Cánh tay robot cho người khuyết tật

Cánh tay robot cho người khuyết tật Cánh tay robot cho người khuyết tật Cánh tay robot cho người khuyết tật Cánh tay robot cho người khuyết tật Cánh tay robot cho người khuyết tật Cánh tay robot cho người khuyết tật Cánh tay robot cho người khuyết tật Cánh tay robot cho người khuyết tật

SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO HỘI THI “KHOA HỌC KỸ THUẬT” NĂM 2016-2017 Sở Đề tài: CÁNH TAY ROBOT CHO NGƯỜI KHUYẾT TẬT TÁC GIẢ: Phạm Huy GVHD: Lê Công Long TRƯỜNG THPT THỊ XÃ QUẢNG TRỊ - Trang 1- MỤC LỤC CHƯƠNG GIỚI THIỆU VÀ XÁC ĐỊNH VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Trang Lý chọn đề tài 1.1 Tính cấp thiết Tính thực tiễn 3 Tính khả dụng Xác định vấn đề nghiên cứu 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 2 Đối tượng nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Địa điểm nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP TIẾN HÀNH VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Quá trình nghiên cứu 1 Hình thành ý tưởng Tìm hiểu vật liệu thiết bị điện tử Thiết kế sản phẩm 10 Lập trình kết nối: 16 Lắp đặt sản phẩm: 16 Kết nghiên cứu 20 Bảng thực nghiệm: 20 2 Các thông số kỹ thuật: 20 Hình ảnh sản phẩm: 21 Thảo luận: 23 Ứng dụng đề tài 23 Chi phí kinh tế đề tài 24 - Trang 2- CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận 25 Một số kiến nghị 25 CHƯƠNG GIỚI THIỆU VÀ XÁC ĐỊNH Lý chọn đề tài: VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tính cấp thiết đề tài: Theo trang trợ lý pháp luật Việt Nam[1] “ Tính đến năm 2013 giới có khoảng 10% dân số người khuyết tật Theo báo cáo Bộ Lao động Thương binh Xã hội, nước có khoảng 15 triệu người khuyết tật (chiếm khoảng 17,5% dân số) Trong khoảng 87% người khuyết tật sống nơng thơn gặp nhiều khó khăn kinh tế, cần đến trợ giúp, hỗ trợ nhà nước xã hội Do ngồi việc thực bảo vệ quyền nghĩa vụ công dân khác họ cần bảo vệ quyền ưu tiên dành riêng cho họ Mặt khác phần lớn người khuyết tật thường có mặc cảm tự ti gánh nặng cho người thân, gia đình, tự xa lánh với đời, với người xung quanh Do cần hành động để hỗ trợ cho người khuyết tật, tất phương diện từ khuyết tật vận động trí tuệ hay cảm giác, để hướng đến việc xây dựng dân tộc khoẻ mạnh phát triển bền vững 1.2 Tính thực tiễn đề tài: Hiện nay, với người khuyết tật quan cảm giác nghe có máy trợ thính điện tử nhỏ gọn với khả phóng đại lọc âm tốt Người suy giảm thị lực mức độ vừa phải nhận hỗ trợ từ kính mắt Ở người bị nặng mà phương tiện quang học khơng cịn có khả giúp ích chữ nổi, băng ghi âm, máy đọc tự động chí máy tính bảng có bề mặt chữ nổi… Với người khuyết tật quan vận động thường gặp chân tay Ngày chất liệu phần khí phận giả tiến - Trang 3- bộ, nhiên giá thành lại cao, không phù hợp với phần đông thu nhập người Việt Với người bị nặng chân, xe lăn phương tiện hỗ trợ hữu hiệu, thông thường di chuyển xe lăn thực tay Đối với - Trang 4- người tay yếu họ thiết kế xe lăn chuyên dụng chạy điện cần điều khiển nút bấm Về sản phẩm phục vụ cho người khuyết tật chân phát triển, thương mại hóa cách rộng rãi, nhiều chủng loại, nhiều mức giá, từ tặng miễn phí xe lăn đại giá vài chục triệu đồng, khuyết tật chân qua thấy khắc phục Nhưng người bị khuyết tật tay lại hạn chế Nhiều năm qua có nhiều dự án, nhiều nhóm nhà khoa học nghiên cứu, hồn thiện, chí có phiên trực tiếp thay cho người Nhưng vấn đề đặt là: Thứ nhất: Các bàn tay robot dừng mức độ phịng thí nghiệm, H1: Cánh tay robot phát triển phịng thí nghiệm vật lí Johns Hopkins Applied số phục vụ cho mơ chuyển động thể để nghiên cứu sinh học, số khác có phần bàn, khơng có cánh khuỷu, làm thủ công với giá cao Thứ hai: Các cánh tay giả phổ biến H2: Nguyên lí cánh tay giả phổ biến thị trường thị trường có xu hướng làm nhựa có màu giả da, cấu trúc đơn giản gồm khối nối trục với sử dụng sợi dây nối từ ống