แขนกลคนพิการ version 2

สวัสดีครับ!
กลับมาพบกันอีกแล้วครับ หลังจากที่นำเสนอเรื่องราวการสอบ JLPT ไปได้ไม่นาน ก็จะขอเล่าอะไรที่มันเป็นสิ่งประดิษฐ์ๆ ต่อครับ Hot
ครั้งที่แล้วผมทิ้งท้ายว่า คราวนี้จะมาแบไต๋โปรเจคเรื่อง "รถเข็นไฟฟ้าปรับเอนนอนพับใส่ท้ายรถ taxi ได้" (ชื่อย๊าวยาว) 
แต่ติดปัญหาที่ว่า เมื่อวานซืนนี้ท่านรศ.ดร.มานะ ศรียุทธศักดิ์ ได้โทรมาพูดคุยกับผมตั้งแต่เช้าว่า จดสิทธิบัตรเจ้ารถเข็นตัวนั้นดีกว่า  
ทำให้ช่วงนี้ เลยยังไม่สามารถนำเรื่องราวของรถเข็นมาเสนอได้ฮะ เพราะต้องขอเวลาไปรวบรวมข้อมูลก่อน
 
อย่างไรก็ดี เพื่อไม่ให้ผิดนัด ไหนๆ ก็มาแล้ว วันนี้เลยขอนำเสนออีกโครงงานนึงที่ผมทำควบคู่ไปกะเจ้ารถเข็นไฟฟ้านั่น 
แขนกลคนพิการ version 2
สำหรับท่านที่เข้ามาเยี่ยมชม blog นี้เป็นครั้งแรก อาจจะงงว่า เฮ่ย มันมี version 1 ด้วยเหรอ??
ถ้าเป็นอย่างนั้น.. ก็ต้องรบกวนลิงค์กลับไปดู blog นี้ครับ แหะๆ Wink
หรือไปดูอีก blog ที่ผมส่งไปประกวดโครงการแบรนด์เจน2
 
จะว่าไปโปรเจคตระกูล "แขนกลคนพิการ" นี้ก็เป็นอะไรที่ทำกันยืดยาวเหมือนกันแฮะ
ประเด็นสมัยแรกเริ่มก็เกิดจากผมไปพบผู้ป่วยอัมพาตที่ห้องวิจัยไบโออิเล็คทรอนิกส์ แล้วเกิดความรู้สึกอยากทำอะไรซักอย่างเพื่อช่วยเหลือ
สุดท้ายก็มาลงเอยกลายเป็นแขนกลคนพิการรุ่นบุกเบิก ที่มีลักษณะคล้ายแขนมนุษย์ติดอยู่ด้านหลังเก้าอี้ผู้ป่วยฮะ
 
