DISEÑO DE UN PROTOTIPO DE UNA SILLA DE RUEDAS PARA            PERSONAS MINUSVÁLIDAS NO VIDENTES                   Vásquez ...
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LÓGICA DE FUNCIONAMIENTO                            sistema de sensorización que asista al usuario                        ...
LIMITACIONES         ELÉCTRICAS              DELSISTEMA                                              Acceso y ascenso a lu...
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  1. 1. DISEÑO DE UN PROTOTIPO DE UNA SILLA DE RUEDAS PARA PERSONAS MINUSVÁLIDAS NO VIDENTES Vásquez Diego, Bárcenes Jimmy, Nelson Sotomayor Fundación Ecuatoriana para el No Vidente (FENOVI)RESUMEN._ Se desarrolla un prototipo de La sensorización implica diversas disciplinassilla de ruedas semiautónoma que sirva de como la electrónica: Un sensor de colisión (detectar si pasa o no corriente),asistencia a personas minusválidas novidentes para permitirles mayor grado de procesamiento de señales: Un micrófonoautonomía en lo que a su movilización se (separar la voz del ruido), informática: Un cámara que devuelve los bordes (reconocer unrefiere. El diseño se basa en trabajosanteriores de robótica móvil, se aplica el objeto).acondicionamiento de señales de ultrasonido, Para poder aplicar la sensorización enpara controlar el funcionamiento de losmotores que utiliza la silla de ruedas. sistemas de evasión de obstáculos, movilización autónoma o semi-autónoma y en la robótica se tienen presentes aspectosSe desarrollan metodologías para que el fundamentales como son: la medición deprototipo tenga la capacidad de detectar distancias por medio de ultrasonido basado enobstáculos cercanos que se encuentren en su medición del tiempo de eco del ultrasonido otrayectoria, mediante el procesamiento del también por la intensidad del eco de retorno;ultrasonido obtenido de un arreglo de sonares, infrarrojos y la intensidad recibida de laspara tener una representación apropiada de señales del infrarrojo, dos cámaras (visiónseñales y del medio en el que se estereoscópica) para sistemas sofisticados dedesenvolverá. Esta representación ayudará a imágenes o perfiles basado en los coloresreconocer obstáculos y hacer que la silla de primarios y sus definiciones, triangulación conruedas tome ciertas acciones para evitarlos, el un láser y una cámara fija para detectar elprototipo en caso de encontrar obstáculos movimiento en donde todo lo demás estendrá dos opciones: de existir un solo camino estático, medición con láser para detectar laeste tomará la decisión, de existir más de un temperatura de un ser vivo en una áreacamino este informará al usuario para que sea inhabitada.él quien tome la decisión. SENSORES DE ULTRASONIDOFUNDAMENTOS BÁSICOS Los sensores ultrasónicos son utilizados para la detección de obstáculos, con la ventaja deLos seres vivos cuentan con una serie de que pueden dar una información de lasentidos que les permiten obtener información distancia a la cual se encuentra el obstáculo,del ambiente y sus sistemas de navegación para ello utilizan las propiedades de las ondasutilizan la información obtenida de estos de sonido y a partir de la información de lasentidos para poder conocer el mundo. velocidad del sonido y del tiempo transcurrido entre la emisión y la recepción se obtieneEntre los problemas que se presentan en la información de la distancia.navegación autónoma está el reconocimientodel ambiente o del mundo en el que se Por lo general se usa un transductor comodesempeña el robot y la detección de emisor y otro como receptor, aunque tambiénobstáculos tanto en ambientes estáticos como se puede usar un solo transductor comodinámicos. emisor y receptor, en este caso tras la emisión del ultrasonido se espera un determinadoLos sensores son dispositivos que miden tiempo para que las vibraciones en el sensorpropiedades físicas (distancias, sonido, desaparezcan y luego se prepara para recibirmagnetismo, olores, presiones, altitud, el eco producido por el obstáculo, cuando sevelocidad, inclinación, etc.). Las mismas va ha trabajar con transductores de ultrasonidopropiedades pueden medirse por varios se debe tener en cuenta los siguientessensores. parámetros:dantovas@yahoo.com , jimbarcenes@hotmail.com nelsons@mailfie.epn.edu.ec
