क्या रिले को सही सिग्नल भेजा गया है। व्हीलचेयर मॉडल स्विचिंग रिले और मोटर पर काम करता है जिसमें मरीज के हाथ पर एक्सेलेरोमीटर सेंसर लगा होता है। एक्सेलेरोमीटर के साथ Arduino का उपयोग गति के संदर्भ में व्हीलचेयर को झुकाव संकेत भेजने के लिए किया जाता है, अर्थात, बाएं या दाएं, आगे या पीछे। यहां रिले एक स्विचिंग सर्किट के रूप में कार्य करता है। रिले ऑपरेशन के अनुसार, व्हीलचेयर उसी दिशा में आगे बढ़ेगी। सर्किट आरेख के अनुसार सभी घटकों का उचित इंटरफेसिंग हमें रोगियों की सुरक्षा के लिए स्वचालित ब्रेकिंग के साथ हाथ आधारित हावभाव और दस्ताने आधारित नियंत्रण के साथ प्रोटोटाइप व्हीलचेयर के लिए हार्डवेयर सर्किटरी देता है।

चरण 13: निष्कर्ष

हमने एक स्वचालित व्हीलचेयर लागू की थी, जिसके कई फायदे हैं। यह ब्रेकिंग मोड के साथ तीन अलग-अलग मोड यानी मैनुअल मोड, एक्सेलेरोमीटर और एक्सेलेरोमीटर में काम कर रहा है। इसके अलावा, दो अल्ट्रासोनिक सेंसर हैं जो व्हीलचेयर की सटीकता को बढ़ाते हैं और स्वचालित ब्रेकिंग प्रदान करते हैं। यह व्हीलचेयर किफायती है और आम लोगों के लिए सस्ती हो सकती है। इस परियोजना के विकसित होने से विकलांग लोगों के लिए इसे बड़े पैमाने पर सफलतापूर्वक लागू किया जा सकता है। असेंबली की कम लागत इसे वास्तव में आम जनता के लिए एक बोनस बनाती है। हम इस व्हीलचेयर में नई तकनीक भी जोड़ सकते हैं। उपरोक्त प्राप्त परिणामों से, हम यह निष्कर्ष निकालते हैं कि व्हीलचेयर के सभी तीन नियंत्रण मोड का परीक्षण किया गया है और शारीरिक रूप से अक्षम व्यक्ति को न्यूनतम सहायता के साथ इनडोर वातावरण में संतोषजनक ढंग से काम करता है। कुर्सी के पहियों से जुड़े मोटरों को सक्रिय करने वाले एक्सेलेरोमीटर के लिए इसकी अच्छी प्रतिक्रिया है। व्हीलचेयर द्वारा तय की गई गति और दूरी में और सुधार किया जा सकता है यदि मोटर्स से जुड़े गियर सिस्टम को क्रैंक और पिनियन जोड़ से बदल दिया जाए जिसमें कम घर्षण और यांत्रिक टूट-फूट हो। इसी उद्देश्य के लिए उपयोग की जाने वाली अन्य प्रणालियों की तुलना में इस प्रणाली की संचालन लागत बहुत कम है।