Sistem de Conducere Adaptiva Pentru Persoanele Cu Dizabilitati Fizice

7/21/2019 Sistem de Conducere Adaptiva Pentru Persoanele Cu Dizabilitati Fizice

http://slidepdf.com/reader/full/sistem-de-conducere-adaptiva-pentru-persoanele-cu-dizabilitati-fizice 1/11

Sistem de conducere

adaptiva pentru

persoanele cu dizabilitati

fizice

Masterand: Radu-Gabriel TOMESCU

Master E.R.T.A.

Anul 2Îndrumător: ş.l. Daniel Constantin ANGHEL



1

1. INTRODUCERE

Dizabilitatea este un termen general care se referă la orice diminuare a capacităţiifizice de efort - pe termen lung, sau scurt - a activităţii unei persoane, diminuarerezultată dintr-o condiţie acută sau cronică.

O persoană este considerată a avea un handicap dacă:• are dificultăţi în îndeplinirea anumitor funcţii (activităţi funcţionale), cum sunt

vederea, auzul, vorbitul, mersul, urcatul scărilor, de ridicare, transport, etc,• are dificultăţi în desf ăşurarea activităţilor de zi cu zi, sau• are dificultăţi în îndeplinirea anumitor roluri sociale (adulţi care lucrează la un

loc de muncă, sau prestează munci casnice).Definiţia general acceptată a handicapului include în ea resurse optimizatoare,

indicând asupra efortului societăţii de a asigura participarea persoanei cu deficienţe laviaţa comunităţii la un nivel egal cu al celorlalţi de a ridica barierele culturale, fizicesau sociale care impiedica accesul persoanei cu deficienţe la diferitele sisteme alesocietăţii care sunt disponibile altor cetăţeni. Această definiţie ia în consideraremediul, deficienţele, incapacităţile şi dezavantajele din punctul de vedere al abordăriibidimensionale, marcate de interacţiunea cu mediul. Mediul este cel care hotărăşte, înprimul rând, ce efect are o deficienţă, sau incapacitate asupra vieţii cotidiene apersoanei. S-a trecut de la o abordare medicală asupra handicapului la o concepţie mailargă bazată pe drepturile omului. Se ajunge la un model complet al definiriihandicapului, care înglobează criterii medicale, psihologice şi sociale, se raportează laindividual şi ajută direct persoana, conştientizând factorii de mediu creatori dehandicap, de dezavantaje asupra cărora se poate acţiona.

Deficienţe precum cele intelectuale, psihice, de limbaj, ale analizatorilor, alescheletului şi ale aparatului de susţinere generează incapacitate privind satisfacerea

nevoilor corporale, comunicarea, locomoţia, utlizarea corpului în anumite sarcini şiactivităţi. Dacă societatea nu intervine, incapacităţile generează inconveniente denatură socială, dezavantaje privind independenţa fizică, autonomia persoanei,mobilitatea, orientarea, independenţa economică, integrarea socială. Persoana cuhandicap nu poate să joace toate rolurile semenilor săi şi sa participe ca şi ceilalţi laviaţa în societate. Dimensiunea sociala şi definirea handicapului duc la:

- identificarea situaţiilor mediului fizic şi social care pot restrânge libertatea unuicopil sau adult cu handicap (accesibilitatea în imobil, mijloacele de transport încomun, în instituţii publice, comportamente dezagreabile ale semenilor);

- identificarea cerinţelor educative speciale ale copilului cu handicap, de terapiesau de recuperare a adulţilor. Sunt vizate activităţi educative, recuperatorii şi

terapeutice care pot conduce la compensarea incapacităţilor manifestate într-o anumită direcţie, la formarea autonomiei personale, la orientarea şcolară şi profesională spredomenii în care handicapul nu are relevanţă;

- fundamentarea deciziei privind acordarea de prestaţii, accesul la un anumit tip detransfer financiar, la un anumit tip de îngrijire şi la anumite mijloace tehnice sociale.