  2. 2. Ángulo del cono Ecos falsos: Puede darse debido a que la onda emitida por el transductor se reflejeEl campo de actuación del pulso que se emite varias veces en diversas superficies antes dedesde un transductor de ultrasonido tiene que vuelva a incidir en el transductor (si es queforma cónica. El eco que se recibe como incide). Esto implica que la lectura del sensorrespuesta a la reflexión del sonido indica la indicará la presencia de un obstáculo a unapresencia del objeto más cercano que se distancia mucho mayor que a la que está enencuentra dentro del cono acústico y no realidad el obstáculo que produjo la reflexiónespecifica en ningún momento la localización de la onda.angular del mismo Otra fuente común de falsos ecos, conocidaZona muerta como crosstalk, se produce cuando se emplea un cinturón de ultrasonidos donde unaCuando se usa el mismo transductor como serie de sensores están trabajando al mismoemisor y receptor, existe una distancia mínima, tiempo, en este caso puede ocurrir que undeterminada por el tiempo de relajación del sensor emita un pulso y sea recibido por otrotransductor desde el momento en que deja de sensor que estuviese esperando el eco delemitir hasta que está listo para recibir, todos pulso que él había enviado con anterioridad (olos objetos que estén a una distancia menor a viceversa). Para solucionar este últimola distancia mínima no pueden ser detectados. problema se puede hacer una multiplexaciónCuando se usa un transductor como emisor y de los sensores para que no trabajen todos alotro como receptor hay una distancia mínima tiempo, otra técnica usada es tener un solodeterminada por el ángulo y la posición relativa sensor que por medio de un mecanismo gireentre los dos transductores. El área alrededor de un eje en el centro del robot y dedeterminada por la distancia mínima es esta manera cubre toda la periferia del robot.conocida como zona muerta. Sin embargo estos dos métodos hacen mucha más lenta la detección del entorno.Distancia máxima Medidas Falsas: Pueden ser provocadas porLa distancia máxima de detección está ruidos ultrasónicos de fuentes externas, estodeterminada por la potencia y la frecuencia de se hace muy evidente cuando se tienen variostrabajo a la que se emite, a mayor frecuencia robots trabajando con ultrasonido en un mismose puede cubrir mayor distancia, la frecuencia lugar.de trabajo más usada es 40 KHz, aunqueexisten en el mercado transductores hasta de Reflexiones Especulares: Una onda de250 KHz. Para la recepción del eco de ultrasonido tiene el mismo ángulo deultrasonido se usan por lo general dos incidencia y reflexión respecto a la normal a lamétodos, el método de detección por umbral y superficie (ley de reflexión). Esto implica que siel método de detección de tono. la orientación relativa de la superficie reflectora con respecto al eje del sensor de ultrasonidoUna ventaja de los sensores de ultrasonido, es es mayor que un cierto umbral, el sensorque al dar información de la distancia a la que nunca reciba el pulso de sonido que emitió.se encuentra un obstáculo, se puede hacer un Existen diversos métodos para resolver estosmapa del entorno donde se encuentra el robot, problemas, muchos de ellos se resuelvenpara ello se utiliza un arreglo de sensores de mediante generación de un mapa de entorno yultrasonido alrededor del robot, ubicados de tal a partir de unas medidas probabilísticas, mejorforma que cada uno cubre un sector angular información sobre este tema se encuentra enalrededor del robot, sin embargo al hacer esto la referencia.se tiene varios problemas, los más frecuentesse describe a continuación: La parte mecánica se debe referir a especificaciones y normas que debe cumplir elPobre directividad: Ya que el campo de diseño como por ejemplo máxima capacidadactuación de la onda emitida por el transductor de carga, máxima velocidad de recorrido,tiene forma cónica, existe la probabilidad de diseño anatómico, normas de pendientes enque el eco se haya producido por un objeto subida y bajada para sillas de ruedas y esto lopresente en la periferia del eje central, aunque realiza un técnico de dicha área, sin embargola máxima probabilidad es que el objeto en este capítulo se presentan los fundamentosdetectado esté sobre el eje central del cono básicos y sencillos de la parte mecánica.acústico, limitando la exactitud de la detección.dantovas@yahoo.com , jimbarcenes@hotmail.com nelsons@mailfie.epn.edu.ec