แต่หลังจากที่จบรายการแข่งขัน brand’sGen ผมก็วางโปรเจคนี้ไว้เฉยๆ ก่อน เพราะช่วงนั้นต้องเตรียมตัวสอบ JLPT
และหลังจากสอบเสร็จ พอเริ่มงาน Research Assistant ตามคำเชิญชวนของรศ.ดร.มานะ ผมก็มัวแต่ไปวุ่นทำโปรเจคอื่น
ทว่า.. อยู่มาวันนึงกลางเดือนมกราคม ระหว่างที่นั่งรถกลับจากไปดูงานที่โรงงานไทยวีล เพื่อทำโปรเจครถเข็น ก็มีโทรศัพท์มาหาผม
พอรับสาย พูดคุยสักพัก ก็ทราบว่าเป็นคุณเก๋ ผู้ป่วยอัมพาตที่ตอนนั้นมาที่แล็ปผมและผมเผอิญไปพบเข้า กลายเป็นแรงบันดาลใจ
คราวนี้ พี่เก๋ก็สอบถามถึงโปรเจคแขนกลรุ่นแรกนั้นว่า พอจะเอาไปใช้ที่บ้านเค้าได้หรือยัง
ซึ่ง.. เนื่องจากผมไม่ได้แตะแขนกลรุ่นนั้นมาสักพักแล้ว และช่วงที่ทำอยู่นั้นผมก็ยังรู้สึกว่ามีอะไรมากมายที่ยังควรจะทำต่อ
เลยตัดสินใจว่า จะทำแขนกลรุ่นใหม่ที่มีองศาเสรี (degree of freedom) ให้น้อยลง เพราะจะทำให้ขั้นตอนการใช้งานง่ายขึ้น
รวมไปถึงเหตุผลที่ว่า ผมมีเวลาเหลืออยู่ไทยอีกแค่ 2 เดือน ก่อนที่จะไปเรียนต่อ ดังนั้นต้องจบโปรเจคให้ทันด้วย
และนอกจากนี้ ผมก็ได้ข้อมูลมาใหม่ว่า ปรกติแล้วคุณเก๋ จะนอนอยู่บนเตียงมากกว่า 70% ของเวลาทั้งหมด
ทำให้การใช้ระบบสั่งงานด้วยหมวกนั้น อาจเหมาะสำหรับเวลาที่เค้าอยู่บนรถเข็นหรือเก้าอี้ เวลานั่งทำงานเท่านั้น
ดังนั้น ผมเลยต้องคิดระบบควบคุมแบบใหม่ ซึ่งน่าจะเอาไว้ใช้ระหว่างที่เขานอนอยู่ได้
ส่วนโจทย์เรื่องอุปกรณ์ที่จะเลือกใช้นั้น ก็มีขอบเขตว่า แขนกลตัวนี้จะใช้ในช่วงที่พ่อแม่เค้าออกไปนอกบ้าน
คือไม่มีใครอยู่คอยช่วยเหลือ 3 ชม. ทีนี้ถ้าเค้าอยากดื่มน้ำ เช็ดหน้า ดูทีวี หรือขยับแว่น ก็อยากมีแขนกลมาจัดการให้
ทั้งหมดนี้… เลยเป็นที่มาของโครงงานแขนกลคนพิการ Version 2 ที่ผมจะขอนำเสนอในครั้งนี้ครับ! Hot


 มาดูเรื่องระบบการควบคุมก่อนครับ อย่างที่ได้เรียนว่า ผู้ป่วยจะใช้เวลาส่วนใหญ่อยู่บนเตียง
ดังนั้นการออกแบบระบบควบคุมที่สามารถเอาไปใช้ได้เลยกับสภาพแวดล้อมของเขา จึงน่าจะเป็นทางเลือกที่ดีครับ
เอวังประการฉะนี้ รูปร่างหน้าตาระบบควบคุมเลยออกมาอย่างที่เห็นด้านล่าง
คือเป็นแท่นรูปตัว C วางสอดไว้ใต้หมอน อยู่ได้ด้วยแรงกดจากน้ำหนักศีรษะ แล้วอีกส่วนนึงก็โผล่ขึ้นมาด้านบนเพื่อครอบหัวไว้
และเมื่อหากต้องการเลิกใช้ ก็ให้ผู้ช่วยมาดึงเอาแท่นนี้ออกไป ก็จะเหลือแค่หมอนปรกติ จึงถือว่าง่ายมากเวลาติดตั้ง
ที่ข้างขมับทั้งสองก็จะมีแป้นสวิตซ์ซ้ายขวา เพื่อรับการสั่งงานด้วยการกด
ส่วนที่เห็นโค้งขึ้นมาสูงสุด ก็เป็นหน้าจอ LCD 16X2 เอาไว้แสดงเมนูที่จะให้เลือก แจ้งเตือนระดับแรงดันแบตเตอรี่ ฯลฯ
 
