Diseño e implementación de un prototipo automatizado de silla de ruedas con propulsión eléctrica basada en tecnología de bajo coste.

Research work and technological advances have been evolving, allowing greater comfort for human beings; one of these advances is the trend of automation of traditional processes. This research project details the design and implementation of a prototype of a low-cost electric wheelchair capable of c...

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Autor principal: Cabrera Ordóñez, Xiomara Anahí (author)
Formato: bachelorThesis
Idioma:spa
Publicado em: 2023
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description Research work and technological advances have been evolving, allowing greater comfort for human beings; one of these advances is the trend of automation of traditional processes. This research project details the design and implementation of a prototype of a low-cost electric wheelchair capable of controlling movements to facilitate the independent and comfortable movement of people with physical disabilities, improving their autonomy and their relationships and raising their quality of life, in addition to contributing to the fulfillment of four of the seventeen Sustainable Development Goals. At a general level, we implemented this work in five phases, including information gathering, design, acquisition, implementation, and evaluation; therefore, we oriented the subcomponents of the prototype toward the deployment of the basic needs for its operation. For this reason, in the first instance, we conducted the corresponding research work based on the physical deficiencies affecting people at the level of their lower limbs and their respective assistive technologies, focusing specifically on both manual and electric wheelchairs. Subsequently, we established the operating parameters of the wheelchair, which allowed us to select and size an electric propulsion system consisting of two brushless motors and a lithium-ion battery. We based the control and automation system on the programming of an Arduino controller board that works as the brain of the process and a joystick that allows the movements of the prototype facilitated by employing a program based on the operation requirements and other characteristics for its correct control and management. In the same way, for the assembly of all the power and control components, we designed and built a structure to allow easy assembly and maintenance in addition to providing flexibility, comfort, and safety to the user. Finally, once we implemented the different systems of the prototype, we proceeded to the validation of the design and operation specifications through field tests; in the same way, we made a financial analysis to know the costs involved in the implementation of the prototype and to verify the cost reduction concerning existing models in the market. Keywords: control systems, electric motors, physical disabilities, wheel chair.
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At a general level, we implemented this work in five phases, including information gathering, design, acquisition, implementation, and evaluation; therefore, we oriented the subcomponents of the prototype toward the deployment of the basic needs for its operation. For this reason, in the first instance, we conducted the corresponding research work based on the physical deficiencies affecting people at the level of their lower limbs and their respective assistive technologies, focusing specifically on both manual and electric wheelchairs. Subsequently, we established the operating parameters of the wheelchair, which allowed us to select and size an electric propulsion system consisting of two brushless motors and a lithium-ion battery. We based the control and automation system on the programming of an Arduino controller board that works as the brain of the process and a joystick that allows the movements of the prototype facilitated by employing a program based on the operation requirements and other characteristics for its correct control and management. In the same way, for the assembly of all the power and control components, we designed and built a structure to allow easy assembly and maintenance in addition to providing flexibility, comfort, and safety to the user. Finally, once we implemented the different systems of the prototype, we proceeded to the validation of the design and operation specifications through field tests; in the same way, we made a financial analysis to know the costs involved in the implementation of the prototype and to verify the cost reduction concerning existing models in the market. Keywords: control systems, electric motors, physical disabilities, wheel chair.La investigación, así como los avances tecnológicos, han ido evolucionando permitiendo mayor comodidad para el ser humano, uno de estos avances es la tendencia de automatización de procesos tradicionales. En el presente proyecto de investigación se detalla el diseño e implementación de un prototipo de silla de ruedas eléctrica de bajo coste, capaz de controlar los movimientos para facilitar el desplazamiento de forma independiente y cómoda de las personas con discapacidad física mejorando su autonomía personal, sus relaciones y elevando su calidad de vida, además de aportar al cumplimiento de cuatro de los diecisiete Objetivos de Desarrollo Sostenible. A nivel general, el presente trabajo se realizó a partir de cinco fases donde consta le levantamiento de información, diseño, adquisición, implementación y evaluación; por lo que, los componentes del prototipo se guiaron referente al cumplimiento de las necesidades elementales para su funcionamiento. Por tal motivo, en primera instancia, se realizó las investigaciones correspondientes en base a las deficiencias físicas que afectan a las personas a nivel de los miembros inferiores, sus respectivas tecnologías de apoyo, enfocándonos particularmente en las sillas de ruedas tanto manuales como eléctricas. Posteriormente, se estableció los parámetros de operación de la silla de ruedas, los cuales nos permitieron dimensionar y seleccionar un sistema de propulsión eléctrica que consta de dos motores sin escobillas y de una batería de iones de litio. El sistema de control y automatización se basa en la programación de una tarjeta controladora Arduino que funciona como el cerebro del proceso y una palanca de mando que permite facilitar los movimientos del prototipo mediante un programa con base en los requerimientos de operación y demás características para su correcto control y manejo. De la misma forma, para el ensamble de todos los componentes de fuerza y control se diseñó y construyó una estructura en función de permitir un fácil montaje y mantenimiento, además de brindar flexibilidad, comodidad y seguridad al usuario. Finalmente, una vez implementado los diferentes sistemas del prototipo se procede a la validación de las especificaciones planteadas de diseño y funcionamiento mediante pruebas de campo; de la misma manera, se realizó un análisis financiero para conocer los costos involucrados en la implementación del prototipo y verificar la reducción de costos con respecto a modelos existentes en el mercado. Palabras claves: sistemas de control, motores eléctricos, discapacidad física, silla de ruedas.Universidad Nacional de LojaCampoverde Ramírez, Christian Hernán2023-01-11T20:07:50Z2023-01-11T20:07:50Z2023-01-11info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesis133 p.application/pdfhttps://dspace.unl.edu.ec/jspui/handle/123456789/26051spahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/ec/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositorio Universidad Nacional de Lojainstname:Universidad Nacional de Lojainstacron:UNL2025-05-02T17:18:07Zoai:dspace.unl.edu.ec:123456789/26051Institucionalhttps://dspace.unl.edu.ec/Universidad públicahttps://unl.edu.ec/https://dspace.unl.edu.ec/oaiEcuador***opendoar:02025-05-02T17:18:07falseInstitucionalhttps://dspace.unl.edu.ec/Universidad públicahttps://unl.edu.ec/https://dspace.unl.edu.ec/oai*Ecuador***opendoar:02025-05-02T17:18:07Repositorio Universidad Nacional de Loja - Universidad Nacional de Lojafalse
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