MÓDULO UNIVERSAL PARA CADEIRAS DE RODAS

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1 MÓDULO UNIVERSAL PARA CADEIRAS DE RODAS Alunos: André Bernardo Calou (9 ano do Ensino Fundamental) e Yves Gabriel Queiroz de Souza (9 ano do Ensino Fundamental) Colaboradores: Colégio Paraíso. Tutor: Rubenho Cunha de Morais. Professores Colaboradores: Jorge Raniere Silvério Candido e Ramon Felizardo da Costa Orientador: Rubenho Cunha de Morais. INSTITUIÇÃO DOS ALUNOS, COLABORADORES, TUTOR E PROFESSORES: COLÉGIO PARAÍSO. Endereço: Rua da Conceição, CEP: Juazeiro do Norte CE INSTITUIÇÃO DO ORIENTADOR: COLÉGIO PARAÍSO. Endereço: Rua da Conceição, CEP: Juazeiro do Norte CE RESUMO Com base em dados colhidos em 2010, cerca de 45,6 milhões de brasileiros têm pelo menos uma deficiência, segundo estudo do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE). Ao passar dos anos as tecnologias vem trazendo melhorias na qualidade de vida desses indivíduos. Então, tivemos a ideia de construímos um protótipo para cadeirantes, pois o uso constante de uma cadeira de rodas para sua locomoção é essencial, porém uma cadeira de rodas manual não dá a devida liberdade e não diminui o esforço físico em trechos longos. O custo de uma cadeira motorizada padrão é significativamente alto, tornando esse recurso muito pouco acessível para o público em geral, então construímos um módulo universal para cadeiras de rodas manuais, transformando a mesma em uma cadeira de rodas motorizada de forma simples, barata e de fácil encaixe sem o descarte da mesma, fazendo o custo/benefício ser mais otimizado. Palavras Chaves: Deficientes, cadeira motorizada e tecnologia. **Abstract: Based on data collected in 2010, about 45.6 million Brazilians have at least one disability, according to a study by the Brazilian Institute of Geography and Statistics (IBGE). Over the years technology has brought improvements in the quality of life of these individuals, so we had the idea of constructing a prototype for wheelchair users, since the constant use of a wheelchair for their locomotion is essential, but a manual wheelchair does not Freedom and does not decrease the physical effort in long stretches and the cost of a motorized chair is high, so we built a universal module for manual wheelchairs, turning it into a motorized wheelchair to form simple and easy to fit without the discard of the same. **Keywords: Disabled, motorized chair and technology. Mostra Nacional de Robótica (MNR) 1

2 INTRODUÇÃO Cerca de 1,3% da população brasileira tem algum tipo de deficiência física que prejudica muito suas atividades diárias e quando há deficiência locomotiva, há também uma necessidade de um auxílio ao tal deficiente, seja estrutural ou manual, então uma cadeira de rodas motorizada é um dos acessórios que ajuda nesse auxilio. Contudo, pesquisas referentes a tais cadeiras apontam que os preços não são viáveis a todos os necessitados. O fato desse tipo de tecnologia não ser acessível para todos os necessitados, abre um leque de possibilidades para otimizar esse preço e um acesso de forma rápida e prática. O módulo de cadeira de rodas em questão promete uma excelente relação de custo/benefício que seja de fácil acesso ao usuário, além de versatilidade e eficiência compatível a necessidade. Tal módulo irá aliar-se com uma cadeira de rodas comum, tornando-a motorizada com alguns simples sistemas de encaixe feitos com materiais acessíveis. Haverá também no projeto um sistema elétrico que possibilite a recarga da bateria usada na alimentação dos motores. Em relação ao controle, o usuário poderá mover a cadeira com um joystick posicionado próximo a suas mãos, que dará a liberdade de movimento com alguns simples movimentos. PROBLEMA Nem todas as pessoas com deficiência locomotiva têm condições de compra uma cadeira de rodas motorizada. O salário mínimo no valor de 937 reais recebido pelo brasileiro não oferece a oportunidade para comprar uma cadeira de rodas motorizada, que tem como um dos custos mais baratos de aproximadamente reais. E pela dificuldade financeira, torna-se inviável a compra da cadeira, sendo a cadeira de rodas manual a única escolha, porém, a mesma não oferece o devido conforto de agilidade necessário, tornando-se muito cansativo o seu uso, pelo grande esforço físico exigido. Em uma das pesquisas feitas, foi relatado os seguintes preços de cadeiras de rodas: Nome da cadeira rodas Marca Preço (Em reais) Cadeira de rodas motorizada EB 103 S Cadeira de rodas motorizadas SM1 Comfort 8.890,00 Seat Mobile 6.490,00 Cadeira de rodas motorizada B- 400 Cadeira de rodas motorizada Zenith M Ortomix Ottobock Ortomix 7.491, ,58 Percebe-se os preços extremamente elevados em relação ao salário mínimo, reforçando ainda mais a necessidade de otimizar o preço de peças e de fabricação deste item. Há também a questão do esforço físico que é necessário para a movimentação da cadeira de rodas, como por exemplo em idosos, onde a perda da eficiência muscular causada pelo envelhecimento torna ainda mais difícil o uso da cadeira de rodas padrão. OBJETIVO Transforma cadeira de rodas manual em cadeira de rodas motorizada. Redução de Custo. Possibilitar liberdade ao cadeirante Diminuir o esforço físico Melhorar o custo/benefício, valor menor em relação as cadeiras motorizadas. Deixar a cadeira de rodas manual prática, fácil de guardar e leve. Fácil manuseio. Facilitar o acesso Fácil encaixe Bom desempenho Boa durabilidade TRABALHO PROPOSTO O projeto é construir esse módulo por partes, central e bateria juntas, os outros módulos atuadores, esquerdo e direito que são controlados separadamente, onde todos os módulos deverão de forma prática e fácil se encaixar em qualquer cadeira de rodas Mostra Nacional de Robótica (MNR) 2

