Thiết kế xe lăn hỗ trợ người khuyết tật

i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIIẾT KẾ XE LĂN HỖ TRỢ NGƯỜI KHUYẾT TẬT NGÀNH KỸ THUẬT Y SINH GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Th S VÕ THỊ BÍCH NGỌC Sinh viên thực hiện MSSV Lớp Lê Hoàng Phát 1711730079 17DYSA1 Lê Hồng Danh 1711730042 17DYSA1 Tp Hồ Chí Minh, tháng 112021 vi LỜI CẢM ƠN Trong suốt bốn năm, kể từ khi bắt đầu học tập ở giảng đường đại học đến nay, chúng em đã tích góp cho mình những kinh nghiệm quý báu được truyền từ các thầy cô nhiệt huyết Để.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIIẾT KẾ XE LĂN HỖ TRỢ NGƯỜI KHUYẾT TẬT NGÀNH: KỸ THUẬT Y SINH GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: Th.S VÕ THỊ BÍCH NGỌC Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Lê Hồng Phát 1711730079 17DYSA1 Lê Hồng Danh 1711730042 17DYSA1 Tp Hồ Chí Minh, tháng 11/2021 i LỜI CẢM ƠN Trong suốt bốn năm, kể từ bắt đầu học tập giảng đường đại học đến nay, chúng em tích góp cho kinh nghiệm q báu truyền từ thầy cô nhiệt huyết Để luận văn đạt kết tốt đẹp, chúng em nhận hỗ trợ, giúp đỡ nhiều quan, tổ chức, cá nhân Với tình cảm sâu sắc, chân thành, cho phép em bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến tất cá nhân quan tạo điều kiện giúp đỡ trình học tập nghiên cứu đề tài Em xin chân thành cảm ơn giáo ThS Võ Thị Bích Ngọc, sát cánh bên cạnh qua buổi học lớp, buổi trò chuyện, thảo luận, cho chúng em nhận xét hướng giải vấn đề lĩnh vực chuyên môn kinh nghiệm thực tế Nếu khơng có hướng dẫn, dạy bảo, cho lời khun có lẽ chúng em khó hồn thiện đồ án tốt nghiệp Chúng em tự hào kỹ sư y sinh tương lai hỗ trợ ứng dụng giúp nhân viên y tế việc chẩn đoán điều trị sức khoẻ người Em tự hứa với thân không ngừng học tập nghiên cứu để trao dồi kiến thức thân Cập nhật xu hướng việc khám chẩn đốn điều trị tồn giới nói chung Việt Nam nói riêng Đồng thời vận dụng kiến thức học để giải vấn đề vào công việc thực tế Một lần chúng em xin chân thành cảm ơn góp ý, dẫn quý Thầy/Cô hổ trợ bạn để nhóm chúng em hồn thành tốt đồ án Chúng em xin chân thành cảm ơn! vi MỤC LỤC Phiếu đăng ký tên đề tài ĐATN Phiếu giao nhiệm vụ Lời cam đoan Trang i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh sách chữ viết tắt xi Danh sách hình xii Danh sách bảng xiii LỜI MỞ ĐẦU Chương .7 GIỚI THIỆU .7 1.1 Thực trạng 1.2 Nhu cầu sử dụng xe lăn 1.3 Nhiệm vụ thực .9 1.4 Giới hạn phạm vi nghiên cứu 10 1.5 Thời gian nghiên cứu 10 Chương 12 TỔNG QUAN GIẢI PHẤP 12 2.1 Lịch sử phát triển 12 vii 2.2 Các giải pháp thực tế 15 2.2.1 Xe lăn tự hành tay .15 2.2.2 Xe lăn điện (Powerchairs) 18 2.2.3 Xe tay ga di động .20 2.2.4 Xe lăn thông minh .22 2.3 Giải pháp nhóm .23 Chương 26 PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT .26 3.1 Phương pháp giải .26 3.2 Điều khiển tốc độ động PWM .27 3.2.1 Giới thiệu 27 3.2.2 Nguyên lý điều chế độ rộng xung PWM 27 3.2.3 Phương pháp điều chế độ rộng xung PWM .29 3.2.4 Ứng dụng điều chế độ rộng xung PWM điều khiển .29 3.3 Arduino Mega 2560 30 3.4 Chuẩn giao tiếp Wifi 33 3.4.1 Giới thiệu 33 3.4.2 Nguyên tắc hoạt động .33 3.4.3 Một số chuẩn kết nối 33 3.5 Giới thiệu phần cứng 36 3.5.1 Module Wifi ESP8266 NodeMCU 36 3.5.2 Mạch cầu H - BTS7960 38 3.5.3 Động DC giảm tốc .39 3.5.4 Mạch hạ áp LM2596 43 3.5.5 Mạch nhận dạng giọng nói Voice Recognition V3 44 3.5.6 Nguồn pin 47 viii Chương 49 QUY TRÌNH THIẾT KẾ 49 4.1 Sơ đồ khối 49 4.1.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống .49 4.1.2 Khối điều khiển trung tâm 50 4.1.3 Khối thu phát Wifi .50 4.1.4 Khối nhận dạng giọng nói 50 4.1.5 Khối công suất điều khiển động 51 4.1.6 Khối nguồn .52 4.2 Sơ đồ nguyên lý 54 4.2.1 Sơ đồ ngun lí tồn hệ thống 54 4.2.2 Sơ đồ ngun lí khối nhận diện giọng nói 55 4.2.3 Sơ đồ nguyên lí khối điều khiển động Arduino 55 4.2.4 Sơ đồ nguyên lí khối điều khiển động Esp8266 56 4.2.5 Sơ đồ nguyên lí khối nguồn động 56 Chương 57 THI CÔNG 57 5.1 Lập trình hệ thống 57 5.1.1 Lưu đồ giải thuật toàn hệ thống .57 5.1.2 Lưu đồ giải thuật điều khiển App Blynk 59 5.1.3 Lưu đồ giải thuật điều khiển giọng nói 60 5.2 Giao diện điều khiển hướng dẫn sử dụng app Blynk 61 5.2.1 Giới thiệu Blynk 61 5.2.2 Hướng dẫn sử dụng app Blynk 63 5.3 Giới thiệu phần lập trình vi điều khiển 65 5.4 Hướng dẫn sử dụng giọng nói 66 ix 5.5 Thiết kế 68 5.5.1 Thiết kế mơ hình 68 5.5.2 Mơ hình thực tế 69 Chương 71 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ VÀ KẾT LUẬN 71 6.1 Kết luận 71 6.1.1 Tổng quát 71 6.1.2 Ưu điểm .72 6.1.3 Nhược điểm 72 6.2 Hướng phát triển 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 PHỤ LỤC 75 Chương trình cho Module nhận diện giọng nói VR3 75 Chương trình cho Module phát wifi ESP8266 79 Tạo Project cho Blynk 82 Huấn luyện giọng nói cho module VR3 87 x DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT STT Từ viết tắt Từ đầy đủ CPU Central Processing Unit I/O Input/Output IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers PWM Pulse Width Modulation Rx Receiver Tx Transmitter UART Universal Asynchronous Receiver – Transmitter VR3 Voice Recognition V3 Wi-fi Wireless Fidelity 10 WLAN Wireless local area network xi DANH MỤC BẢNG, BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ BẢNG TRANG Bảng Báo cáo thời gian nghiên cứu .11 Bảng Ưu nhược điểm xe lăn thường 17 Bảng 2 Ưu nhược điểm xe lăn điện .20 Bảng Ưu