Astfel, dezavantajele pe care le au persoanele cu handicap privind accesul înmediu, trebuie să-şi aibă corespondenţă în servicii medicale (protezare), sociale (deexemplu: amenajarea locuinţei, a mijloacelor de transport), educative (adaptarea şcoliişi a sălii de clasă, programe modulare, acces la sevicii de terapie şi compensare) sauprofesionale (adaptarea locului de muncă).

Una dintre modalitatile prin care se poate imbunatati accesul unei persoane cu

dizabilitati la mediul inconjurator poate fi reprezentat de posibilitatea de a conduce un



2

automobil. Echipamentul auto adaptiv ofera persoanelor cu dizabilitati mijloacelenecesare de a-si redobandi libertatea pe care au pierdut-o din cauza dizabilitatii.

2. CONDITII PENTRU DEZVOLTAREA SISTEMELOR DE

CONDUCERE ADAPTIVA

Conducerea adaptiva, in sensul satisfacerii persoanelor cu dizabilitati, a implicatutilizarea a trei termeni: „control primar ”, „control secundar ” si „control creativ”.

Controlul primar afecteaza direct viteza de deplasare a automobilului, precum sipozitionarea lui in trafic. Acesta a fost adoptat in 1940 in SUA si a constat in principalin extensia mecanica pentru actionarea pedalelor de frana si de acceleratie.

La inceput au fost concepute dispozitive care conduceau la factor mare de risc,ulterior fiind dezvoltate „servomotoare” pentru actionarea franelor, a sistemului dedirectie sau a pedalei de acceleratie. Aceste controale se refera la posibilitateaconducerii numai cu mainile, sau la conducerea de catre persoanele fara un picior. Ele

au culminat cu crearea unor sisteme controlate prin „telecomanda”.Controlul secundar consta in restul posibilitatilor de control care permit

exploatarea automobilului in conditii normale de trafic, cum sunt: schimbareatreptelor de viteza, actionarea contactului general pentru pornire, precum si actionareacelorlalte comenzi (stergator de parbriz, dezaburitorul lunetei, actionarea oglinzilorretrovizoare sau actionarea comutatorului de faza scurta/lunga a farurilor).

Controlul creativ, simbolizat CCI (Creative Controls Incorporation) a fostdezvoltat in 1990 de catre Thomas Towers, urmarind modificarea vehiculelorconventionale pentru a satisface necesitatile reclamate de tipolgia individualizata dehandicap fizic, in conditiile unei andurante marite, a intretinerii facile si aachizitionarii cu costuri reduse. Acest tip de control utilizeaza dispozitive careafecteaza ambele tipuri prezentate mai sus.

Pentru a putea utiliza un automobil, o persoana cu dizabilitati trebuie sa invete saactioneze echipamentul in aceeasi maniera ca si persoanele care conduc cuechipament standard.

Abilitatea de a conduce ajuta persoanelor cu dizabilitati sa ramana active, precumsi la imbunatatirea calitatea vietii lor. Chiar daca fac naveta la serviciu, se duc lacumparaturi, duc copiii la scoala sau concureaza in sporturi adaptate, aceste persoanese bazeaza pe echipamentele auto adaptive pentru a fi pe locul soferului si/sau pelocul pasagerului.



3

3. SISTEME DE CONDUCERE ADAPTIVA

Modificari destinate conducerii unui autoturism

Aceste modificari pot consta in:a) Montarea unui levier destinat actionarii unei pedale cu mana;

Un alt caz posibil pentru astfel de dizpozitive este oferit de compania MASS, dinChenai, India (http://www.mobility-aids.in/car-for-physically-challenged.html), carepoate oferi:

• acceleratie si frana operate manual;• ambreiaj operat manual;• montaj de ambreiaj automat pentru orice vehicul.



