PESSOAS DESENCADAS AUTOMATIZADAS

PROJETO APLICADO I

INSTITUTO POLITÉCNICO – CENTRO UNIVERSITÁRIO UNA

CADEIRA DE RODAS AUTOMATIZADA

CURSO: Engenharia Elétrica Professor TIDIR: Hugo Michel

Adelmo Medeiros, Diego Rocha, Huddson Muniz, Luana Nunes, Marcelo Rosa,

Marcelo Santana, Marcos Marçal e Stace Alves.

Resumo  Este trabalho apresenta uma proposta para construção de uma cadeira de rodas automatizada, controlada pela língua através de comando joystick. A implementação deste projeto tem por objetivo estabelecer melhor qualidade de vida e maior inserção social à portadores de tetraplegia. A validação e funcionalidade da interface entre controle, comando e interação do usuário, foi-se obtida por meio de testes em protótipo. O mesmo foi dimensionado para compatibilização com a realidade dos projetos funcionais consultados em mercado.

Palavras chave: PLC, relé, tetraplegia, joystick, controle, comando, motor, cadeira de rodas automatizada, microcontrolador.

1. Introdução

No caso de portadores de necessidades físicas, esta exclusão fica patente quando não se encontram em meios de uso comum à sociedade, e.g., transporte, hospitais, edificações em geral, instalações que permitam a estes indivíduos desenvolverem suas atividades da mesma maneira que os demais.

“A inclusão significa envolver, fazer parte, pertencer. Representa uma ação da sociedade que vem envolver parte dessa mesma sociedade que está excluída por falta de condições adequadas. Significa trazer para dentro de um conjunto alguém que já faz parte dele” [1].

Desta forma, pode-se dizer que há uma grande necessidade de melhoria de qualidade de vida de portadores de deficiência física, que pode ser impulsionada por meio de equipamentos e produtos com a finalidade de facilitar a realização de atividades cotidianas simples, e.g., locomoção, erguimento, sustentação, etc. Neste contexto, busca-se desenvolver uma cadeira de rodas automatizada, voltada para o uso de portadores de tetraplegia. De acordo com o projeto de lei nº2710/2009, que explica o tipo de paralisia que um tetraplégico possui, é possível demonstrar a necessidade em depender de outra pessoa para se locomover, tendo como ponto de vista uma cadeira controlada com movimentos da língua, algo que uma cadeira convencional não possui [2]. O modelo de joystick para cadeiras convencionais toma como base em movimentação do pulso e mãos do portador, uma vez que o portador de tetraplegia está limitado a estes tipos de movimentação, ficando assim impossibilidade do uso da mesma.

Objetiva-se assim desenvolver um protótipo experimental que possa ser utilizado futuramente para possibilitar um deficiente tetraplégico, i.e., com paralisia nos quatro membros e na musculatura do tronco para locomover-se da mesma forma que outros portadores de deficiências menos graves como a paraplegia, i.e., deficiência apenas dos membros inferiores.

O projeto consiste basicamente no desenvolvimento de uma cadeira de rodas automatizada comandada por sensores que serão controlados por meio da língua de um deficiente. O sistema utiliza um circuito eletrônico de processamento de dados analógicos e digitais, alimentado por duas baterias de 12V/60A. Para locomoção, são utilizados dois motores CC 24V com redutores para o controle da velocidade e de direção. Pretende-se com este projeto benefícios além do âmbito econômico e comercial, mas sobretudo um alcance humanitário e de objetivo socialmente inclusivo.

2. Revisão Bibliográfica

A primeira cadeira de rodas era uma espécie de triciclo, usado por Stephen Farfler, um homem com as duas pernas amputadas que viveu em Nuremberga, na Alemanha, por volta de 1650. Acredita-se que foi construída por Johann Haustach, que já projectara uma cadeira "movida à mão" para seu próprio uso cerca de dez anos antes. [12]

3. Metodologia

3.1 Controle de Movimentação da Cadeira de Rodas Automatizada

De maneira sucinta pode-se dizer que o sistema de controle da cadeira resume-se em um sistema microprocessado, capaz de comandar os motores de movimentação por meio de entradas e saídas digitais.

O EVM (Evaluation Module), um microcontrolador PIC flexis modelo CP1007 gerencia os comandos da cadeira, por meio de sinais de tensão que são enviados do Joystick para o microcontrolador, que processa a lógica de entrada programada e ativa as saídas resultantes. A lógica de saída do microcontrolador ativa determinada sequência de relés, os quais são responsáveis pelos diferentes tipos de movimentação da cadeira.

Figura 1 – Diagrama de blocos Cadeira de Rodas para Tetraplégicos

O microcontrolador utilizado opera sobre uma tensão 12 Vcc e possui resposta do comando de entrada ao sinal de saída e acionamento dos relés no valor de milissegundos (ms). O sistema de rodas instalados na base da cadeira é formado por, duas rodas multidirecionais na parte frontal e duas rodas fixas na parte traseira, as mesmas encontra-se acopladas aos motores CC, que trabalham com a lógica de acionamento dos relés e saída do microcontrolador.

O acionamento é desenvolvido sobre três microcontatos, que são fixados no lábio inferior do usuário, possibilitando o controle através de movimento da língua. Ao acionar os microcontatos, tem-se um sinal de entrada gerado para o microcontrolador, onde irá atuar no bloco de relés promovendo especifico movimento de motores acoplados nas rodas traseiras. O diferencial no diâmetro dos cabos está relacionado com funções, sendo o de controle (bateria – microcontrolador) possuindo um valor inferior ao de potencia (bateria – motores), em relação ao valor de corrente nominal [3].

Figura 2- Esquema Eletrônico de Comando e Controle da Cadeira de Rodas Automatizada

3.2 Processo de Montagem

Após a montagem do projeto utilizando do AutoCAD®, deu-se início ao processo de montagem física do projeto. Primeiramente, pensou-se em soldar na própria cadeira as rodas traseiras de maior diâmetro, o que não foi viável, uma vez que a estrutura da cadeira não suportaria a carga em teste, pois a espessura do aço da cadeira é inferior a necessária para utilização de solda elétrica. Em seguida,