Différences entre versions de « Projets:Appui-tete motorisé »

De wikiup
Sauter à la navigation Sauter à la recherche
Ligne 211 : Ligne 211 :
  
 
[[File:rotule_usinee.jpg|400px]][[File:usinage_rotule.jpg|600px]]
 
[[File:rotule_usinee.jpg|400px]][[File:usinage_rotule.jpg|600px]]
 +
 +
===Étape 5 - Fabrication de la plaque de fixation de la rotule et des galets===
 +
 +
Fabriquer la plaque de fixation de la rotule avec une plieuse en se basant sur le fichier plaquerotule.stl.
 +
 +
Fabriquer les 4 galets (galets à réa de 5mm -le creux intérieur en largeur, et l’épaulement du réa de 2.5mm)
 +
Tourner en pom C (pom C=matériau plastique) les 4 galets de diamètre extérieur 15mm et 10mm en diamètre intérieur et les aléser pour les roulements qui viennent se loger aux deux extrémités.
 +
 +
[[Media:galet_perce.stl|Télécharger le fichier stl galet_perce]]
 +
 +
[[Media:plaquerotule.stl|Télécharger le fichier stl plaquerotule]]
 +
 +
[[File:galets.png|400px]] [[File:plaque_rotule.png|400px]]
 +
 +
Les galets ont été tournés un peu dissymétriquement, il faut les mettre tous dans le même sens pour le montage. La plaque a les trous du haut taraudés, ainsi il faut commencer le montage par les vis du haut, puis ajuster avec celles du bas, sans taraudage elles permettent un certain jeu.
 +
 +
Afin de permettre le bon fonctionnement des roulements, il ne faut pas trop serrer les vis (une entretoise peut être nécessaire si besoin).
 +
 +
===Étape 6 - Impression des pièces en 3D (faire simulation temps d'impression dans Cura)===
 +
 +
Imprimer l’ensemble des pièces situées dans le dossier « STL/A imprimer »
 +
* Matériau du filament : de préférence ABS ou PLA
 +
* Paramétrage sur Cura : Densité : 90 % de remplissage, qualité 0.2.
 +
 +
Il s'agit d'imprimer les butées, le support moteur, le support à capteur de fin de course et le capot protecteur
 +
 +
[[Media:butees.stl|Télécharger le fichier butees.stl]]
 +
 +
[[Media:capot.stl|Télécharger le fichier capot.stl]]
 +
 +
[[Media:support_capteurs_fin_course.stl|Télécharger le fichier capteurs_fin_course.stl]]
 +
 +
[[Media:support_moteur.stl|Télécharger le fichier support_moteur.stl]]
 +
 +
[[File:support_moteur.png|400px]] [[File:butees.png|400px]] [[File:capot_brosse.jpg|400px]] [[File:support_capteurs_fin_course.png|400px]]
 +
 +
===Étape 7 - Réalisation du circuit électronique===
 +
Composants nécessaires:
 +
 +
 +
*Arduino-NANO
 +
*resistance-1K
 +
*micro-switch
 +
*nema17-42SHD0228
 +
*veroboard
 +
*batterie-12V
 +
*carte-big-easy-driver
 +
___________________________________
 +
*PCB (auquel il faut ajouter le circuit on/off )
 +
*Fichier arduino (code)
 +
 +
[[Media:code.zip|Télécharger le code]]
 +
 +
Réaliser ou faire fabriquer le circuit imprimé en vous référant au schema et PCB (Appuiteteschemav1.2.jpg, appui-tete-PCBv1.2.png) ci-dessous.
 +
 +
[[File:Appui_tete_schema_v1.2.jpg|850px]] [[File:appui-tete-PCB_v1.2.png|800px]]
 +
 +
Téléverser le code sur la carte Arduino.
 +
 +
<pre>
 +
#include "cli.h"
 +
#include "config.h"
 +
 +
 +
#include "command.h"
 +
 +
 +
// task definition for periodic scheduling 1ms
 +
//void motorControl(Task* me);
 +
//Task schedule (1, motorControl);
 +
 +
 +
 +
void setup() {
 +
 +
  // intialize command
 +
  cli_open ();
 +
 