4

b) Dispozitive de tip „para” (knob) fixate pe volan sau telecomenzi wirelessdestinate destinate inlocuirii unor functii cum ar fi semnalizarea stanga/dreapta,claxon, schimbare faza iluminarii (faruri) de drum/de intalnire, lampi de avarie,reglarea vitezei de stergere a parbrizului, spalarea parbrizului, flash cu lumina dedrum etc.;

Logi’Touch™

Modificari destinate facilitarii accesului in autoturism

a) Rampe destinate urcarii carucioarelor



5

b)

Macarale electrice sau manuale pentru introducerea carucioarelor in portbagaj;

c) Scaune rotative manuale sau electrice pentru pasager(i) sau sofer;



6

4. CONCEPTUL SISTEMULUI DE CONDUCERE ADAPTIVA

PROPUS

Sistemul propus in aceasta lucrare consta in automatizarea comenzilor deconducere ale unui automobil cu scopul de a putea fi condus de catre persoanele cu

dizabilitati fizice, axandu-se asupra celor paralizate de la brau in jos.Spre deosebire de echipamentele prezentate mai sus, a caror utilizare poate fi atatdificila pentru sofer, cat si primejdioasa pentru restul participantilor la trafic, sistemulpropus in continuare se bazeaza pe automatizarea comenzilor de conducere ale unuiautomobil (acceleratie, ambreiaj, schimbator de viteze, frana), comanda facandu-sefacil, prin intermediul unui joystick amplasat pe volan. Aceasta actionare va fiposibila prin implementarea unui algoritm care va permite modificarea in functie denecesitati.

Pentru a putea fi explicat mai simplu, sistemul mecatronic va fi compus dinurmatoarele componente (unele am ales sa le abreviez, pentru a fi mai usor de explicat

in continuare):o S = Servo-mecanism;o B = Buton de actionare/comanda;o UC = Unitate de Comanda;o sUC = stare Unitate de Comanda;o SdV = Schimbator de viteze;o SzV = Senzor citire viteza;o SzT = Senzor citire turatie;o SzC = Senzor de contact;o SzP = Senzor de presiune;o Sistem tip „macara portuara” – destinata miscarii schimbatorului de viteze;o

joystick;o ctv = cititor treapta viteza;o t = treapta (de viteza).

De asemenea, mai abreviem si urmatoarele termene:o d = distanta (mm);o F = forta;o Poz = pozitie;o val = valoare.

In continuare se vor prezenta principiile de automatizare ale fiecarui set demecanisme destinat actionarii comenzilor de conducere ale automobilului in parte.

A. Sistemul de schimbare al vitezelor

Pentru a putea construi algoritmul destinat schimbarii treptelor de viteza, trebuiesa definim cutia de viteze ca fiind un sistem de axe avand:

- dimensiunile „d” definite, pentru a sti distanta pe care se va muta macarauaatasata schimbatorului de viteze;

- senzori de contact, ca o solutie de reducere a erorilor ce pot aparea din variimotive in momentul miscarii schimbatorului de viteze;

- numerotarea pozitiei fiecarei trepte.



7

Putem defini astfel cutia de viteze ca fiind sistemul urmator

unde:o 0 ≡ PozN: reprezinta pozitia 0 a sistemului, identica cu pozitia N (Neutru) a

cutiei de viteze;o SzC01, SzC02: senzori de contact la maximum cursei schimbatorului pedirectia stanga-dreapta;

o d01, d02: distantele din punctul 0 pana la senzorii SzC01, respectiv SzC02;o Poz1...Poz5: pozitiile treptelor de viteze de la 1 la 5;o SzC1...SzC5: senzorii de contact ai vitezelor – au rolul de a transmite catre UC

informatia ca masina se afla in viteza respectiva;o d1...d5: distantele de la axa pana la vitezele 1...5;o PozR, SzCR, dR: pozitia, senzorul si distanta aferenta marsarierului.

Poz2

Poz3

Poz4

Poz5

0

d01

d1

d2

d3

d4

d02

d5

dR

SzC1



8

B. Sistemul de actionare al pedalelor

Pedala de ambreiaj va fi actionata de un servo-mecanism „S-amb” ce va fi utilizatpentru a o apasa cu o forta F-amb, pana in momentul in care senzorul de presiuneSzP-amb amplasat sub aceasta va citi valoarea maxima. Pentru debreiere, forta F-ambva scadea constant cu o valoare anume (val-amb1…val-amb5, respectiv val-ambR, infunctie de treapta de viteza), pana cand viteza de deplasare este optima.

