Contrôleur de fauteuil roulant électrique

Histoire :

Mon ami est venu à moi avec une simple demande. Pour la réparation de son fauteuil roulant électrique après il a été endommagé par lighning tandis que sur l’accusation. Le Président était équipé d’un contrôleur de requin, et sur l’ouverture, il y avait grave flash-over visible sur le contrôleur de la carte de circuit imprimé. Étant fait de composants montés en surface seulement, il était clair que le requin était au-delà de la réparation économique.

Après avoir essayé d’obtenir de l’aide à l’Afrique du Sud et de nombreuses heures de recherche sur Google, la solution la moins chère est d’importer le variateur complet, harnais et unité de manette de jeu. Mais le coût total aurait été autour ZAR10 000. Mon ami n’a pas l’argent.

Participation au concours « Hors de votre ZONE de confort »

Il s’agit de ma participation au concours « Au-delà de la Zone de confort ». Certains d'entre vous ont vu mon Instructables et je pense que la construction de ce fauteuil roulant électrique régulateur ne s’étend pas au-delà de ma zone de confort. Mais je vais énumérer les éléments qui m’a amené à réfléchir au-delà de ce que j’ai déjà réalisé avec l’Arduino Uno.

• On m’a donné qu’un seul élément, à savoir un MOS double vitesse du contrôleur et a demandé de construire ce contrôleur.
• J’ai fait presque 95 % de la programmation et la conception du système, sans avoir le fauteuil endommagé réel disponible.
• Je n’ai aucuns une déficience et devaient concevoir la pensée de système comme une personne n’ayant aucuns fonctions dans ses jambes.
• J’ai jamais assis dans un fauteuil roulant et jamais vu un fauteuil roulant électrique en action. Donc je n’avais aucune idée comment ils fonctionnent.
• Tout ce j’ai eu à travailler sur était le contrôleur endommagé. J’ai utilisé cela pour obtenir un point de départ quant à ce qui est contrôlé et utilisé par le contrôleur. J’ai été en mesure de déterminer que le système fonctionne sur deux batteries de 12V branchées en série (24V DC), les moteurs sont 24V, 200W chacune, et il y a un système de freinage électromécanique sur chaque moteur.
• Une demande supplémentaire a été effectuée à l’étape finale de la conception, pour faire de la chaise distance contrôlée. Il s’agissait de donner à l’utilisateur plus d’indépendance à stocker/récupérer le fauteuil roulant quand il quitte sa maison.
• Obtenir les pièces de rechange nécessaires pour construire le système était un défi en soi. Vivant en Afrique du Sud, d’acheter les différentes composantes a été un défi en soi. Avec un service postal dysfonctionnel, eBay n’était pas une option. Livraison prendrait 3 – 6 mois si vous avez la chance de recevoir votre colis à tous. J’ai eu à faire avec ce que j’ai pu obtenir localement et gardant les coûts aussi bas que possible.
• Limites de fonctionnement!!! – C’était probablement la plus difficile partie du dessin ou modèle. N’ayant ne pas le fauteuil réel disponible, que j’ai dû prendre des dispositions pour stocker quitte beaucoup de paramètres.
• Mémoire de programme. Beaucoup de différentes fonctions remplies bientôt les 32 Ko de la ATMEGA328p. Optimisation de code a été cruciale. J’ai vite réalisé que l’utilisation de bibliothèques devait être évitée autant que possible.

Décomposant tout en petits morceaux

Pour simplifier le processus de conception, j’ai cassé le système en petits morceaux. Ils ont été :

• Le « fauteuil roulant ». Deux moteurs et variateurs de vitesse pour tester le contrôle des moteurs. Tout d’abord, j’ai créer une petite base avec deux servomoteurs modifiés de plein-rotation. Alors que le projet a commencé à prendre forme, j’ai déménagé à une autre base, jusqu'à ce que j’ai fini par utiliser une base de 5 Rover. Au cours de la phase de conception, j’ai utilisé un variateur de vitesse PWM bicanal autoconstruction.
• Les « contrôles ». Tout ce que je pourrais obtenir localement était une manette PS2/3.
• Le « contrôleur ». Il est issu d’un ATMEGA328p autonome et commande toutes les fonctions d’e/s de la Chaire.
• Le « unité de programmation. » Un écran de 16 x 2 lignes LCD, équipé d’une interface I2C. Il abrite également les boutons menu et sélection.
• Le « bloc ». Il s’agit de l’interface entre les batteries 24V et 5V du contrôleur. Il contrôle également des freins, contrôle de la batterie, aux relais et interrupteur marche/arrêt unité.
• Le « unité de contrôle à distance ». Il s’agit d’une génération personnalisée 2.4GHx émetteur et le récepteur. Pour le rendre compatible avec équipement R/C standard, les unités ont été conçues pour fonctionner comme un récepteur PPM standard.
• Le "logiciel". Interfaçage avec toutes les différentes parties du dessin, mais de maintenir un fonctionnement fiable du système. Il y avait quelques fois que j’ai effectivement dépassé la mémoire de programme de la ATMEGA328p et dû faire drastique optimisation du code. Mais dans le même temps, l’exécution de code devait être aussi vite que possible.
• Différents « Modes ». Levier de commande et récepteur mode requis des paramètres différents. Tout devait être parfaitement intégrées à la conception.

Test

• Chaque appareil a été testé comme une unité autonome. Cela m’a permis d’optimiser le logiciel pour chaque pièce du code final. En utilisant cette méthode, je n’avais qu’à me concentrer sur un seul morceau de code à la fois, sans affecter le reste du code. Ma conception de logiciels mis au point, j’ai dû penser à toutes les possibilités opérationnelles et le mode de défaillances pour chaque partie du système.
• Mais avant je pouvais concevoir les cartes PC final, j’ai dû construire le système complet en différents éléments de la maquette. Cela m’a permis de déterminer la meilleure méthode possible d’intégrer le système final de chaque module. Avec le système de contrôle à distance, j’ai dû tout d’abord apprendre à faire utiliser des modules nRF24. C’est en soi causé des maux de tête, et j’ai fini par la suite construire deux Arduino shields pour tout d’abord apprendre ces unités RF et comprendre comment utiliser puis sur 3, 3V système, alimentation de 5V.
• Au cours de chaque phase de la mise au point, j’ai utilisé ma base « simulée en fauteuil roulant » pour tester chaque fonction fur la conception.
• Les derniers tests a commencé après que j’ai reçu le réel en fauteuil roulant endommagé. Avec le contrôleur final mis à l’essai, il était temps de commencer le câblage de votre système pour le fauteuil roulant.

Qu’ai-je appris de ce projet ?

• Structure du programme. Très probablement la partie la plus importante de ce projet, était d’obtenir le code à exécuter conformément et sans bugs. Comme pour le matériel, j’ai fini par concevoir chaque fonction du logiciel individuellement.
• Limites. Seulement avec le fauteuil roulant disponible, j’étais en mesure de tester les différentes limites de chaque étape le logiciel pour contrôleur de. C’est où la plupart des paramètres réglables ont été créée. Cela aussi m’a permis de s’asseoir dans le fauteuil et de tester chaque paramètre.
• Contrôle. La partie du logiciel de contrôle de la vitesse de chaque moteur a été le plus difficile. Test de la chaise, j’ai réalisé qu’il pas aussi simple que de conduire une voiture de contrôle à distance. S’arrêtant le Président alors qu’à pleine vitesse, a entraîné les roues verrouillage, provoquant des mouvements saccadés désagréables. Revenant en arrière à pleine vitesse, provoquera la chaise pour retourner en arrière lorsque la chaise est brusquement arrêtée. Avec aucune connaissance sur les contrôles PID, j’ai fini par mettre au point une méthode de contrôle de l’accélération et la décélération de la chaise.
• Confort. J’ai appris beaucoup de confort, plus fine contrôles, sensibilité et simplicité d’utilisation dans cette partie de la conception. Cette partie du logiciel, ainsi que les différents paramètres qui peuvent être programmés, a pris plusieurs jours pour finaliser. J’ai voulu le fauteuil roulant de fonctionner sans mouvements rapides et saccadés. Cela a changé selon le poids de la personne en fauteuil roulant. Donc j’ai fini par tester le fauteuil avec un tout-petit, mon fils de 14 ans et moi-même. Cela m’a permis de déterminer les limites maximales et minimales de chaque paramètre.
• Penser comme une personne handicapée. J’ai dû moi-même de penser, de réagir et d’utiliser le fauteuil roulant électrique de la même manière comme le ferait une personne avec les jambes immobilisées condition. C’était beaucoup plus difficile à voir bien qu’initialement. Avec des jambes normales, on toujours utiliser vos jambes pour contrôler votre centre de gravité, de la stabilité de la chaise, ainsi que le solde de votre corps en assis ou de conduite de la présidence. Durant les essais finaux, j’ai dû utiliser le contrôle mental grave tout en testant la chaise. La partie la plus difficile était de simuler la Chaire conduite sur hors une rampe, alors que toujours pas tomber de sa chaise, ou il retourner. C’était la partie de la conception du fauteuil roulant, où les contrôles PID des moteurs ont été testés dans toute sa plénitude.
• Enfin, mais non le moindre, j’ai appris qu’une personne handicapée comporte certaines limites. Quelque chose que nous prenons pour acquis. Être capable d’aider mon ami, je lui ai donné retour certaine indépendance.