 +
  // initialize motor
 +
  load_config ();
 +
  get_stepper()->setMaxSpeed (get_speed());
 +
  get_stepper()->setAcceleration (get_accel());
 +
  // initialize led
 +
  pinMode(LED, OUTPUT);
 +
  digitalWrite (LED, LOW);
 +
 +
  // initialize buttons
 +
  pinMode(BTN_RIGHT, INPUT);
 +
  pinMode(BTN_LEFT, INPUT);
 +
 +
  // stepper microstep
 +
  pinMode (MOTOR_MS1, OUTPUT),
 +
  pinMode (MOTOR_MS2, OUTPUT);
 +
  digitalWrite (MOTOR_MS1, LOW); // todo place config in config.h
 +
  digitalWrite (MOTOR_MS2, LOW);
 +
 +
  //endstop
 +
  pinMode (ENDSTOP_LEFT, INPUT),
 +
  pinMode (ENDSTOP_RIGHT, INPUT);
 +
 
 +
 
 +
  // run scheduler
 +
  //SoftTimer.add(&schedule);
 +
 +
}
 +
 +
// function :SensorLeft
 +
//
 +
// Description :
 +
// return te logic state of the left sensor
 +
//
 +
// Return :
 +
// true if the left sensor is active. Otherwise false
 +
boolean SensorLeft ()
 +
{
 +
  if (get_force_left () > 0)
 +
    return (true);
 +
  return (digitalRead (BTN_LEFT)== BTN_LEFT_ACTIVE_STATE ? true : false);
 +
}
 +
 +
// function :SensorRight
 +
//
 +
// Description :
 +
// return te logic state of the right sensor
 +
//
 +
// Return :
 +
// true if the right sensor is active. Otherwise false
 +
boolean SensorRight()
 +
{
 +
  if (get_force_right () > 0)
 +
    return (true);
 +
  return (digitalRead (BTN_RIGHT) == BTN_RIGHT_ACTIVE_STATE ? true : false);
 +
}
 +
 +
// function :EndStopLeft
 +
//
 +
// Description :
 +
// return the logic state of the left endstop sensor
 +
//
 +
// Return :
 +
// true if the left endstop is active. Otherwise false
 +
boolean EndStopLeft ()
 +
{
 +
  return (digitalRead (ENDSTOP_LEFT) == ENDSTOP_LEFT_STATE ? true : false);
 +
}
 +
 +
// function :EndStopRight
 +
//
 +
// Description :
 +
// return the logic state of the right endstop sensor
 +
//
 +
// Return :
 +
// true if the right endstop is active. Otherwise false
 +
boolean EndStopRight ()
 +
{
 +
  return (digitalRead (ENDSTOP_RIGHT) == ENDSTOP_RIGHT_STATE ?  true : false);
 +
}
 +
 +
int RIGHT_MOVE = 1;
 +
int LEFT_MOVE = -1;
 +
int STOP_MOVE = 0;
 +
 +
//void turnOn(Task* me)
 +
//{
 +
 +
//}
 +
 +
 +
// Function: motorControl
 +
//
 +
// Description :
 +
// The function is called every 1 ms. check command sensor and enstop and control the motor
 +
//
 +
//
 +
//void motorControl(Task* me)
 +
void loop ()
 +
{
 +
  AccelStepper *pstepper = get_stepper ();
 +
 
 +
  // put your main code here, to run repeatedly:
 +
 +
  int step = 0;
 +
  // decide move
 +
  int move = STOP_MOVE;
 +
 +
  boolean right = SensorRight ();
 +
  boolean left = SensorLeft ();
 +
 
 +
  boolean endl = EndStopLeft ();
 +
  boolean endr = EndStopRight ();
 +
 +
 +
 
 +
if (endr || endl)
 +
  digitalWrite (LED, HIGH);
 +
  else
 +
  digitalWrite (LED,LOW);
 +
 +
//endr = false;
 +
//endl=false;
 +
  if (right == left)
 +
  {
 +
    move = STOP_MOVE;
 +
   
