Diseño de silla eléctrica controlado por inclinación dorsal para niños menores de 11 años

Abstract

El presente proyecto de tesis detalla los pasos que se siguieron para diseñar el prototipo de una silla de ruedas eléctrica con tres principales características. La primera es que debe permitir al usuario desplazarse libremente tanto por edificaciones como calles de la ciudad (construidas bajo la actual normativa peruana) sin depender del apoyo constante de otra persona. La segunda característica es que el prototipo pueda ser controlado sin la necesidad de usar las extremidades superiores y la tercera es que se creen interfaces de usuario, para que los parámetros de control de la silla sean personalizados. El proyecto inicia identificando las principales restricciones de entorno y usuario de acuerdo a la ley actual del Perú y características de los niños peruanos, permitiéndonos de esa manera definir los principales requerimientos de diseño. Luego se realizó el diseño mecánico y selección de actuadores de tal manera que se cumpla con la primera característica del prototipo. Con respecto al diseño electrónico, se usó sensores inerciales para controlar el movimiento de la silla de ruedas; ya que estos pueden ser fijados en cualquier parte del cuerpo del usuario logrando así evitar el uso de las extremidades superiores para su control. Además, se elaboraron distintas interfaces amigables con el usuario para que este pueda configurar, calibrar y definir los parámetros de control adecuados para él. Finalmente, se analizaron los resultados verificando que el diseño final de la silla cumpla con los requerimientos iniciales, y que los parámetros de control sean adecuados para los diferentes tipos de modos de funcionamiento de la silla de ruedas.

This thesis project details the steps to design the prototype of an electric wheelchair with three main characteristics. The first one is its capability to move around either buildings or city streets (built under current Peruvian regulations) without depending on the constant support of another person. The second feature is about the capability to be controlled without upper limbs by using inertial sensors, and the third one is that user could set up the chair's control parameters by modifying the graphic interface. The project begins by identifying the main environment and user restrictions according to current Peruvian law and characteristics of Peruvian children, in order to define the main design requirements. Then, the mechanical design and selection of actuators was carried out, so the first characteristic of the prototype was fulfilled. Regarding the electronic design, I used inertial sensors to control the movement of the wheelchair because these sensors can be fixed on any part of the user's body, thus avoiding the use of the upper extremities for its control. In addition, I developed different user-friendly graphic interfaces in order to allow the users configure, calibrate and define the appropriate control parameters for them. Finally, the results were analyzed verifying that the final design of the chair meets the initial requirements, and that the control parameters are adequate for the different types of operating modes of the wheelchair.