  3. 3. Normas para el uso de la silla de ruedas del ángulo β que representa el 11% del PMPI.Peso máximo del usuario N = m.g.cosβExisten criterios para limitar el peso máximode un usuario que utiliza una silla de ruedas La fuerza máxima F necesaria para laelectrónica, dependiendo del material con el movilización es la suma de la fuerza deque se construyó la silla, ensambles, uniones, rozamiento Fr con la componente del pesoetc. la masa máxima del usuario que se (m.g.senβ)considera es de 108 Kg, por ser especificadoen la silla de ruedas utilizada. Fr = µ NPTM = PEM + PMU + PFP + PSC F = Fr + m.g.senβ F = (m.g) ( µ .cosβ + senβ )PEM Peso de Estructura Mecánica = 490,0 NPMU Peso Máximo del Usuario = 1058,0 N BASE ESTRUCTURAL DE LA SILLA DEPFP Peso de la Fuente de Poder = 390,0 N RUEDASPSC Peso del Sistema de Control = 19,6 NPTM Peso Total para Movilizarse = 1957,6 N La base mecánica de la silla de ruedas está construida de tubos de hierro de 2.54 cm. deVelocidad máxima diámetro, soldados de la forma geométrica de una caja con los cortes que se presentan enComercialmente en el internet se encuentran la Figura 1, capaz de soportar el peso totalsillas de ruedas electrónicas como la acumulado de el usuario, las fuentes de poder,EXTREME 4X4, TRAC About, Chairman los motores, el sistema de control eléctrico, elROBO 3, PERMOBIL J45 entre muchos sistema de control electrónico y la estructuramodelos y fabricantes con especificaciones de metálica en si mismo.velocidades entre 9 Km/h y 1.8 Km/h, con locual se toma el promedio de estos valoressiendo de 5.4 Km/h, y se realizan pruebaspara esta velocidad encontrando que para elsistema realizado en el presente trabajo, lamáxima velocidad es de 5,4 Km/h o 1.5 m/s.Pendientes de subida y bajada Figura 1 Forma geométrica de la estructuraSobre requerimientos del diseño en espacios Este armazón va montado sobre dos ruedaspara sillas de ruedas, se norman según los traseras de 50 cm. de diámetro, que sesiguientes aspectos: acoplan mediante correas o bandas a los ejes de dos motores de corriente continua, y sobreTMSD (Tramo Máximo Sin Descanso) dos ruedas delanteras de 26 cm. de diámetroTMSD= 9 metros con giro de rotación en forma libre.PMPI (Pendiente Máxima en Interiores)PMPI=11%, ángulo de 6 ° El diseño actual también consta de partesPMPE (Pendiente Máxima en Exteriores) mecánicas tapizadas y removibles para laPMPE=8%, ángulo de 4.6 ° seguridad y confortabilidad del usuario, comoPMR (Pendiente Máxima Recomendable) son: el espaldar, que puede tener un ánguloPMR=6 %, ángulo de 3.4 ° de reclinamiento; el asiento; soportes para los brazos, que pueden regularse la alturaSe analiza la fuerza en una superficie con la adecuada para reposar los brazos y el estradomayor inclinación ascendente, se toma un de los pies que también es ajustable.coeficiente de fricción cinético aproximado (ųc)igual a 0.57, en los materiales de hule sobre SISTEMA ELÉCTRICOconcreto, y con el peso total a movilizar secalcula la fuerza máxima necesaria para la La silla fue diseñada a partir de un modelomovilización hacia delante, atrás, izquierda o comercial como plataforma, a la que se le haderecha ya que la fuerza requerida F para el incorporado; un módulo de comando, unmovimiento debe ser igual a la fuerza de módulo de sensorización por ultrasonido, unrozamiento Fr, se toma la normal en función módulo de procesamiento central, constituidodantovas@yahoo.com , jimbarcenes@hotmail.com nelsons@mailfie.epn.edu.ec