 +
    //digitalWrite(LED, LOW);
 +
  }
 +
  else if (right==true)
 +
  {
 +
    if (endr)
 +
    {
 +
      move=STOP_MOVE;
 +
    }
 +
    else
 +
    {
 +
      move = RIGHT_MOVE;
 +
      pstepper->move (20000);
 +
      //digitalWrite(LED, HIGH);
 +
    }
 +
  }
 +
  else if (left == true)
 +
  {
 +
    if (endl)
 +
    {
 +
      move=STOP_MOVE;
 +
    }
 +
    else
 +
    {
 +
      move = LEFT_MOVE;
 +
      pstepper->move(-20000);
 +
      //digitalWrite(LED, HIGH);
 +
    }
 +
  }
 +
 +
  // motor control
 +
  if (move != STOP_MOVE)
 +
  {
 +
    pstepper->run();
 +
  }
 +
  else
 +
  {
 +
    //stepper1.disableOutputs();
 +
    pstepper->setSpeed(0);
 +
    pstepper->setCurrentPosition (0);
 +
  }
 +
 +
  // process command
 +
  CLI.process();
 +
}
 +
</pre>
 +
 +
La carte arduino est alimentée en 5V depuis la sortie 5V de la carte easy driver. Raccorder le 24V du PCB aux batteries du fauteuil (voir Schema_batterie.jpg).
 +
 +
Ajouter le circuit interrupteur ON/OFF led en image ci-contre afin de pouvoir éteindre le dispositif et ne pas consommer de batterie pour rien :)
 +
 +
[[File:interrupteur_on_off_led.png|400px]]
 +
 +
[[File:Schema_batterie 1.jpg|400px]]
 +
 +
===Étape 8 - Mise en place du circuit dans le boîtier du circuit électronique===
 +
 +
Composant nécessaire:
 +
 +
*boitier-derivation-electrique
 +
 +
Positionner le circuit dans le boitier de dérivation électrique étanche dont voici la référence :
 +
https://www.leroymerlin.fr/v3/p/produits/boite-de-derivation-etanche-en-saillie-debflex-8-entrees-e29160
 +
 +
Ce boitier sera fixé à l'arrière du fauteuil.
 +
 +
===Étape 9 - Assemblage du bouton ou système choisi pour commander l'appui-tête rotatif===
 +
 +
Assembler le bouton en se référant au schéma.
 +
Prévoir une longueur de câble suffisamment longue pour le relier au PCB situé dans le boîtier qui a été fixé à l’arrière du fauteuil.
 +
 +
===Étape 10 - Fixation de la poulie GT2 bore 5 sur moteur NEMA17 (ajouter ref vis)===
 +
 +
Composants nécessaires:
 +
 +
*poulie-GT2-bore5-20dents
 +
*nema17
 +
 +
Enfiler la poulie la poulie GT2 bore (trou) 5 20 dents sur l'axe du moteur Nema17. Puis la fixer avec les deux vis sans tête de blocage de la poulie.
 +
 +
Se référer à l'image du schéma global.
 +
  
  

Version du 29 mars 2021 à 10:45

Vue legendee.png

Description du projet

Créer un support à bas-coût permettant de soutenir et faire pivoter la tête d’une personne dont l’insuffisance musculaire au niveau du cou ne lui permet ni un soutien ni une rotation naturelle de gauche à droite (la rotation n’étant pas impossible articulairement mais uniquement musculairement). Mathilde ne souhaite pas un énième bouton de télécommande pour le contrôle de cette fonctionnalité car elle en a déjà beaucoup et ne peut pas toujours y accéder selon les circonstances.

Cahier des charges

Le dispositif doit :

  • supporter le poids de la tête,
  • permettre une rotation de 30° à gauche, 30° à droite,
  • être piloté électroniquement à la demande,
  • supporter un usage quotidien en toutes conditions (vibrations, humidité, chaleur,...)
  • être suffisamment hermétique pour ne pas que les cheveux se prennent dans le mécanisme
  • être résistant aux intempéries
  • prendre en compte le fait que Mathilde va être équipée d'un nouveau fauteuil

Analyse de l'existant

Cette solution existe seulement en non électrifiée dans le commerce.