3 manual. A parte principal do módulo deverá ficar na parte de baixo da cadeira de rodas. Os motores ficarão encaixados nas rodas, onde o atrito será feito por borrachas que ficarão de um lado e de outro da roda. A caixa onde se encontrará a parte principal do módulo será feita de MDF, material de madeira utilizado em construções, na fabricação de móveis, entre outros. O Joystick ficará instalado na ponta de um dos braços de apoio e poderá ser encaixado nos dois braços, para atender a necessidade de canhotos e destros. A bateria poderá ser trocada ou recarregada, se for o caso de haver o material necessário. Para realizar os comandos do joystick, ele será ligado aos relés, que por sua vez será ligado ao Arduino, que será programado na sua própria plataforma, na linguagem de programação C++. Arduino, é uma plataforma de prototipagem eletrônica de hardware livre e de placa única, projetada com um microcontrolador Atmel AVR com suporte de entrada/saída embutido, uma linguagem de programação padrão, a qual tem origem em Wiring, e é essencialmente C/C++. C++ é uma linguagem de programação compilada multi-paradigma (seu suporte inclui linguagem imperativa, orientada a objetos e genérica) e de uso geral. A linguagem é considerada de médio nível, pois combina características de linguagens de alto e baixo nível. Desde os anos 1990 é uma das linguagens comerciais mais populares, sendo bastante usada também na academia por seu grande desempenho e base de utilizadores. O Módulo Relé é ideal para acionar uma lâmpada ou outra carga que exija até no máximo 10A contínuos utilizando o Arduino ou qualquer outro microcontrolador. Ele funciona exatamente como uma chave (interruptor). No borne cinza há 3 conexões: NA (Normalmente Aberto), C (Comum) e NF (Normalmente Fechado). O suporte para os motores estará localizado na parte de trás da cadeira. Será feita de ferro e ajustável tanto na vertical quanto na horizontal, para poder ser encaixada em qualquer modelo de cadeira. O suporte para o módulo central será uma chapa de madeira que irá segurar a caixa onde a mesma se localiza. O preço médio do módulo teve como base uma pesquisa feita em inúmeros sites com relação aos seus componentes. Nome dos componentes Menor preço encontrado (Em reais e com frete incluído) 2 Motores elétricos de vidro 67,80 Arduino Uno 41,90 Módulo Relé 4 canais 5v 18,90 Módulo de Joystick 30,90 Cano de Metalon de 1 metro 38,90 Tinta Lux 33,90 ColaTubo 9,16 Placa de acrílico 11,00 Preço de fabricação de peças < 30,00 MATERIAIS E MÉTODO Passos da criação do protótipo no laboratório prático de robótica Esboço do projeto (desenho a mão livre); Mostra Nacional de Robótica (MNR) 3

4 Modelagem 3D - Plataforma Google Sketchup 8 Pro; Montagem mecânica, motores com caixa de engrenagens; Componentes e construção do circuito eletrônico; Montagem e soldagem na prática; IDE do Arduino, Programação em C++ - A programação feita na IDE do arduino em linguagem C++ possibilita o controle do próprio arduino e ajuda a designar as funções dos módulos, como por exemplo o movimento do Joystick ligar um ou dois motores ao mesmo tempo em determinado sentido de rotação; Testes. Uma bateria de 12 volts\7 Ah; 2 motores de vidro elétricos (Podem ser encontrados em portas de carros); Algumas máquinas usadas na produção (Impressora 3D e cortadora a laser respectivamente); Mostra Nacional de Robótica (MNR) 4