ถัดมาก็มาดูแขนกลบ้าง แขนกลนี้ตั้วอยู่บนแท่นเหล็กซึ่งปรับระดับได้ มีล้อเลื่อนที่ล็อคได้ ทำให้เคลื่อนย้ายได้สะดวก
ตำแหน่งตั้งแขนกล ก็อย่างที่เห็นในภาพว่าจะตั้งไว้ข้างเตียงด้านขวาของผู้ป่วย ระยะห่างจากผู้ป่วยประมาณ 1 เมตร
ในตำแหน่งเริ่มต้น ตัวแขนก็จะพับอยู่ดังในรูปด้านล่าง เพื่อไม่ให้เกะกะผู้ป่วย ยกเว้นเมื่อยามจะใช้งาน มันก็จะยืดออกมาเอง
ส่วนประกอบของแขนกลนี้ มีจุดหมุนอยู่ 3 จุด คือส่วนโคนที่ติดกับเสา ส่วนกลางแขน และจุดหมุนที่ติดกับกล่องสี่เหลี่ยม
ระยะยืดแขนสูงสุด จะสามารถยืดได้ 90 cm. วัดจากศก.เสาหลักถึงศก.เพลาจุดหมุนกล่อง ทำให้แขนกลนี้ยืดเข้าไปในเตียงได้สบายๆ
เมื่อพูดถึงขอบเขตการเอื้อมของแขนกล รุ่นนี้จะทำงานได้เฉพาะในแนวระบาบ ไม่สามารถเคลื่อนที่ขึ้นลงแนวตั้งได้
แต่ก็เพียงพอต่อการที่จะเอาขวดน้ำหรือผ้าเช็ดหน้าไปเสริฟให้ผู้ป่วยสามารถใช้งานได้ครับ
(เพื่อปรับความสูง ผมได้ทำร่องไว้ที่เสาเหล็ก เพื่อไขน็อตปรับระดับได้ในช่วง 60-110 cm ขึ้นกะความสูงเตียงผู้ป่วย)
สำหรับการสั่งงานนั้น ผมใช้นโยบายเดิมคือ motion recognition แบบเดียวกะแขนกลรุ่นแรก
เพียงแต่ว่า เมื่อขอบเขตการเคลื่อนไหวมันน้อยลง การสั่งงานก็เลยไม่ซับซ้อน ใช้เพียงการขยับศีรษะแค่แนวข้าง
ซ้าย-ขวา-ซ้าย หมายถึง ต้องการเลือกโหมดนี้
ขวา-ซ้าย-ขวา หมายถึง ต้องการกลับไปสู่โหมดก่อนหน้า
ซ้าย 1 ที หมายถึง ยืนยันสิ่งที่ต้องการจะเลือกเมื่อกี้
 
ชุดคำสั่งมีแค่นี้จริงๆ ครับ เรียกได้ว่าง่ายมาก ตัวอย่างการสั่งงานก็เช่น ถ้าต้องการให้เอาผ้าเช็ดหน้ามาส่ง…
1.ซ้าย-ขวา-ซ้าย (เปิดเครื่อง) 
>จอ LCD: ต้องการเปิดเครื่อง? กรุณากดยืนยันภายใน 5 วินาที
2.ซ้าย (กดยืนยัน)
>จอ LCD: กรุณาเลือกโหมดการทำงาน
3.ซ้ายๆ (เลื่อนไปจนเจอโหมดผ้าเช็ดหน้า)
4.ซ้าย-ขวา-ซ้าย (ต้องการเลือกผ้าเช็ดหน้า)
>จอ LCD: ต้องการใช้ผ้าเช็ดหน้า? กรุณากดยืนยันภายใน 5 วินาที
5.ซ้าย (กดยืนยัน)
>แขนกลขยับเอาผ้าเช็ดหน้ามาส่งที่ด้านหน้า
 
เอาล่ะครับ บรรยายเป็นตัวอักษรอ่านแล้วคงจะยังเห็นภาพไม่ชัด งั้นมาลองดูของจริงกันดีกว่าครับ!Hot

  

 
อย่างที่ได้เห็นในวีดีโอครับ ว่าแขนกลจะยังมีกระตุกๆ บ้าง สาเหตุเป็นเพราะแรงเสียดทานของแต่ละองศาการหมุนมันไม่เท่ากัน
ดังนั้นการเขียนโค้ด ผมเลยพยายามควบคุมให้แขนกลมีความเร็วที่คงที่ แต่ก็ทำได้เท่านี้ เนื่องจากช่อง A2D ที่ใช้มันแค่ 8 bit ไม่ละเอียด
ฟังแล้วงงๆ อยากได้ตัวอย่างโค้ดเหรอครับ? เอาไปเลย
ตัวแปร rad คือความเร็วเชิงมุมที่ต้องการ ส่วน k คือตัวจูนของระบบ I-controller ครับ
หลักการก็คือ ยิ่งความเร็วปัจจุบันของแขนมันต่างจากความเร็วที่ต้องการมาก ก็จะเพิ่มค่า pwm มาก แต่ถ้าต่างน้อยก็จะเพิ่มน้อย
เช่นกัน ถ้าความเร็วของแขนปัจจุบันมันเร็วกว่าความเร็วที่เราต้องการ แบบนี้อันตรายครับ เพราะอาจจะไปกระแทกผู้ป่วยได้
ผมเลยสั่งให้มอเตอร์หยุดทำงานทันทีเพื่อความปลอดภัยฮะ (ส่งผลให้ แขนกลจะกระตุกๆ เป็นช่วงๆ ในวีดีโอ แต่ก็ ok มัน safe นิครับ)