gắn bắp tay Ưu điểm nguyên lí đơn giản, lợi dụng thay đổi khoảng cách rìa ngồi hai ống để kéo căng dây, dây kéo căng ngón tay nối với sợi dây - Trang 4- co lại Tuy nhiên hạn chế phụ thuộc vào việc khớp tay người Như người muốn lắp lại bàn tay cần khớp cổ tay nguyên vẹn, muốn lắp thêm cẳng tay cần khớp cùi chỏ cịn ngun vẹn Mặt khác sản phẩm lại có giá thành cao, khơng phù hợp với điều kiện kinh tế đa phần người khuyết tật EBAY chợ điện tử phát triển Mỹ, gian hàng phận H3 Một sản phẩm chào bán E bay hỗ trợ họ có vài sản phẩm đơn giản với giá đắt đỏ, có nghĩa quốc gia phát triển Mỹ, người dân khuyết tật họ tiếp cận sản phẩm vô hạn chế chuyển động, quốc gia phát triển Việt Nam, tỷ lệ người tiếp cận với sản phẩm hỗ trợ chuyển động tay điều xa vời Vậy làm để tạo sản phẩm cải thiện cho sinh hoạt hàng ngày với giá thành phù hợp cho người khuyết tật Việt Nam? Để giải cho vấn đề em hình thành ý tưởng là: “ Chế tạo cánh tay robot cho người khuyết tật” Nguyên lý: Dùng cử động bàn chân có gắn cảm biến để điều khiển cánh tay thông qua thu phát sóng điện từ 1.3 Tính khả dụng: Hiện vấn đề công nghệ thông tin, điện tử ngày phát triển, linh kiện, thiết bị điện tử có vi mạch, cách mạch điện tử thông minh - Trang 6- ngày phổ biến, với đời chợ điện tử, đặt mua chúng Internet 5- Các tài liệu điện tử chia sẻ rộng rãi, tiếp cận cách dễ dàng thơng qua mạng Bên cạnh công nghệ máy in 3D vừa đời vài năm gần cho phép tạo sản phẩm thiết kế máy tính mon men đến Việt Nam số thành phố lớn Phú Yên, TP HCM, Hà Nội,… dễ dàng đặt in thơng qua phương tiện xã hội Xác định vấn đề nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu Chế tạo cánh tay robot hỗ trợ cho sinh hoạt hàng ngày có giá thành phù hợp với người khuyết tật Việt Nam 2 Đối tượng nghiên cứu Những người bị khuyết tật bàn tay, cánh tay tay, hai tay chí cho người hai tay khả vận động Nội dung nghiên cứu - Tìm hiểu thực trạng, chế độ của người khuyết tật Việt Nam chương trình hành động của bạn - Tìm hiểu tâm lí người khuyết tật từ tìm hiểu vấn đề giải Nghiên cứu vấn đề thực tiễn cần giải quyết, đề mục tiêu phương án, cách thức tiến hành để thực đề tài - Tìm hiểu cách thức vận hành công việc bản, hoạt động thiết thực cánh tay Trên sở thiết kế vẽ kỹ thuật phác họa chi tiết cánh tay robot phần mềm SketchUp để áp dụng công nghệ in 3D - Trang -Tìm hiểu vai trị bo mạch vi xử lý Arduino cách thức tiến hành sử dụng, lập trình Arduino IDE để viết code cho mạch Arduino dùng để tương tác với thiết bị phần cứng - Tính tốn thiết kế, cách sử dụng loại mạch cảm biến mạch điện có sử dụng thu phát sóng điện từ - Lắp đặt bố trí hồn thiện sản phẩm - Trang 8- - Liên hệ với người khuyết tật cánh tay để tiến hành vận hành thử - Đánh giá sản phẩm chỉnh sửa thông số kỹ thuật cho phù hợp - Báo cáo kết nghiên cứu trước hội đồng khoa học kỹ thuật nhà trường Sở Giáo dục Đào tạo Quảng Trị để nhận xét, đánh giá sở tiếp thu ý kiến để nhận xuât cải tiến, nâng cấp sản phẩm Địa điểm nghiên cứu: Phòng thực hành mơn vật lý, phịng thực hành mơn tin học trường THPT Thị xã Quảng Trị để tận dụng trang thiết bị, linh kiện điện tử có sẵn từ vật liệu, thiết bị điện tử qua sử dụng gia đình Đồng thời để kiểm tra số thông số kỹ thuật cần thiết Câu lạc người khuyết tật địa bàn huyện Hải Lăng, Hải Thượng, huyện Triệu Phong, Thị Xã Quảng Trị thuyết phục họ để tiến hành vận hành thử Qua xin trao kiến đóng góp khắc phục sửa lỗi hồn tiếp tục hồn thiện để hình thành nên sản phẩm đạt chất lượng tốt Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp quan sát - Phương pháp lý luận - Phương pháp thực nghiệm - Phương pháp đối chứng - Phương pháp chuyên gia - Phương pháp thống kê - Một số phương pháp khác như: khảo sát, mô phỏng, báo cáo CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU, PHƯƠNG PHÁP TIẾN HÀNH VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Quá