  4. 4. por 2 microcontroladores y acondicionadores y el control de todo el sistema eléctrico yde señal, un módulo de control de potencia electrónico de manera directa, junto alpara los motores, fuentes, buses de interruptor se encuentra el bus de conexiónentrada/salida y un conjunto de interfaces con el módulo de control. En la parte superiorpara el usuario, seleccionables según el modo del tablero esta el panel de mando donde sede control y su destreza. encuentran los demás elementos de maniobra e indicadores visibles para asistencia y alerta del usuario.DIAGRAMAS DE BLOQUES DE MÓDULOSIMPLEMENTADOSLos distintos módulos eléctricos dealimentación, mando, control y actuacióndiseñados se interconectan mediante buses dedatos y buses de señales, para una fácilcomprensión del funcionamiento del sistemaen su totalidad se presenta un diagrama debloques en la Figura 2En aras de una mayor simplicidad en elcontrol, se optó por una circuitería basada endos microcontroladores, para dotar al módulode una cierta autonomía y posibilidad de re- Figura 3 Panel de mandoconfiguración al mismo tiempo. Experimentalmente se obtuvieron los siguientes valores de resistencia para las tres posiciones siguientes de la palanca de mando: Estado de máxima velocidad adelante: 4.6 KΩ Estado de máxima velocidad atrás: 3.8 KΩ Estado de reposo: 4.2 KΩ Resistencia en terminales fijos 10 KΩ ± 2 % Con los respectivos valores de resistencia se procede a polarizar los terminales fijos de los Figura 2 Diagrama de Bloques potenciómetros y con el terminal variable del divisor de voltaje se procede a realizar elMódulo de comando acondicionamiento y enviar la información al módulo de procesamiento central.Es el módulo donde se ubican los dispositivosque el usuario dispone para la conducción de El acondicionamiento de la palanca de mandola silla de ruedas, este va dentro de un es digital y se realiza mediante programaciónpequeño tablero metálico dispuesto sobre el en el microcontrolador, convirtiendo el voltajedescanso derecho del brazo para fácil de entrada análogo a palabra digital de ochomaniobraje de los dispositivos, por el hecho bits, si la palanca se encuentra en estado deque la mayoría de las personas son diestras. reposo se entregan 2.5 V al microcontrolador, lo que quiere decir que se tiene una palabraLos dispositivos son: un interruptor de digital igual a 128 en sistema decimal, en elencendido, una palanca de mando, tres programa se resta este valor, se saca elselectores, tres pulsadores, un indicador módulo y se multiplica por un factor deauditivo y varios indicadores luminosos que ganancia G=8 encontrado experimentalmente,asisten al usuario en la conducción y dan para llegar a obtener nuevamente otra palabraalerta de estado, además se tiene el digital que se aproxime a 250, que luego serespectivo bus de interconexión con los demás carga en el registro el cual indica el ancho demódulos del sistema. pulso en el modo PWM del microcontrolador.El interruptor de encendido habilita la Para controlar el sentido de giro del motor quealimentación del módulo de procesamiento inclina el espaldar de la silla que se acoplacentral, el cual a su vez habilita la alimentación mecánicamente a través de un tornillo sin fin ydantovas@yahoo.com , jimbarcenes@hotmail.com nelsons@mailfie.epn.edu.ec
  5. 5. que este a su vez acciona el vástago de unpequeño pistón que se une con la estructuramóvil del espaldar de la silla.Módulo de sensorización por ultrasonidoEn este proyecto no se trata de realizar unaconducción automática, ya que iría en contradel planteamiento de partida, sino unaconducción asistida en la que se requiere enesencia detectar la presencia de objetoscercanos alrededor del vehículo y no una Figura 4 Ubicación de los sensoresdescripción completa del entorno, sedescartan con ello las técnicas de visión El módulo maneja ocho receptores y ochoartificial que necesitarían por otra parte unos transmisores de ultrasonido, comunicándoseprocesadores e interfaces muy sofisticados con el módulo de procesamiento central paradada la riqueza de información de estos informar sobre la presencia de obstáculos.sensores.En proyectos parecidos, la utilización delultrasonido se considera como la técnica másadecuada en este tipo de sensorización, suscaracterísticas de operación son superioresfrente a otros métodos, presentan hacesamplios que reducen las necesidades debarridos y buena sensibilidad en distanciasdentro del rango de 20 cm. a 100 cm.La frecuencia de trabajo es 40 KHz para Figura 5 Detección de gradas o desnivelesmantener cierta sensibilidad al operar en aire adistancias no muy cortas (1 a 2 m). Acondicionamiento de las señales para los sensores de ultrasonidoUbicación de los sensores Emisores.