Pedalele de acceleratie si frana vor fi si ele actionate de servo-mecanismele S-accsi S-fr care vor „apasa” pe pedale cu fortele F-acc, respectiv F-fr. Senzorii de presiune(SzP-acc si SzP-fr) ce vor fi amplasati sub acestea vor citi, transmite valorile, precumsi modificarile de valori ale fortelor de apasare asupra acestora catre Unitatea deComanda. Aplicarea acestor forte este data de joystick-ul de control amplasat pevolan.

C. Joystick-ul de control Este un dispozitiv de tip „knob” amplasat pe volan si care prezinta urmatoarele

functii, caracteristici si aspecte:

•

un buton ce poate fi apasat cu degetul „aratator”, destinat actionarii pedalei deacceleratie;• un buton superior ce poate fi apasat cu degetul „mare”, destinat actionarii

pedalei de frana;• un buton „sus-jos” ce poate fi de asemenea apasat cu degetul „mare”, destinat

schimbarii modului in care Unitatea de Comanda utilizeaza cutia de viteze: P (franade parcare, sau frana „de mana”), D (Drive, conducere), N (neutru) sau R (Reverse,sau marsarier);

• o forma ergonomica;• un „burduf” aflat la baza acestuia, care sa permita, pe langa o asezare in

pozitie astfel incat mana sa poata sta relaxata, si o limitare asupra miscarilor bruste.

Ambreiaj

Frana

Acceleratie



9

Principiul de design al acestuia poate fi observat in figura urmatoare:

D. Sistemul de conducere Acest sistem este format din:• Unitatea de Comanda;• joystick-ul de control amplasat pe volan;• sistemul de actionare al pedalelor;• sistemul de schimbare al vitezelor.

E. Modul de functionare al sistemului Dupa ce se porneste motorul, cutia de viteze se afla in modul „P” sau „N”. Dupa

aceea, sistemul va functiona exclusiv prin apasarea unuia dintre butoanele de pe

joystick, astfel:- se trece la modul „D” prin apasarea butonului B3;

B1

B2

B3



10

- se accelereaza prin apasarea butonului B1;- se franeaza prin apasarea butonului B2.

In continuare se vor prezenta blocurile care ne intereseaza din schema logica sicare reprezinta principiul de functionare al sistemului propus.

Principiul de functionare pentru schimbarea treptelor de viteze din treapta

inferioara in treapta superioara

%schimba vitezaPentru t = 0 la 5, repeta

S-amb = S-amb + F-amb(t)Citeste SzP-ambDaca SzP-amb = valmax, atunci

RepetaSdV(t) = SdV(t+1)

Poz(t) = Poz(t+1)Pana cand SzC(t)Altfel S-amb = S-amb + F-amb

SzT(t) = val SzT(t+1)SdV(t) = val Sdv(t+1)Daca SzC(t), atunci

RepetaS-acc = S-acc + F-accF-amb(t) = F-amb(t) – val-amb(t)S-amb = S-amb – F-amb(t)Pana cand (SzT(t) = val optima) si (SdV(t) = val optima)

Principiul de control al acceleratiei si franarii

Citeste sUCDaca sUC = D, atunci

Daca B1, atunci repeta%schimba viteza

altfel Citeste sUCDaca B2 atunci Repeta

S-fr = S-fr + F-fr

SdV(t) = SdV(t-1)Pana cand (SdV(t) = SdV(0)) si (SdV(t) = 0)Alfel Citeste sUC

Alfel Citeste sUC.

Pentru a putea termina aceasta lucrare, pe langa dezvoltarea partii de echipamentemecanice mai trebuiesc definite urmatoarele blocuri de program:

- schimbarea vitezei din treapta superioara in treapta inferioara;- modul de lucru al „macaralei” care misca schimbatorul de viteze;- eliminarea tuturor posibilelor erori.

Sistem de Conducere Adaptiva Pentru Persoanele Cu Dizabilitati Fizice

Documents