Nghiên cứu thiết kế cơ cấu hỗ trợ xe lăn đi cầu thang

Nội dung text: Nghiên cứu thiết kế cơ cấu hỗ trợ xe lăn đi cầu thang

1. NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CƠ CẤU HỖ TRỢ XE LĂN ĐI CẦU THANG STUDY DESIGN STAIR CLIMBING SUPPORT APPARATUS FOR WHEELCHAIR Nguyễn Đức Thắng Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.Hồ Chí Minh TÓM TẮT Xe lăn cho người tàn tật có nhiều ưu điểm như : gọn nhẹ, giá thành hợp lý, có thể xếp lại được chính vì vậy mà nó là một phương tiện rất hữu ích cho người tàn tật và những người già yếu. Bên cạnh những ưu điểm đó thì nó cũng tồn tại nhược điểm đó là nó chỉ di chuyển dễ dàng trên đường bằng phẳng, còn những đoạn đường hiểm trở như di chuyển lên xuống cầu thang thì không thể, cho nên thường cần phải có nhiều người giúp đỡ khi muốn di chuyển lên và xuống cầu thang. Bài báo này giới thiệu về cơ cấu hỗ trợ xe lăn đi cầu thang nhằm giúp những người tàn tật có thể dễ dàng lên xuống cầu thang, ngoài ra còn có thể hỗ trợ di chuyển vật nặng lên xuống cầu thang. ABSTRACT Wheelchairs for disabled people has many advantages such as lightweight, reasonably priced, can be folded up so that it is a very useful means for the disabled and the elderly. Besides the advantages that it exists only downside is that it moves easily on flat roads, and rugged roads, moving up and down stairs can not, so often need to be more people want to help when moving up and down the stairs. This paper introduces the support structure stair wheelchair to help disabled people can easily up and down stairs, in addition to support moving heavy objects up and down stairs 1.Đặt vấn đề người giúp đỡ tùy thuộc vào trọng lượng của Đối với những người tàn tật và già yếu, người tàn tật cộng với xe và sức lực của họ không thể tự đi lại được mà cần sự trợ giúp người hỗ trợ. Từ sự khó khăn vất vả trên, nhu của xe lăn. Việc di chuyển xe lăn trên nền cầu cấp thiết phải có một cơ cấu hỗ trợ xe lăn bằng thì dễ dàng hơn nhiều so với di chuyển di chuyển trên cầu thang là rất lớn. lên hoặc xuống cầu thang, đối với họ việc tự Do đó việc thiết kế cơ cấu hỗ trợ xe lăn di chuyển lên hoặc xuống cầu thang là không vượt cầu thang phù hợp với điều kiện thực tế thể cho nên thường khi họ muốn di chuyển tại mước ta là một nhiệm vụ rất quan trọng. lên hay xuống cầu thang đều cần phải từ 2 -4 2. Nội dung 2.1 Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước đã công bố: Một số nghiên cứu trong nước:
2. Hình 1 - Xe lăn di chuyển trên cầu thang Hình 2 - Xe đa năng iBOT 4000 Hiện nay ở nước ta chưa có nhiều các Đây là một cơ cấu được tích hợp cố nghiên cứu về cơ cấu hỗ trợ xe lăn di chuyển định vào xe lăn, tính tự động hóa cao thể hiện trên cầu thang, tuy nhiên cũng đã có người ở việc người sử dụng chỉ cần sử dụng cần chế tạo thành công xe lăn có thể di chuyển điều khiển và các nút bấm để điều khiển xe di được trên cầu thang đó là anh Võ Đình Minh chuyển tới, lui trên đường bằng hoặc lên tại thành phố Quy Nhơn tỉnh Bình Định. xuống cầu thang. Chiếc xe lăn mẫu nặng khoảng 50 kg có thể chở một người khuyết tật trọng lượng 2.2 Nguyên lý hoạt dộng của cơ cấu: từ 30 - 40 kg tự lên được cầu thang có độ dốc Nguyên lý hoạt động : khoảng 300. Khi kích hoạt mô tơ điện, lực quay sẽ truyền chuyển dộng đến các trục thông qua các bộ nhông, 4 bánh trước quay 2 vòng, 2 bánh sau 1 vòng khi lên hoặc xuống 1 bậc cầu thang. Dù hoạt động ở địa hình phức tạp nhưng người điều khiển rất an toàn và luôn ở tư thế thăng bằng nhờ vào bộ phận thắng đĩa được điều khiển bằng tay và ghế ngồi được thiết kế phù hợp. Một số nghiên cứu nước ngoài: Hình 3 - Nguyên lý hoạt động của cơ cấu. Cơ cấu sử dụng 2 cặp bánh xe, một cặp bánh xe trong (3a, 3b) và một cặp bánh xe ngoài (2a, 2b). Cặp bánh xe trong (3a, 3b) thực hiện quá trình leo cầu thang còn cặp bánh xe ngoài (2a, 2b) thực hiện quá trình xuống cầu thang