- Para emitir la señal en losLos sensores de ultrasonido son colocados en transductores emisores de ultrasonido, sela periferia del vehículo para ayudar a la efectúa un oscilador de precisión como el quenavegación de la silla e impedir colisiones genera un microcontrolador enviando trenesbruscas con obstáculos. de pulsos cuadrados de 12 ms de anchura, con frecuencia igual a 40 KHz. Y una amplitudDespués de las pruebas realizadas en el de 5 V directamente desde el pin GIO3 dellaboratorio, se lleva a cabo la integración en la microcontrolador 12F675, basándose en lasilla. La configuración del cinturón de sensores medición de la corriente promedio de cadaen la periferia de la silla es la que muestra la sensor que es 3,3 mA y al final sobre laFigura 4, siendo 8 el número de pares de corriente total cuando todos los emisoressensores encontrado por las experiencias están conectados, al microcontrolador siendorealizadas en laboratorio para cubrir de 21.70 mA; que es menor a la máximaaceptablemente la zona circundante, esta es corriente de salida proporcionada por algún pindiscretizada en sectores angulares diferentes, del microcontrolador, según las característicasoperando el sensor correspondiente y los dos eléctricas del microcontrolador 12F675 es decontiguos. 25 mA. [8]Los 8 pares de sensores informan del contornoa la silla de ruedas, pero en caso de gradas odesniveles en el frente como en la parteposterior, se disponen sensores como seindica en la Figura 5 Figura 6 Emisión del ultrasonidodantovas@yahoo.com , jimbarcenes@hotmail.com nelsons@mailfie.epn.edu.ec
  6. 6. Receptores.- Las señales recibidas en los Módulo de procesamiento centraltransductores receptores (Rx) son de muy bajonivel, a continuación se tiene una tabla con El módulo de procesamiento central coordinavalores experimentales: el funcionamiento del sistema en conjunto, solicitando señales de información y enviando Tabla 1 Valores distancia-voltaje señales de comando a todos los módulos del sistema.Distancia al objeto Voltaje receptor (mVrms)(cm) (mVpp) En este se encuentran básicamente dos 30 113 80 microcontroladores para realizar todas las 100 28 20 tareas del prototipo, obteniendo resultados Mas de 150 4.24 3 satisfactorios en aplicaciones sencillas como el presente trabajo, en futuros proyectos sePor lo que es preciso incorporar una primera podrán utilizar controladores de mayoretapa de amplificación U1 con ganancia de 40 capacidad de procesamiento y conpara señales de AC en cascada otra etapa U2 características superiores.de ganancia 10, ambas etapas basadas enamplificadores inversores con alimentaciónúnica, para cada receptor.Para un amplificador de AC con alimentaciónúnica, se debe mantener los terminales deentrada y salida del amplificador operacionalen el “Voltaje adecuado” que suele ser la mitadde voltaje de alimentación única. [9] Figura 9 Diagrama de bloques del Módulo de Control En el modulo de procesamiento central se Figura 7 Amplificador inversor de AC con encuentran los microcontroladores PIC alimentación única 16F8777A y PIC 12F675; el primero habilita el sistema eléctrico, establece el modo en que seLa señal de salida es rectificada en media ha de operar el prototipo, realiza elonda por D1 y filtrada por un capacitor C5 y acondicionamiento digital del voltaje entregadorepresenta la distancia a un objeto medida por la palanca de mando, recibe las señalescontinuamente por un receptor, el voltaje de acondicionadas de los sensores receptores yreferencia a través de P1 y U4 representa la procesar esta información para realizar eldistancia límite a la cual la silla debe acercarse respectivo control de los motores, entrega lasa un objeto para que no ocurra una colisión, se señales PWM a la base de los transistores decomparan estos voltajes y se activa el potencia, con ancho del pulso variable basadotransistor Q2 para notificar al en el acondicionamiento digital de la palancamicrocontrolador. de mando para el control de velocidad en los motores, coordina la activación de los relés y el sentido en que deben ser alimentados los motores para control del giro en la silla de ruedas. El microcontrolador 12F675 que es más pequeño, se encarga de emitir la señal de ultrasonido de 40 Khz. A través de la salida GPIO2, este MICROCONTROLADOR no necesita de un oscilador externo ya que posee Figura 8 Acondicionador del receptor de uno interno el cual se configura para que ultrasonido oscile a 4 MHz, el circuito de implementacióndantovas@yahoo.com , jimbarcenes@hotmail.com nelsons@mailfie.epn.edu.ec
