Проекты

Инвалидная коляска с функцией спуска и подъема по лестнице

Работа призёра конкурса проектов и исследований «Наука для жизни» открытой городской научно-практической конференции «Наука для жизни» в секции «Машиностроение и транспорт. Робототехника»

Направление работы: Робототехника
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1329
Предметы: Физика, Информатика
Классы: 10 класс
Мероприятия: Конкурс проектов и исследований «Наука для жизни» открытой городской научно-практической конференции «Наука для жизни» 2021 года

Актуальность

В нашей стране большое количество инвалидов-колясочников. Для этих людей передвижение само по себе является трудной задачей. Там, где здоровый человек проходит не задумываясь, им в некоторых случаях проехать без посторонней помощи невозможно. Коляска упростит передвижение для людей с ограниченными возможностями, и они смогут передвигаться без чьей-либо помощи. Даже в Москве не все места приспособлены для колясочников, поэтому проект будет актуален для всех, кто вынужден передвигаться на коляске.

При изучении вариантов колясок-ступенькоходов было принято решение использовать другой подход: вместо колес использовать гусеницы для передвижения по лестнице.

Цель

Создание прототипа ступенькоходной коляски с электроприводом и выдвижными гусеничными платформами с возможностью подъёма и спуска по лестнице.

Задачи

1. Разработать 3D-модели колёс, корпуса и других комплектующих в «Компас-3D».

2. Подготовить модель для изготовления на 3D-принтере.

3. Распечатать 3D-модели.

4. Собрать и подключить электронику.

5. Написать код.

6. Протестировать прототип.

Оснащение и оборудование, использованное в работе

• Сервопривод

• Мотор-редуктор

• Arduino Uno

• Гироскоп

• Литий-ионный аккумулятор

• Плата заряда аккумулятора

• Джойстик

• Ползунковый резистор

• Провода

• Светодиоды

• Резисторы

Описание

Для создания модели коляски выбор пал на «Компас 3D». В проекте использована плата Arduino Uno (она удобна и компактна), а также моторчики, сервомашинки и специальный вертикальный подъемник.

Этапы разработки:

1. Создание 3D-модели и распечатка корпуса «базы».

2. Создание схемы.

3. Сборка схемы и корпуса вместе.

4. Модернизация

Проектирование схемы производилось в программе «Fritzing».

Код программы написан в программе «Arduino IDE». В коде использованы стандартные библиотеки для Bluetooth и LED-матрицы.

В программе «Компас-3D» изначально создавались 3D-модели компонентов по подобию оригинальных деталей. Затем детали корпуса LED-матрицы и крепления. После этого детали были соединены.

Коляска может работать в двух режимах. Первый – езда на колесах; в этом режиме происходит все основное передвижение. Второй – езда на гусеницах; в этом режиме коляска может преодолевать неровности, может подниматься по лестнице, а также ездить по снегу. Управление коляской вынесено на подлокотник для удобства пользователя, система управления включает в себя: джойстик, с помощью которого определяется, в какую сторону едет коляска; ползунковый переключатель для управления скоростью передвижения коляски, а также кнопку-переключатель между режимами езды. При спуске по лестнице коляска на гусеницах съезжает по углам ступеней, в это время гироскоп определяет угол отклонения от горизонта и дает сигнал сервоприводу, который в свою очередь увеличивает угол между сиденьем, на котором сидит пользователь, и рамой гусениц (сделано это для того, чтобы человек при наклоне коляски оставался в горизонтальном положении). При подъеме коляска подъезжает к лестнице задним ходом, упираясь вертикальной частью гусеницы в ступеньку; гусеница поднимает коляску, и она едет по углам ступеней так же, как и при спуске. Кресло с помощью гироскопа и сервопривода остается в горизонтальном положении.

Результаты

Создан прототип ступенькоходной коляски с электроприводом и выдвижными гусеничными платформами с возможностью подъёма и спуска по лестнице.

Вывод

По сравнению с аналогами данный прототип поднимается на гусеницах, что делает поездку более комфортной. Коляска также может преодолевать неровности и ездить по снегу.

Перспективы использования результатов работы

Данная коляска упростит и сделает более комфортным передвижение людей с ограниченными возможностями.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

ФГБОУ ВО «МИРЭА – Российский технологический университет» Детский технопарк «Альтаир»