La solution suivante a été testée et convient à Mathilde, excepté le manque d'aide électrique. http://www.medifab.co.nz/products/wheelchair-seating/axion-rotary-interface-wheelchair-headrests

Support tete rotatif commerce.gif

Exemple d'interface rotative du commerce : https://media.wix.com/ugd/3c5a2b_070f4373519443e69189391e8c695b87.pdf

Détails sur le mécanisme de roulements http://ot-sieber.ch/wp-content/uploads/2016/03/DSC_0052_3-180x180.jpg

Equipe (Porteur de projet et contributeurs)

  • Porteurs du projet :

Mathilde Fuchs

  • Concepteurs/contributeurs :

Philippe Pacotte, Stéphane Godin, André Bécot, Jean-Pierre Legrand, Yves Le Chevalier, Christian Fromentin, Danke, Francis Esnault, Jean-François Duguest, Brice Besançon, Yohann Véron,

  • Animateur (coordinateur du projet)

Delphine Bézier

  • Fabmanager référent

Delphine Bézier

  • Responsable de documentation

Matériel nécessaire

# Composant Quantité
1 Arduino-NANO 1
2 resistance-1K 4
3 micro-switch 4
4 nema17-42SHD0228 1
5 veroboard 1
6 batterie-12V 2
7 carte-big-easy-driver 1
8 boitier-derivation-electrique 1
9 poulie-GT2-bore5-20dents 1
10 nema17 1
11 vis-M3-12 2
12 roulement-F624ZZ 4
13 rondelles 4
14 fil-de-cablage-monobrin-0.2 1
15 vis CHc-M2X16 2
16 ecrous-M2 2
17 vis CHc-M3x14 2
18 ecrous-nylstop-M3 4
19 vis-CHc-M5X35 1
20 ecrou-nylstop 1
21 vis-CHc-M5X15 1
22 rondelle 1
23 vis-M3 2

Outils nécessaires

Coût

Délai estimé

Fichiers source

Télécharger le code

Télécharger les documents

Télécharger les images

Télécharger les modèles 3D (STL)

Etapes de fabrication pas à pas

Étape 1 - Vue légendée du prototype final

Vue legendee.png Vue legendee2.png

Étape 2 - Fabrication de la pièce de liaison entre rail et support réglable de l'appui-tête du fauteuil

La pièce de liaison entre le rail et le support réglable de l'appui-tête fixé sur le fauteuil a été réalisé à partir de trois fers plats soudés entre eux. Se référer au fichier "piece entre rail et fauteuil.stl"

Télécharger le fichier stl support entre rail et fauteuil

Piece entre rail et fauteuil.pngCotes piece liaison rail support appui-tete.png

Étape 3 - Fabrication du rail

Pour fabriquer le rail , prendre la plaque d'aluminium 4G (voir image pour les côtes) et ajuster la courbe à la ceintreuse comme sur le fichier STL. IL est éventuellement possible de faire un gabarit en carton ou imprimé en 3D pour vérifier et ajuster la courbe.

Voir la manipulation en vidéo ici :

https://youtu.be/oLzzKH7SkhM

https://youtu.be/36KCF7G6KE4

https://youtu.be/mCTa5f2ztH4

Percer ensuite des trous et les filter pour les butées de fin de course dont la position est à ajuster selon le degré de mouvement voulu ou l'angle de rotation de la tête qui doit rester confortable pour l'usager

Télécharger le fichier stl rail

Dimensions rail.png Rail ceintreuse.png

Étape 4 - Fabrication de la rotule

En fonction de l’appui-tête de la personne, il faudra ajuster la taille de la rotule. Si le modèle correspond à celui-ci rapprochez-vous d’un tourneur pour la réaliser en aluminium 4G suivant le modèle STL (rotule.stl) . Il faudra ensuite la percer et filter (pour une vis CHc-M5X15)pour permettre sa fixation. Attention ajout d’un ergo en acier sur l’embase de la rotule parallèle à la vis et qui va également sur le sur le support de la rotule pour éviter que la rotule tourne sur elle-même.

Télécharger le fichier stl rotule model

Rotule 1.png

Rotule usinee.jpgUsinage rotule.jpg

Étape 5 - Fabrication de la plaque de fixation de la rotule et des galets

Fabriquer la plaque de fixation de la rotule avec une plieuse en se basant sur le fichier plaquerotule.stl.

Fabriquer les 4 galets (galets à réa de 5mm -le creux intérieur en largeur, et l’épaulement du réa de 2.5mm) Tourner en pom C (pom C=matériau plastique) les 4 galets de diamètre extérieur 15mm et 10mm en diamètre intérieur et les aléser pour les roulements qui viennent se loger aux deux extrémités.

Télécharger le fichier stl galet_perce

Télécharger le fichier stl plaquerotule

Galets.png Plaque rotule.png

Les galets ont été tournés un peu dissymétriquement, il faut les mettre tous dans le même sens pour le montage. La plaque a les trous du haut taraudés, ainsi il faut commencer le montage par les vis du haut, puis ajuster avec celles du bas, sans taraudage elles permettent un certain jeu.

Afin de permettre le bon fonctionnement des roulements, il ne faut pas trop serrer les vis (une entretoise peut être nécessaire si besoin).

Étape 6 - Impression des pièces en 3D (faire simulation temps d'impression dans Cura)

Imprimer l’ensemble des pièces situées dans le dossier « STL/A imprimer »

  • Matériau du filament : de préférence ABS ou PLA
  • Paramétrage sur Cura : Densité : 90 % de remplissage, qualité 0.2.

Il s'agit d'imprimer les butées, le support moteur, le support à capteur de fin de course et le capot protecteur

Télécharger le fichier butees.stl

Télécharger le fichier capot.stl

Télécharger le fichier capteurs_fin_course.stl

Télécharger le fichier support_moteur.stl

Support moteur.png Butees.png Capot brosse.jpg Support capteurs fin course.png

Étape 7 - Réalisation du circuit électronique

Composants nécessaires:


  • Arduino-NANO
  • resistance-1K
  • micro-switch
  • nema17-42SHD0228
  • veroboard
  • batterie-12V
  • carte-big-easy-driver

___________________________________

  • PCB (auquel il faut ajouter le circuit on/off )
  • Fichier arduino (code)

Télécharger le code

Réaliser ou faire fabriquer le circuit imprimé en vous référant au schema et PCB (Appuiteteschemav1.2.jpg, appui-tete-PCBv1.2.png) ci-dessous.

Appui tete schema v1.2.jpg Appui-tete-PCB v1.2.png

Téléverser le code sur la carte Arduino. 

#include "cli.h"
#include "config.h"


#include "command.h"


// task definition for periodic scheduling 1ms
//void motorControl(Task* me);
//Task schedule (1, motorControl);



void setup() {

  // intialize command
  cli_open ();
  
  // initialize motor
  load_config ();
  get_stepper()->setMaxSpeed (get_speed());
  get_stepper()->setAcceleration (get_accel());
  // initialize led
  pinMode(LED, OUTPUT);
  digitalWrite (LED, LOW);

  // initialize buttons
  pinMode(BTN_RIGHT, INPUT);
  pinMode(BTN_LEFT, INPUT);

  // stepper microstep
  pinMode (MOTOR_MS1, OUTPUT),
  pinMode (MOTOR_MS2, OUTPUT);
  digitalWrite (MOTOR_MS1, LOW); // todo place config in config.h
  digitalWrite (MOTOR_MS2, LOW);

  //endstop
  pinMode (ENDSTOP_LEFT, INPUT),
  pinMode (ENDSTOP_RIGHT, INPUT);
  
  
  // run scheduler
  //SoftTimer.add(&schedule);

}

// function :SensorLeft
//
// Description :
// return te logic state of the left sensor
//
// Return :
// true if the left sensor is active. Otherwise false
boolean SensorLeft ()
{
  if (get_force_left () > 0)
    return (true);
  return (digitalRead (BTN_LEFT)== BTN_LEFT_ACTIVE_STATE ? true : false);
}

// function :SensorRight
//
// Description :
// return te logic state of the right sensor
//
// Return :
// true if the right sensor is active. Otherwise false
boolean SensorRight()
{
  if (get_force_right () > 0)
    return (true);
  return (digitalRead (BTN_RIGHT) == BTN_RIGHT_ACTIVE_STATE ? true : false);
}

// function :EndStopLeft
//
// Description :
// return the logic state of the left endstop sensor
//
// Return :
// true if the left endstop is active. Otherwise false
boolean EndStopLeft ()
{
  return (digitalRead (ENDSTOP_LEFT) == ENDSTOP_LEFT_STATE ? true : false); 
}

// function :EndStopRight
//
// Description :
// return the logic state of the right endstop sensor
//
// Return :
// true if the right endstop is active. Otherwise false
boolean EndStopRight ()
{
  return (digitalRead (ENDSTOP_RIGHT) == ENDSTOP_RIGHT_STATE ?  true : false); 
}

int RIGHT_MOVE = 1;
int LEFT_MOVE = -1;
int STOP_MOVE = 0;

//void turnOn(Task* me)
//{

//}


// Function: motorControl
//
// Description :
// The function is called every 1 ms. check command sensor and enstop and control the motor
//
// 
//void motorControl(Task* me)
void loop ()
{
  AccelStepper *pstepper = get_stepper ();
  
  // put your main code here, to run repeatedly:

  int step = 0;
  // decide move
  int move = STOP_MOVE;

  boolean right = SensorRight ();
  boolean left = SensorLeft ();
  
  boolean endl = EndStopLeft ();
  boolean endr = EndStopRight ();

 
  
 if (endr || endl)
  digitalWrite (LED, HIGH);
  else
  digitalWrite (LED,LOW);
 
 //endr = false;
 //endl=false;
  if (right == left)
  {
    move = STOP_MOVE;
    
    //digitalWrite(LED, LOW);
  }
  else if (right==true)
  {
    if (endr)
    {
      move=STOP_MOVE;
    }
    else
    {
      move = RIGHT_MOVE;
      pstepper->move (20000);
      //digitalWrite(LED, HIGH);
    }
  }
  else if (left == true)
  {
    if (endl)
    {
      move=STOP_MOVE;
    }
    else
    {
      move = LEFT_MOVE;
      pstepper->move(-20000);
      //digitalWrite(LED, HIGH);
    }
  }

  // motor control
  if (move != STOP_MOVE)
  {
    pstepper->run();
  }
  else
  {
    //stepper1.disableOutputs();
    pstepper->setSpeed(0);
    pstepper->setCurrentPosition (0);
  }

  // process command
   CLI.process();
}

La carte arduino est alimentée en 5V depuis la sortie 5V de la carte easy driver. Raccorder le 24V du PCB aux batteries du fauteuil (voir Schema_batterie.jpg).

Ajouter le circuit interrupteur ON/OFF led en image ci-contre afin de pouvoir éteindre le dispositif et ne pas consommer de batterie pour rien :)

Interrupteur on off led.png

Schema batterie 1.jpg

Étape 8 - Mise en place du circuit dans le boîtier du circuit électronique

Composant nécessaire:

  • boitier-derivation-electrique

Positionner le circuit dans le boitier de dérivation électrique étanche dont voici la référence : https://www.leroymerlin.fr/v3/p/produits/boite-de-derivation-etanche-en-saillie-debflex-8-entrees-e29160

Ce boitier sera fixé à l'arrière du fauteuil.

Étape 9 - Assemblage du bouton ou système choisi pour commander l'appui-tête rotatif

Assembler le bouton en se référant au schéma. Prévoir une longueur de câble suffisamment longue pour le relier au PCB situé dans le boîtier qui a été fixé à l’arrière du fauteuil.

Étape 10 - Fixation de la poulie GT2 bore 5 sur moteur NEMA17 (ajouter ref vis)

Composants nécessaires:

  • poulie-GT2-bore5-20dents
  • nema17

Enfiler la poulie la poulie GT2 bore (trou) 5 20 dents sur l'axe du moteur Nema17. Puis la fixer avec les deux vis sans tête de blocage de la poulie.

Se référer à l'image du schéma global.

Récupérée de « https://wikiup.myhumankit.org/index.php?title=Projets:Appui-tete_motorisé&oldid=17858 »