Tài liệu ứng dụng ergonomics vào thiết kế và chế tạo xe lăn điện

ỨNG DỤNG ERGONOMICS VÀO THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO XE LĂN ĐIỆN APPLICATION OF ERGONOMICS IN THE DESIGN AND FABRICATION OF ELECTRIC WHEELCHAIR






TÓM TẮT
Đây là đề tài nghiên cứu ứng dụng ERGONOMICS vào thiết kế và chế tạo hoàn chỉnh một chiếc xe lăn điện với nhiều tính năng phục vụ cho người tàn tật và người già trong sinh hoạt hàng ngày. Tập trung vào các cơ cấu truyền chuyển động của xe lăn nhằm đảm bảo các yếu tố: tiện nghi - hiệu quả - an toàn - dễ sử dụng. Bộ ly hợp độc đáo tạo yếu tố dễ dàng khi chuyển đổi các chế độ chuyển động chính của xe lăn. Cơ cấu xoay tựa lưng, nâng hạ chân và tựa đầu tạo sự phối hợp hài hòa giữa cơ thể người và xe. Phần ghế ngồi được thiết kế cửa đóng mở cho bô vệ sinh tăng tiện lợi khi sử dụng. Tất cả các chuyển động của xe được điều khiển bằng một cần điều khiển
(Joystick) duy nhất.
ABSTRACT
The purpose of this research is to make of ERGONOMICS in designing and manufacturing a complete electric wheelchair with many functions supporting handicapped and elderly people in daily activities. The focuses is on the mechanical mechanisms of the wheelchair to ensure safetiness, effectiveness, user-friendliness and comfortableness. The original clutches facilitate smooth toggling between diferent moving modes of the wheelchair. Swivel-reclining back-rest, foot- rest and head-rest mechanism facilitate harmonious coordination between the sitter’s body and the vehicle. The seat is designed with open window for stool-container. The wheelchair’s motions are controlled by a joystick.


1. Đặt vấn đề:


Theo báo cáo của Bộ Lao động Thương Binh Xã hội (năm 2010), số người khuyết tật ở Việt Nam là khoảng 5,4 triệu người chiếm 6,34% dân số. Trong đó số người mất khả năng đi lại chiếm 18%, số người cao tuổi khoảng 8,6 triệu người chiếm 9,78% dân số. Đối với họ có một phương tiện giúp họ di chuyển dễ dàng và giúp họ cảm thấy thoái mái trong sinh hoạt hàng ngày là một điều rất cần thiết. Hiện nay, một số công ty đã bán ra thị trường nhiều loại xe lăn: xe lăn bằng tay, xe lăn bằng điện . Tuy nhiên, giá thành của những chiếc xe này thường cao hơn nhiều so với mức thu nhập bình dân của người sử dụng và các tính năng của xe chưa thực sự đáp ứng được hết các nhu cầu sử dụng. Vì vậy thiết kế chế tạo một chiếc Xe Lăn Điện với nhiều tính năng tích hợp theo nguyên tắc ERGONOMICS sẽ giúp cho người khuyết tật và người già cảm thấy thoải mái về tinh thần - khỏe về thể chất và thấy có ý nghĩa hơn với cuộc sống.
2. Giới thiệu tổng quan:
Nhóm tập trung nghiên cứu các cơ cấu truyền chuyển động bánh xe bằng ly hợp, cơ cấu xoay ghế tựa lưng, cơ cấu nâng hạ chân, đóng mở bô vệ sinh. Toàn bộ thiết kế cơ khí

của xe sẽ sử dụng đa dạng các cơ cấu truyền động cơ khí khác nhau: truyền động xích, trục vít - bánh vít, tay quay-con trượt . Tất cả được mô phỏng trên phần mềm Pro/Engineer. Thiết kế mạch điều khiển tự động sử dụng các tính năng của PIC16F877A, đồng thời xác định các chuyển động được điều khiển bằng một cần điều khiển (Joystick) duy nhất.
3. Nội dung :


3.1 Giới thiệu về ERGONOMICS :
- Ergonomics (lao động học, có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp là Ergon (lao động) và nomos (quy tắc, quy luật)): là khoa học nghiên cứu về lao động và sự phù hợp với sức khỏe người lao động cả về mặt thể chất lẫn tinh thần trong sự chi phối của các yếu tố liên quan.
- Nhiệm vụ cơ bản của Ergonomics là phải làm sao dự phòng được mệt mỏi trong lao động và các biến đổi bệnh lý, tai nạn và bệnh tật có
liên quan ở người lao động đặc biệt là các bệnh ở hệ thống vận động và giác quan.
- Nguyên tắc chung của Ergonomics (nguyên tắc tam giác): Hiệu quả - thoải mái về tinh

thần - khỏe mạnh về thể chất (hình 1).


3.2 Tính toán thiết kế kỹ thuật :
3.2.1 Tính toán công suất động cơ chính:

Hình 1: nguyên tắc tam giác của Ergonomics



Trọng lượng bản thân xe G0 = 700 N, trọng lượng người tối đa G = 500 N, vận tốc tối đa 12 km/h. Lực kéo tiếp tuyến các bánh xe chủ động (hai bánh xe lớn) của xe sử dụng để khắc phục các lực : lực cản lăn Fl, lực cản dốc Fd, lực cản của gió Fg, lực quán tính Fa,
lực ma sát trong cổ trục bánh xe Fct.



Toàn bộ lực đặt lên bánh xe là :


Tính khi xe lên dốc 150 :

Fc  Fl  Fd  Fg  Fct  Fa






(2)

(1)