  7. 7. es sencillo, solo necesita polarización y sucosto es aceptable.Módulo de potenciaEste módulo eléctrico esta constituido por dosmotores de corriente continua tipo serie, conarmadura y campo independientes, que sonalimentados por un circuito troceador DC/DC a Figura 11 Troceador Clase Através de una configuración de relés, lasbaterías que son la fuente de alimentación Teniendo motores como carga del troceadorpara los motores, además se tiene un sencillo clase A, para altos valores de relación decargador de baterías. trabajo existe variación de la corriente de armadura, la misma que varía entre unLa silla de ruedas posee dos de estos motores máximo y un mínimo valor, perode DC en su parte inferior media, y cada uno probablemente la conducción sea continuade los motores se encarga de impulsar una siempre. Para bajos valores de relación derueda en forma independiente de la otra. trabajo, la corriente puede llegar a ser cero durante un tiempo tx, que ocasiona distorsiones en el voltaje entregado al motor, especialmente si se tiene una baja inductancia. La frecuencia típica de conmutación esta en el orden de [11]: w 100 ≤ ≤ 1000 Hz 2π ARQUITECTURA El funcionamiento correcto de un sistema Figura 10 Ubicación de motores autónomo o semi-autónomo depende del programa de control que se encuentra ejecutándose dentro de uno o variosLos giros del vehículo se logran impulsando controladores y su respectivo hardware,una de las ruedas hacia adelante y la otra ambos tiene la misma lógica dehacia atrás. Para lograr este efecto, se ponen funcionamiento y dependen entre si paraen la parte delantera de la silla, dos ruedas poder desarrollar el proceso que se requiere,giratorias para permitir la rotación de la silla en el presente proyecto se utilizan dos microcontroladores, el PIC16F877A y el PICEl accionamiento de los motores se hace a 12F675, además se emplea una sencillatravés del troceador DC, que aplica trenes de arquitectura. El programa se puede dividir en 2pulsos de voltaje unidireccional a los motores, grandes partes principales, la de control de loseste voltaje es controlado variando la relación motores mediante el PWM, y la detección dede trabajo y manteniendo un periodo T obstáculos con tomas de decisión al respecto.constante (PWM).La corriente es unidireccional y el voltaje es no Para la creación del PWM se escoge lareversible, por lo tanto la operación es función del microcontrolador que lo realizasolamente en el primer cuadrante. A este tipo teniendo que indicarle solamente el periodo yde circuitos básicos se los conoce como el ciclo de trabajo de las señales a generar,troceador clase A. consiguiendo que los motores se detengan o continúen según se den las necesidades. El programa que gestiona el movimiento de la silla recoge la información que llega desde los sensores y trata de reconstruir patrones ya definidos en el propio programa para reconocer el camino alterno para transitar.dantovas@yahoo.com , jimbarcenes@hotmail.com nelsons@mailfie.epn.edu.ec
  8. 8. LÓGICA DE FUNCIONAMIENTO sistema de sensorización que asista al usuario de la misma. Este sistema de sensorizaciónEn la lógica de funcionamiento se desarrollan adicional, permite que el usuario no sea solodefiniciones de registros auxiliares como una persona parapléjica sino también lo puedevariables, y tiene como fundamento la idea usar una persona no vidente o alguien quegeneral de cómo funciona el sistema en su tenga ambos tipos de discapacidades.totalidad, teniendo en cuenta todos los casosque se han propuesto para el diseño del Una ventaja adicional, es que el prototipoprototipo, así se tiene: ensamblado tiene un costo menor a plataformas comerciales cuyos valores oscilan • Definición de interrupciones entre 4000 y 8000 dólares, dependiendo más • Definición de rutinas y subrutinas a de los acabados y materiales que presentan realizarse las mismas. • Inicialización de los registros utilizados para el control del PIC Se cuenta con un prototipo de silla de ruedas • Lee el modo de operación que cumple con tareas de navegación simples • Modo Automático tales como: marcha adelante, marcha atrás, Espera señal de la palanca de movimientos hacia la izquierda y derecha, mando además de tener la capacidad de evadir Lectura del puerto que recibe diferentes obstáculos que se encuentren al información de los sensores alcance de los sensores, tiene sistemas de Lectura polling de los indicación visual y auditiva que advierten al sensores en forma continua usuario en caso de tener un nivel bajo de Lectura en las cuatro voltaje en las baterías y en caso de un direcciones y la velocidad de calentamiento excesivo en el sistema de la silla potencia. Adicionalmente el prototipo esta Selecciona el caso de provisto de señalizaciones de parqueo y dirección direccionales, luces frontales y traseras que Activación de motores y indican a las personas del entorno acerca de control de potencia según la cercanía o movimientos que hará la silla. cada caso de dirección Activación de dispositivos de VENTAJAS ELÉCTRICAS DEL SISTEMA señalización o indicación Revisa el modo actual Finalización Utilizar la energía eléctrica de las baterías en • Modo Manual lugar de energía humana esto es considerada Lectura del Conversor A/D como una ventaja, ya que no todos los (Palanca de mando) posibles usuarios tendrían la misma capacidad Espera la conversión física para poder movilizarse. Lectura en las cuatro Facilidad de manejar una silla de ruedas solo a direcciones y la velocidad de través de sencillos movimientos de una la silla palanca o de selectores. Acondicionamiento digital de la señal de la palanca de Facilitar en gran manera el modo de mando transportarse a la persona minusválida por un Activación de motores y camino seguro donde la silla asiste al usuario control de potencia según para evadir obstáculos que se puedan lectura de dirección atravesar en el trayecto, por medio del sistema Activación de dispositivos de electrónico de control. señalización o indicación Revisa el modo actual Disponer de indicadores luminosos y auditivos Finalización para seguridad y asistencia (alerta) del usuarioComo resultado del ensamblaje del prototipo Se coloca luces de señalización para que elde la silla de ruedas para ayuda a personas resto de personas puedan ver de maneraminusválidas no videntes se ha obtenido un visual si el transporte va a girar a la derecha osistema de igual o mayores bondades que izquierda.sistemas comerciales similares, que hadiferencia del prototipo ensamblado solopermiten un control manual y no poseen undantovas@yahoo.com , jimbarcenes@hotmail.com nelsons@mailfie.epn.edu.ec
  9. 9. LIMITACIONES ELÉCTRICAS DELSISTEMA Acceso y ascenso a lugares con gradas, En caso de una persona cuadrapléjica, laLos precios de las sillas de ruedas eléctricas estructura presenta este ítem como unacomerciales, con sistemas de asistencia en la limitación absoluta, pero en el caso denavegación son muy altos, y en nuestro país, personas paraplejías videntes este ítem no esesto se convierte en una limitación para la totalmente una limitación, pero se tiene unmayoría de usuarios. grado de dificultad para subir un escalón de grada, debido al peso total del sistema deEn el sistema de sensorización, no se puede transporte.tener una respuesta homogénea para todoslos tipos de superficie en la cual rebota el Acceso a lugares demasiado angostos, Elultrasonido, esto ocasiona que se produzca un tamaño de esta silla es mayor que el de lasdesajuste en la distancia máxima que la silla convencionales y existen lugares diseñadosdebe detenerse antes de impactar en la para que puedan circular solo este tipo desuperficie detectada. sillas de ruedas, lo cual se presenta como unaEl tiempo de vida útil de las baterías es de desventaja de accesibilidad a dichos sitios.aproximadamente dos años, si se tiene el usocontinuo, y se debe dar el respectivo Transportabilidad de la silla, Por el mismomantenimiento de la misma, para no quedarse diseño estructural, la silla no es plegable losin la carga requerida para alimentar a todo el cual se presenta como una desventaja frente asistema. las sillas convencionales que se pueden plegar y desplegar para poder ser transportadas enLas limitaciones que se presentan en espacios reducidos, a continuación se muestrasistemas parecidos son pocas, y