Cadeira de rodas motorizada infantil com estrutura mecânica de PVC e controlada por arduino

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Lopes, Filipe Loyola
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFABC
Texto Completo: http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=111236
Resumo: Orientadora: Profa. Dra. Maria Elizete Kunkel
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spelling Cadeira de rodas motorizada infantil com estrutura mecânica de PVC e controlada por arduinoCADEIRA DE RODAS MOTORIZADAPOLICLORETO DE VINILAARDUINOMÉTODO DOS ELEMENTOS FINITOSTECNOLOGIA ASSISTIVAELECTRIC WHEELCHAIRFINITE ELEMENT METHODASSISTIVE TECHNOLOGYPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA BIOMÉDICA - UFABCOrientadora: Profa. Dra. Maria Elizete KunkelCoorientador: Prof. Dr. Henrique Alves de AmorimDissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Biomédica, São Bernardo do Campo, 2018.A cadeira de rodas motorizada permite que pessoas com deficiência motora severa, como tetraplegia, paralisia cerebral e outras, sejam mais independentes, melhorem sua qualidade de vida e sejam mais incluídas na sociedade. No entanto, 20 milhões de pessoas com deficiência motora no mundo não tem acesso à cadeira de rodas manual ou motorizada. Atualmente, o valor médio de compra de cadeira de rodas motorizada no Brasil é de R$ 13.000,00 e o Sistema Único de Saúde brasileiro não concede esse tipo de cadeira de rodas para crianças menores de 12 anos, fator relevante na falta de acesso dessa parcela da população à educação formal. O objetivo desta pesquisa foi desenvolver e avaliar a funcionalidade de dois protótipos de cadeira de rodas motorizada infantil de baixo custo: CRM1 e CRM2. Os protótipos foram construídos com tubos de PVC e sistema de controle por joystick resistivo e Arduino UNO. A avaliação da funcionalidade dos protótipos foi realizada por meio de ensaios de campo com carga variando de 0 a 15 Kg e simulação mecânica estática pelo método dos elementos finitos. Os protótipos criados são mais leves (15 kg e 21 kg) do que as cadeiras de rodas motorizadas infantis comerciais e o custo de peças foi de R$ 1.415,00 e R$ 1.830,00. Os motores utilizados apresentam torque suficiente para que a cadeira suba em rampas com até 7,13º de inclinação, considerando uma carga de até 50 kg para CRM1 ou de até 28 kg para CRM2. O protótipo CRM2 apresentou ótimo desempenho com 30% a menos de falhas do que o CRM1. As avaliações realizadas indicam que o material PVC é adequado para a estrutura mecânica de uma cadeira de rodas motorizada. Os limites de carregamento mecânico para que o protótipo CRM2 não sofresse deformação foi definido com uma margem de segurança de 50% (141 kg para a estrutura de PVC e 46 kg para o assento de fibra de madeira). O Arduino UNO e o joystick resistivo foram adequados para o circuito de controle, porém o sistema ainda pode ser melhorado através de sensores para facilitar a dirigibilidade. Futuras modificações podem ser realizadas para que os protótipos possam suportar maiores cargas para atender até mesmo ao público adulto. Além disso, esta pesquisa pode auxiliar a estudos futuros sobre interfaces para cadeira de rodas motorizada inteligente que requeiram uma estrutura de baixo custo para testes.The electric wheelchair allows people with severe motor disabilities, such as quadriplegia, cerebral palsy and others, to be more independent, improve their quality of life and be more included in society. However, 20 million of people with motor disabilities in the world do not have access to the manual or electric wheelchair. Due the high cost, about R$ 13,000.00, the Brazilian Unified Health System does not grant electric wheelchairs for children under 12 years old, this is a relevant factor in the lack of access of this part of the population to formal education. The aim of this research was to develop and evaluate of two low-cost children's electric wheelchair prototypes: CRM1 and CRM2. The prototypes were constructed with PVC pipes and control system by resistive joystick and Arduino UNO. The evaluation of the functionality of the prototypes was executed through field tests with load ranging from 0 to 15 kg and static mechanical simulation by the finite elements method. The prototypes are lighter (15 kg and 21 kg) than commercial children's electric wheelchairs and the cost of parts was R$ 1,415.00 and R$ 1,830.00. The motors used have enough torque for the wheelchair to climb on ramps with up to 7.13 degrees of incline, considering a load of up to 50 kg for CRM1 or up to 28 kg for CRM2. The CRM2 prototype presented optimum performance with 30 % less failures than CRM1. The evaluations indicate that the PVC material is suitable for the mechanical structure of an electric wheelchair. The mechanical loading limits to CRM2 do not undergo deformation was defined with a safety margin of 50% (141 kg for the PVC structure and 46 kg for the medium density fiberboard seat). The Arduino UNO and the resistive joystick were suitable for the control circuit, but the system can still be improved through sensors. Future modifications can be made, so that the prototypes can withstand higher loading to back up even the adult public. In addition, the results of this research can help future studies about smart electric wheelchair interfaces that require a low-cost wheelchair framework for tests.Kunkel, Maria ElizeteAmorim, Henrique Alves deSoriano, Diogo CoutinhoAndrade, Adriano de OliveiraLopes, Filipe Loyola2018info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf188 f. : il.http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=111236http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=111236&midiaext=76470http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=111236&midiaext=76469Cover: http://biblioteca.ufabc.edu.br/php/capa.php?obra=111236porreponame:Repositório Institucional da UFABCinstname:Universidade Federal do ABC (UFABC)instacron:UFABCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2019-04-17T10:37:47Zoai:BDTD:111236Repositório InstitucionalPUBhttp://www.biblioteca.ufabc.edu.br/oai/oai.phpopendoar:2019-04-17T10:37:47Repositório Institucional da UFABC - Universidade Federal do ABC (UFABC)false
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