trình nghiên cứu: 1 Hình thành ý tưởng Qua tình cờ xem chương trình thể thao biểu diễn nghệ thuật người bị khuyết tật ảnh nhỏ, sau tiếp xúc với người bị cụt - Trang 9- cánh tay tìm hiểu sống, vấn đề khó khăn trở ngại mà người gặp phải q trình sinh hoạt hàng ngày Chính hính ảnh gây cho em suy nghĩ, trăn trở lớn người có hồn cảnh Từ em tìm hiểu tìm thực trạng, cách nhìn nhận quan tâm xã hội người khuyết tật địa bàn tỉnh Quảng Trị nước ta Nhờ gặp bác Phạm Quý Thi, Hải Thọ, Hải Lăng, chủ tịch hội người khuyết tật tỉnh Quảng Trị, đồng thời người chạy thử nghiệm sản phẩm sau đề tài, em biết số người khuyết tật (khuyết tay) tỉnh ta nói riêng nước ta nói chung lớn Mà nguyên nhân trực tiếp chủ yếu tai nạn giao thông, chiến tranh tai nạn bom sản xuất H4-5.Danh sách người khuyết tật Hải Dương viết bác Phạm Quý Thi báo Tuổi Trẻ Trên sở thân tác giả nghĩ ý tưởng bắt tay tìm hiểu, thu thập thơng tin, liệu cơng trình nghiên cứu trước Việt Nam giới Dựa tình hình thực tế điều kiện kinh tế trình độ Việt Nam, thân em trăn trở, suy nghĩ sản phẩm tạo phải tiện vận - Trang 10- http://blogin3d.com/vat-lieu-in-3d-kham-pha-soi-nhua-in-3d-pla-va-abs.html [3] Arduino ứng dụng : https://github.com/TKJElectronics/Example-Sketch-for-IMU- includingKalman-filter/blob/master/IMU/MPU6050/MPU6050.ino http://arduino.vn/bai-viet/42-arduino-uno-r3-la-gi Arduino UNO R3 gì? [4] Hướng dẫn phần mềm Sketchup http://hocrevit2014.blogspot.com/2015/03/tong-quan-ve-phan-mem-sketchup- 2015.html Các Code cho vi mạch PHỤ LỤC Code mạch thu: #include #include "RF24.h" #include const uint64_t pipe = 0xE8E8F0F0E1LL; RF24 radio(9,10); byte a[3]; Servo s1; Servo s2; Servo s3; Servo s4; Servo s5; float i=0; void setup(){ s3.attach(4); s5.attach(7); s2.attach(3); s1.attach(5); s4.attach(6); Serial.begin(9600); radio.begin(); radio.setAutoAck(1); radio.setDataRate(RF24_250KBPS); radio.setChannel(10); radio.openReadingPipe(1,pipe); radio.startListening(); - Trang 32- } void loop(){ if (radio.available()){ (radio.available()){ while radio.read(&a, sizeof(a)); Serial.println(a[0]); } } switch(a[0]) { case 0: s1.write(180); s2.write(180); s3.write(165); s4.write(90); s5.write(i); break; case 1: s1.write(180); s2.write(180); s3.write(0); break; case 2: s1.write(180); s2.write(0); s3.write(0); break; case 3: s1.write(0); s2.write(0); s3.write(0); break; case 4: s1.write(0); s2.write(0); s3.write(165); break; case 5: s1.write(0); s2.write(180); - Trang 33- s3.write(165); break; case 6: s1.write(180); s2.write(0); s3.write(165); break; case 7: s1.write(0); s2.write(180); s3.write(0); break; case 8: break; case 9: s4.write(0); s4.write(180); break; case 10: if(i0){s5.write(i ); i=i-0.1;} else{i=0;} break; } } code mạch phát:[3] #include #include #include #include "RF24.h" const uint64_t pipe = 0xE8E8F0F0E1LL; RF24 radio(9,10); byte a[3]; #define RESTRICT_PITCH - Trang 34- int n1; int n2; int n3; int m; Kalman kalmanX; Kalman kalmanY; double accX, accY, accZ; double gyroX, gyroY, gyroZ; int16_t tempRaw; double gyroXangle, gyroYangle; double compAngleX, compAngleY; double kalAngleX, kalAngleY; uint32_t timer; uint8_t i2cData[14]; void setup() { Serial.begin(115200); radio.setAutoAck(1); radio.begin(); radio.setRetries(1,1); radio.setDataRate(RF24_250KBPS); radio.setPALevel(RF24_PA_MAX); radio.setChannel(10); radio.openWritingPipe(pipe); Wire.begin(); #if ARDUINO >= 157 Wire.setClock(400000UL); #else TWBR = ((F_CPU / 400000UL) - 16) / 2; #endif i2cData[0] = 7; i2cData[1] = 0x00; i2cData[2] = 0x00; i2cData[3] = 0x00; while (i2cWrite(0x19, i2cData, 4, false)); while (i2cWrite(0x6B, 0x01, true)); while - Trang 35- (i2cRead(0x75, i2cData, 1)); if (i2cData[0] != 0x68) { Serial.print(F("Error reading sensor")); while (1); } delay(100); while (i2cRead(0x3B, i2cData, 6)); accX = (i2cData[0]