3. 3. Mô hình cơ cấu hỗ trợ xe lăn leo cầu thang: 3.1 Mô hình 3D Hình 5 - Mô hình 3D. - Kết cấu tổng thể ủa thiết bị gồm các phần Hình 4 - Quá trình leo cầu thang của thiết bị chính sau : Hình a : Xe lăn trong trạng thái di + Bộ khung đỡ dưới chuyển trên đường bằng, ở trạng thái này các + Bộ khung đỡ trên gồm tay cầm và cặp bánh xe sẽ đồng tâm với nhau. Tại vị trí cơ cấu kẹp giữ xe lăn này xe lăn có thể di chuyển tự do lúc này + Cụm bánh xe di chuyển động cơ dẫn động xích không hoạt động và + Vỏ bên ngoài của cơ cấu thắng cũng không bị kích hoạt. Khi xe lăn di + Cụm truyển động gồm: động cơ, chuyển tới chạm vào mặt trước của bậc đầu hộp giảm tốc trục vít bánh vít, bộ truyền xích, tiên khi đó thắng sẽ bị kích hoạt và động cơ bộ truyền đai răng. hoạt động dẫn động cho xích. Do đó cặp bánh 3.2. Mô hình thực tế: xe bên trong sẽ di chuyển lên phía trên của - Tổng khối lượng nâng (gồm thiết bị, xe bậc ( hình b). Xe lăn bây giờ đuợc đỡ trên các lăn và người sử dụng): 140 kg bánh xe này, trong khi đó cặp bánh xe bên - Tốc độ di chuyển trên cầu thang : 6 – 18 ngoài lại tiếp tục chuyển động quay lên ( hình bậc thang/ phút c). sau khi tất cả các bánh xe đều đã leo lên - Chiều cao tối đa của bậc thang có thể được bậc thang đầu tiên thì chúng sẽ đồng leo được: 190 mm tâm với nhau, sau đó sẽ di chuyển đến bậc kế - Chiều rộng tối thiểu của bậc thang : 200 tiếp và lặp lại quá trình tương tự. Quá trình di mm chuyển xuống cầu thang thì lúc này cặp bánh - Nguồn điện : 2 pin 12V xe bên ngoài sẽ thực hiện quá trình leo xuống - Động cơ : động cơ DC 250W dùng (hình d), khi thiết bị được di chuyển đến mép nguồn 24V của bậc thang thì lúc này thắng dược kích hoạt giữ chặt bánh xe lại. Lúc này thì quá trình di chuyển xuống cầu thang bắt đầu. Quá trình di chuyển xuống cầu thang cũng tương tự như quá trình di chuyển lên cầu thang, tuy nhiên sẽ diễn ra theo chiều ngược lại.
4. + Chế tạo thành công mô hình tỉ lệ 1:1. + Các bộ phận có thể hoạt động được khi lên xuống cầu thang. + Cơ cấu hoạt động thực hiện được công việc đạt yêu cầu đã đề ra. - Vấn đề còn tồn tại + Tối ưu kết cấu động học của cơ cấu. + Cần hoàn thiện thêm bộ phận thắng. + Cần hoàn thiện thêm bộ phận khung đỡ . TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc, Chi tiết máy, Nhà xuất bản đại học quốc gia Tp. HCM, 2008. [2] Trịnh Chất-Lê Văn Uyển, Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, Nhà xuất bản giáo dục, 2002. [2] GS.TS Nguyễn Đắc lộc, PGS.TS Lê văn Tiến, PGS.TS Ninh Đức Tốn, PGS.TS Trần Xuân Việt, Sổ tay công nghệ chế tạo máy ( Tập 1, 2, 3), Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, 2005 Tiếng Anh [4] Alber, U., Stair Climbing Device, United States Patent 5.263.547, 1993 Hình 6 - Mô hình thực tế. [5] William B. Martin, Stair climbing wheel 4. Nhận xét quá trình thực nghiệm: utilizing an involute curve configuration, - Về mặt lý thuyết United States Patent 4,674,757 + Phân tích và lựa chọn được kết cấu [6] Kenneth R.Cox, Stair Climbing Wheel để thiết kế. chair, United States Patent 4.512.588, 1985 + Lựa chọn được nguyên tắc và [7] Jack M. Feliz, Step Climbing Wheel chair, phương pháp điều khiển hoạt động United States Patent 4.222.449, 1980 cho cơ cấu. [8] Cecil J. Watkins, Simon R. Watkins, Stair + Nghiên cứu, lựa chọn và kết hợp vehicle, United States Patent 4.421.189, 1983 thiết bị ứng dụng vào đời sống. [9] R.K Brown Etal, Stair Climbing Wheel + Xây dựng lý thuyết mô hình cho cơ chair, United States Patent 3.283.839, 1966 cấu. - Về mặt thực nghiệm
5. BÀI BÁO KHOA HỌC THỰC HIỆN CÔNG BỐ THEO QUY CHẾ ĐÀO TẠO THẠC SỸ Bài báo khoa học của học viên có xác nhận và đề xuất cho đăng của Giảng viên hướng dẫn Bản tiếng Việt ©, TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH và TÁC GIẢ Bản quyền tác phẩm đã được bảo hộ bởi Luật xuất bản và Luật Sở hữu trí tuệ Việt Nam. Nghiêm cấm mọi hình thức xuất bản, sao chụp, phát tán nội dung khi chưa có sự đồng ý của tác giả và Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh. ĐỂ CÓ BÀI BÁO KHOA HỌC TỐT, CẦN CHUNG TAY BẢO VỆ TÁC QUYỀN! Thực hiện theo MTCL & KHTHMTCL Năm học 2016-2017 của Thư viện Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh.