Projet mécatronique chaise roulante

SOMMAIRE

• Présentation et situation du projet dans son environnement

• Contexte de réalisation

• Ressource mis à disposition

• Disponibilité des équipements

• Cahier des charges –Expression du besoin

• Spécifications

• Planification

• Répartition des fonctions ou cas d’utilisation par étudiant

• Contraintes de réalisation

• Algorigrammes de tests des différents modules et des modes demandés

• Exploitation Pédagogique –Compétences terminales évaluées

• Atteintes des objectifs du point de vue client

• Conclusion

1 PRESENTATION DU PROJET ET DE SA SITUATION DANS SON ENVIRONNEMENT

Dans le cadre de nos études, nous avons dû en équipe réaliser une maquette réduite d’un fauteuil roulant pour augmenter l’autonomie d’une personne à mobilité réduite.

Se déplacer est quelque chose de presque vital, en effet lorsque notre mobilité est réduite nous nécessitons obligatoirement une aide extérieure pour les tâches quotidienne telle que faire les courses, se doucher etc. Cependant, aujourd’hui en France 1,5% de la population est considérée comme handicapé moteur. On estime que 370 000 personnes utilisent un fauteuil roulant. Cela demandera donc énormément de personnel et d’argent. Même si l’on ne possède pas de données exactes ce problème existe depuis bien longtemps, il a donc fallu trouver une solution pour que ces personnes deviennent plus autonomes et puissent enfin se déplacer seules et partout et cela avec un effort moindre. C’est pour cette raison que nous avons retrouvé des traces de fauteuil roulant datant du 6eme siècle.

Avec la technologie de l’époque ils étaient évidements manuels. Plus tard, un horloger allemand paralysé invente en 1665 un fauteuil à trois roues, avec une manivelle sur la roue avant, c’est le début de la mécanisation des chaises roulantes.

De nos jours les fauteuils manuels existent toujours par exemple dans les hôpitaux pour transporter facilement des personnes malades ou blessées, s’il doit être utilisé avec une personne accompagnante en plus, ce sera un fauteuil de transfert.

Toutefois pour les personnes handicapées à vie, le fauteuil roulant électrique favorise l'autonomie, grâce à des commandes électroniques adaptées à leurs besoins. Un fauteuil roulant peut contribuer à favoriser une bonne santé mentale de l'utilisateur. Il existe déjà de nombreux modèles de fauteuils roulant électriques dans le commerce pour aider les gens à se déplacer avec la plus grande autonomie possible et à avoir la liberté de réaliser les activités de leur choix. C’est sur ce type de fauteuil plus élaboré que nous allons travailler.

2 RESSOURCES MIS A DISPOSITIONS

QUANTITÉ IMAGE

Carte Arduino UNO 1

La carte Arduino Uno est basée sur un ATMega328 cadencé à 16 MHz, ce qui représente la vitesse de l’horloge. Elle possède des ports permettant par exemple de se connecter à un ordinateur ou de s’alimenter.

Elle est dotée de 14 entrées/sorties (dont 6 fournissent la sortie PWM), de 6 entrées analogiques, d’un cristal à 16 MHz, d’une connexion USB, d’une prise jack d'alimentation, d’un en-tête ICSP et d’une fonction reset.

Shield Grove UNO 1

Ce circuit permet de connecter plusieurs moteurs ou composants à une carte Arduino UNO.

Module Bluetooth 1

Ce récepteur Bluetooth permet au fauteuil d’interagir avec le smartphone à l’aide de l’application AppInventor.

Module Joystick 1

Le joystick est un double potentiomètre.

On peut déplacer le joystick dans quatre directions différentes : à droite, à gauche, en haut et en bas, et selon deux axes : l’axe des X et l’axe des Y. Il est constitué de deux résistances qui varie de 0V à 5V selon la rotation du stick.

Les déplacements des axes donnent des tensions analogiques. Une variation de la tension dans l’axe X donne un déplacement vers la droite ou gauche, et une variation dans l’axe Y donne un déplacement vers l’avant ou l’arrière. Les sorties ValX et ValY du joystick sont reliées à des entrées analogiques respectivement A0 et A1. Le signal analogique des sorties du joystick est converti par la carte Arduino UNO en un signal numérique. Les valeurs sont codées sur 10 bits ce qui correspond à des valeurs entre 0 et 1023.

Capteur de distance ultrasons 2

Le capteur à ultrasons émet à intervalles réguliers de courtes impulsions sonores à haute fréquence. Ces impulsions se propagent dans l’air à la vitesse du son. Lorsqu’elles rencontrent un objet, elles se réfléchissent et reviennent sous forme d’écho au capteur. Celui-ci calcule alors la distance le séparant de la cible sur la base du temps écoulé entre l’émission du signal et la réception de l’écho. Le capteur de distance ultrasons fonctionne avec un émetteur de salves ultrasonores et un récepteur de salves ultrasonores. Il nous permet de détecter les obstacles dans notre projet.

Servo-Moteurs 2

Les servomoteurs sont des moteurs d’un type particulier permettant de faire tourner quelque chose jusqu’à une position bien précise et capable de maintenir cette position jusqu’à l’arrivée d’une nouvelle instruction.

Ici les servomoteurs que nous utilisons sont des servo-moteurs à rotation continue.

Ils génèrent une rotation de 180° et sont commandés à distance grâce à l’application AppInventor, au joystick ou à la télécommande infrarouge.

LCD 1

Un écran LCD est un écran à cristaux liquides qui filtre la lumière. Il est composé de deux plaques parallèles transparentes. Une fine couche de cristaux liquides est coincée entre ces plaques. Ces cristaux s'orientent lorsqu'ils sont traversés par du courant électrique pour ensuite produire des pixels. Cela permet la création d’écrans plats à faible consommation d'électricité.

Dans notre projet, on l’utilise pour afficher des messages d’alerte lorsque l’on se rapproche d’un obstacle.

Télécommande + récepteur infrarouge

1

Une diode émet des signaux en infrarouge pour transmettre un signal de télécommande codé, vers un récepteur infrarouge. La portée du signal est d'environ 10 mètres et nécessite une visibilité directe.

Quand on appuie sur un bouton de la télécommande, l’information est codée en binaire selon un protocole. Puis un circuit électronique à l’intérieur de la télécommande se charge de moduler cette information binaire pour transmettre des ondes sous forme d’impulsions.

Ensuite le signal est détecté par le récepteur infrarouge, puis le code binaire est transformé en signal électrique puis amplifié, filtré et numérisé pour restituer l’information binaire qui a été codée par la télécommande.

Logiciels utilisés : App Inventor et Arduino

Arduino est le logiciel qui nous a permis d’envoyer/recevoir des informations de la carte Arduino et ses composants. On a programmé dedans les servomoteurs, le joystick, les capteurs Ultrason, le capteur Infra rouge et sa télécommande et l’écran LCD. Nous avons également fait le lien entre l’application et la commande des servomoteurs.

L’application AppInventor nous permet de commander le fauteuil par smartphone (à l’aide du module Bluetooth) via un programme crée sous forme de blocs. Nous avons également réalisé l’interface smartphone de l’application via AppInventor.

3 CONTEXTE DE REALISATION

Ce projet a été réalisé en équipe de 5 à 6 personnes. Il a été précédé par 2 TP Arduino qui nous ont permis de nous familiariser avec la carte Arduino ainsi que les différents modules (joystick, capteur …) qui peuvent y être rattachés. Le projet se déroule sur 3 séances de 3h. A chaque séance, les équipes se divisent en sous-groupes pour se répartir sur les 3 parties qui composent le projet final : la programmation Arduino, le développement de l’application mobile sur APP INVENTOR, la conception et réalisation de la maquette du fauteuil. Chaque séance est accompagnée d’un travail préparatoire à rendre en début de séance.

4 CAHIER DES CHARGES – EXPRESSION DU BESOIN :

Le sujet du projet mécatronique nous impose de concevoir de manière complète un fauteuil roulant autonome pour