nhược điểm xe lăn tay ga di động .21 Bảng Ưu nhược điểm xe lăn thông minh 23 Bảng Kích thước xe thực tế 24 Bảng Các chuẩn wifi 35 Bảng Thông số kỹ thuật ESP8266 .37 Bảng 3 Thông số kỹ thuật BTS 7960 38 Bảng Thông số kỹ thuật động giảm tốc DC 42 Bảng Thông số kỹ thuật mạch hạ áp LM2596 43 Bảng Thông số kỹ thuật module VR3 45 Bảng Thông số kỹ thuật nguồn 48 Bảng Thông số kỹ thuật nguồn 52 xii DANH MỤC HÌNH ẢNH HÌNH TRANG Hình 1 Người khuyết tật mưu sinh đơi chân Hình Những người khuyết tật di chuyển xe lăn Hình Một vài loại xe lăn có thị trường 10 Hình Miêu tả xe lăn thời xưa Trung Quốc 13 Hình 2 Stephan Farffler ghế tự hành giới 14 Hình Xe lăn tự hành tay 15 Hình Xe lăn điện 18 Hình Xe lăn tay ga di động 21 Hình Xe lăn thông minh .22 Hình Mơ hình xe lăn thiết kế 24 Hình Khung xe lăn thực tế 25 Hình Sơ đồ điều khiển mơ hình 26 Hình Một số dạng sóng điều chế độ rộng xung 28 Hình 3 Một số dạng sóng điều chế độ rộng xung điện áp trung bình tương ứng 28 Hình 3.4 Arduino 30 Hình 3.5 Thành phần Arduino Mega 30 Hình 3.6 Sơ đồ linh kiện Arduino Mega 2650 31 Hình 3.7 Sơ đồ chân Arduino Mega 2650 32 Hình 3.8 Kết nối wifi thiết bị 33 Hình 3.9 Các chuẩn kết nối Wifi .34 Hình 10 Các chuẩn wifi .35 xiii Hình 3.11 Hình ảnh module wifi ESP8266 nodeMCU ngồi thực tế .36 Hình 12 Thơng số kỹ thuật ESP8266 37 Hình 3.13 Sơ đồ chân ESP8266 37 Hình 14 Thơng số kỹ thuật BTS 7960 38 Hình 3.15 Sơ đồ chân module BTS 7960 38 Hình 3.16 Cấu tạo động giảm tốc 39 Hình 3.17 Cấu tạo hộp giảm tốc 41 Hình 3.18 Động DC thực tế sử dụng xe lăn 42 Hình 19 Thơng số kỹ thuật động giảm tốc DC 42 Hình 20 Thơng số kỹ thuật mạch hạ áp LM2596 43 Hình 3.21 Module giảm áp LM2596 .43 Hình 3.22 Sơ đồ chân mạch hạ áp LM2596 44 Hình 3.23 Module nhận dạng giọng nói 44 Hình 24 Thơng số kỹ thuật module VR3 45 Hình 3.25 Sơ đồ khối hệ thống nhận dạng giọng nói 45 Hình 3.26 Sơ đồ trình huấn luyện 46 Hình 3.27 Sơ đồ trình nhận dạng 46 Hình 3.28 Mơ cách thức biến giọng nói thành tín hiệu 47 Hình 3.29 Nguồn tự tế dùng xe 48 Hình 30 Thơng số kỹ thuật nguồn 48 Hình Sơ đồ khối hệ thống 49 Hình Sơ đồ kết nối VR3 .51 Hình Khối cơng suất điều khiển động 51 Hình 4 Nguồn thực tế dùng cho xe lăn điện 52 Hình Sơ đồ nguyên lý hệ thống 54 Hình Sơ đồ nguyên lý khối nhận diện giọng nói 55 Hình Sơ đồ nguyên lí khối điều khiển động Arduino 55 Hình Sơ đồ nguyên lí khối điều khiển động Esp8266 56 xiv pinMode(rtien, OUTPUT); pinMode(rlui, OUTPUT); if(myVR.clear() == 0){ Serial.println("Đã xóa nhận dạng"); }else{ Serial.println("Khơng tìm thấy mạch nhận diện giọng nói"); Serial.println("Vui lịng kiểm tra kết nối khởi động lại Arduino."); while(1); } if(myVR.load((uint8_t)nhanhRecord)