se diseñan el prototipo desarrollado en el presentesistemas más completos para evitar en lo proyecto.posible cualquier limitación.VENTAJAS MECÁNICAS DEL SISTEMAEstabilidad, Debido a la forma estructural y elmaterial utilizado en la construcción de la silla,esta ofrece gran estabilidad, la distribución delpeso tanto del usuario, la estructura y de lasbaterías que son los más representativosfrente esto, es casi exactamente simétrica,tanto que no permite perder estabilidad encaso de aplicar lentamente pesos adicionalesen la periferia de la silla.Seguridad, Con la ventaja anterior, laseguridad es por ende una ventaja adicionalde la silla de ruedas, por otro lado todas laspartes removibles y tapizadas de la silla se lasha colocado de tal forma que permiten que elusuario sienta seguridad como confort. Figura 12 Prototipo desarrolladoConfiabilidad, Por la sencillez del diseño REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICASmecánico, se permite que la silla no tengafallas que no se puedan solucionarinmediatamente, como serian el pincharse una [1] ANÓNIMO. Sensores: Definen comollanta, aflojarse un tornillo, oxidarse una parte será el mundo del robot.removible, o desgaste de las bandas de http://gsyc.escet.urjc.es.docencia/asigacoplamiento, con lo cual la silla es confiable naturas/roboticade utilizar sin tener que saber o ser un expertoen mecánica. [2] OROZCO, A. Proximity sensors. Appliying ultrasonic proximity sensor.LIMITACIONES MECÁNICAS DEL SISTEMA http://sumar.utic.com.ardantovas@yahoo.com , jimbarcenes@hotmail.com nelsons@mailfie.epn.edu.ec
  10. 10. [3] PHILIPS. Electronic Compass Design BIOGRAFÍAS: Using KMZ51/KMZ52. http://www.semiconductors.philips.com /acrobat/datasheets/KMZ52_3[4] JUMBO, Al; TAMAYO, C. Control electrónico de sillas de ruedas para personas parapléjicas y cuadraplejicas. ESCUELA Ing. Diego A. Vásquez F. POLITÉCNICA NACIONAL. Ecuador, 1995. Nació el 23 de Julio de 1978 en la ciudad de Ibarra, su estudio secundario fue en los[5] ACCESS-ABILITY, Inc. colegios Salesiano Sánchez y Cifuentes y el http://www.access- centenario Teodoro Gómez de la Torre. ability.com/wheelchairs.htm Obtuvo el título de Ingeniero Electrónico especialización en Control de la Escuela[6] TIPPENS J, Conceptos y Aplicaciones Politécnica Nacional el Diciembre de 2005. de Física. Mc Graw Hill 3ra ed.[7] ZAMBRANO, K. Medida de la rata de quemado lineal utilizando la técnica de ultrasonido. http://orbita.starmedia.com/~napsu/doc umentos/ultrasonic[8] MICROCHIP. Datasheet PIC 16F877A, Datasheet PIC 12F675 http://www.microchip.com Ing. Jimmy C. Bárcenes G.[9] COUGHLIN, R. ; DRISCOLL, F. Nació en Santo Domingo de los Colorados el Amplificadores operacionales y 25 de Noviembre de 1977. Bachiller en HH. circuitos i ntegrados lineales. 4ta MM. Especialidad de Físico Matemático del ed. Prentice-Hall Hispanoamérica. Colegio Nacional Técnico Julio Moreno México, 1993 Espinosa, obtuvo el título de Ingeniero en Electrónica y Control de la Escuela Politécnica10] LEDESMA, B. Apuntes de Electrónica Nacional el Diciembre del 2005 de Potencia I y II. ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL. Ecuador, 1988. Nelson G. Sotomayor Orozco[11] RIVERA, P. Control de maquinas Nació en Quito el 9 de eléctricas. ESCUELA POLITÉCNICA Septiembre de 1971. Realizó NACIONAL. Ecuador, 2000 sus estudios secundarios en el Instituto Nacional Mejía. Se[12] CATALOGOS DE HOJAS DE DATOS graduó en la Escuela www.datasheetcatalog.com Politécnica Nacional como Ingeniero en Electrónica y[13] ÁNGULO, J; ROMERO S. Control en 1999. Egresado de la Maestría en MICROCONTROLADORES <PIC>. Ingeniería industrial en diciembre del 2001. Diseño práctico de aplicaciones. 2da Actualmente desempeña el cargo de Profesor ed. Es. Mc Graw Hill / Interamericana Agregado 2 en el Departamento de de España. España, 2000 Automatización y Control Industrial de la Escuela Politécnica Nacional. Además es miembro de Subcomisión académica permanente de la Carrera de Ingeniería en Electrónica y Control. Áreas de interés: robótica móvil, informática y redes, microcontroladores, automatización y control industrialdantovas@yahoo.com , jimbarcenes@hotmail.com nelsons@mailfie.epn.edu.ec

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