5 Acrílico usado em algumas peças; Para cortar e medir os ferros necessários para fazer o suporte para os motores e o suporte para o módulo central, fomos a uma serraria.. RESULTADOS E DISCUSSÃO O primeiro problema foi encontrar algo que desse um bom atrito entre o material utilizado e a roda. A melhor opção encontrada foi utilizar uma borracha, pois não necessita de muito dinheiro e oferece com excelência o atrito. Outro empecilho foi definir a localização do módulo central, pois teria que ser um local de fácil encaixe e que mesmo assim fosse funcional em relação ao resto da estrutura. Os primeiros testes foram bem problemáticos, o módulo não estava respondendo aos comandos do Joystick por causa de mal contato, impedindo que haja a troca de informações. Após resolver todos esses problemas, foram obtidos bons resultados e um ótimo desempenho, devido aos motores de baixo custo que possuem grande potência em relação a energia que consome pouca energia. Além de ter um eficiente sistema de engrenagens que potencializa ainda mais o torque. Uma das fraquezas do módulo por completo é seus resultados em relação a pessoas com um peso mais elevado, ainda que o motor forneça 93 kg/cm (cada um) e o auxílio de força em função do sistema formado com a própria roda da cadeira de rodas ajude ainda mais no funcionamento, o módulo não se mostra tão eficiente em relação a essas pessoas. O módulo, por ser de baixo custo, tende a não ser tão potente em relação a concorrência (cadeiras de rodas motorizadas padrão) e também a resistência a impactos do sistema que é feito de material também de baixo custo. Para uma melhor eficácia do protótipo, o ideal era usar motores mais adequados a tal tarefa e uma estrutura mais robusta, contudo, tendo em vista a proposta original do projeto que era reduzir os valores, seria inviável o uso de materiais mais caros e de difícil acesso para o público alvo. O módulo não conseguirá expor resultados de maneira 100% funcional com usuários de pesos mais elevados, pelo motivo do material utilizado não ser o mais adequado, como citado anteriormente, porém, como este módulo ainda é um protótipo, tais problemas só poderão ser solucionados futuramente. Mostra Nacional de Robótica (MNR) 5

6 CONCLUSÃO O módulo para cadeira de rodas se mostrou promissor em relação ao custo, que foi bastante otimizado em relação a cadeiras de rodas motorizadas padrão, tendo como custo base aproximadamente 300 reais. A facilidade de instala-lo em uma cadeira de rodas comum também é notável, além de uma facilidade ao designar o movimento ao sistema elétrico. Uma das fraquezas dele é seu desempenho em relação a potência, pois tende a não ser tão potente em relação a concorrência (cadeiras de rodas motorizadas padrão) e também a resistência a impactos do sistema. Para uma melhor eficácia do protótipo, o ideal era usar motores mais adequados a tal tarefa e uma estrutura mais robusta, contudo, tendo em vista a proposta original do projeto que seria reduzir os valores, seria inviável o uso de materiais mais caros e de difícil acesso. O módulo não conseguirá expor resultados de maneira 100% funcional com usuários de pesos mais elevados, pelo motivo do material utilizado não ser o mais adequado, como citado anteriormente, porém, como este módulo ainda é um protótipo, tais problemas só poderão ser solucionados futuramente. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Livro digital: Inclusão e acessibilidade no turismo - Fernanda Zago. Evans,Martin / Noble,Joshua / Hochenbaum,Jordan. Arduino em Ação NOVATEC. Cavassani, Glauber. Google Sketchup Pro 8 - Ensino Prático e Didático, Editora Érica. - Conheça os tipos de cadeiras de rodas para diferentes deficiências. Simon Monk - Movimento Luz e Som com Arduino e Raspberry Pi Novatec. João Maurício Rosário Princípios de mecatrônica PEARSO. Links úteis - Porcentagem da população com deficiência física. - Dados do salário mínimo em Local de onde foi retirado as definições de Arduino e da linguagem de programação C++. Outros Links e materiais úteis Busca pelo preço das cadeiras de rodas motorizadas e sites utilizados nas pesquisas de preços dos materiais: (Data da pesquisa: 16/08/2017); (Data da pesquisa: 12/08/2017); (Data da pesquisa: 16/08/2017); (Data da pesquisa: 10/08/2017); - Local de onde foi retirado a definição de Módulo Relé; roboott.wordpress.com - Local de onde foi retirado a imagem do módulo de joystick; - Local de onde foi retirado a imagem do módulo relé; Mostra Nacional de Robótica (MNR) 6