เข้าใจว่ามีหลายท่านเห็นโปรเจคนี้แล้วอยากทำมั่ง แต่ไม่รู้จะคุมมอเตอร์อย่างไร ไป search ดูส่วนใหญ่มีแต่หลักการ H-Bridge
ผมเลยขอมอบ schematic ระบบ H-Bridge ที่ผมใช้กับแขนกลทั้งสองรุ่นให้ไว้ ณ ตรงนี้แล้วกันครับ

อุปกรณ์ที่ผมใช้เป็น IC เบอร์มาตรฐานทั้งหมดฮะ หาซื้อได้ตามร้าน ES หรือ NPE ที่บ้านหม้อ
ตัว FET ที่ใช้ รับกระแสได้สูงสุด 23 A. (ส่วนของ IRF9540) ดังนั้นจะเอาวงจรนี้ไปขับสกุ๊ตเตอร์ไฟฟ้าก็ยังไหวครับ 

สุดท้ายนี้ ก็ยังไม่ทราบว่าผมจะสามารถนำเสนอโปรเจครถเข็นไฟฟ้าได้หรือไม่นะครับ เพราะขึ้นกะว่าจะต้องจดสิทธิบัตรหรือไม่
อีกทั้งผมก็จะเดินทางไปญี่ปุ่นอาทิตย์หน้าแล้ว ไม่รู้ว่าจะมีโอกาสนำเสนออะไรแบบนี้อีกรึเปล่า(อาจจะเปลี่ยนเป็นบล็อคแนะนำแฟชั่น Hot
แต่อย่างไรก็ดี หวังว่าทุกท่านคงได้รับประโยชน์จาก blog ที่ผ่านๆ มาไม่มากก็น้อยนะครับ
และผมก็ขอเป็นกำลังใจให้ พยายามต่อไปกับการทำสิ่งที่ตัวเองรัก หรือสิ่งที่คิดว่ามีประโยชน์ต่อสังคม
ยังไงก็พบกันโอกาสหน้าฮะ ซึ่งคงจะเป็นการอัพเดตจากต่างประเทศแล้วครับ!Wink
ขอบคุณที่ติดตามครับ!
 
 
This entry was posted in My Previous Projects. Bookmark the permalink.

3 Responses to แขนกลคนพิการ version 2

  1. tum021 says:

    พี่ครับ ขอคำปรึกษาหน่อย ผมจะทำโปรเจค มือกล แบบง่าย ๆแค่กำและแบมือได้
    อยากรู้ว่า ตรงข้อนิ้ว ใช้อะไรดีรหว่าง step moter กับ servo
    แล้วโครงของมือ จะออกแบบยังไงครับ ใช้วัสดุอะไร
    ครับ

    • gaprobot says:

      อันนี้เป็นแบบแรกที่ผมทำอ่ะ ใช้ servo moter ติดตรงผ่ามือเพื่อให้ขยับ บีบ-ปล่อย จับของที่เป็นลักษณะทรงกระบอกได้

      แต่ปัญหามันก็มีครับ คือมอเตอร์ servo พอเป็นตัวเล็กแรงก็จะน้อย แถมต้องป้อนไฟตลอดเพื่อบีบสิ่งของที่จะถือไว้ทำให้มอเตอร์อาจเสียไวเนื่องจากความร้อนและใช้งานเกิน rated torque ตอนหลังผมเลยเปลี่ยนมาใช้เป็นมอเตอร์ที่มีชุดเฟืองตัวหนอนติดมาด้วย (ซื้อที่บ้านหม้อพลาซ่าชั้น 2 ร้านณัฐกิจ ฟ้าใส โซนนั้นฮะ) ซึ่งก็ทำให้สามารถยกน้ำดื่มขวด 500 ml ได้เลยแหละ (อันนี้คือในเงื่อนไขว่า ต้องไปหาวัสดุมาบุฝ่ามือให้มีแรงเสียดทานหน่อยนะ) และเนื่องจากมอเตอร์ตัวหลังนั้นไม่มี feedback ก็เลยติด R Volume เข้าไปที่จุดหมุนเพื่อวัดองศาการกำด้วย
      วัสดุ: ใช้อลูมิเนียมแผ่น 5 มม.ครับ เอามือตัวเองนี่แหละทาบแล้วก็ลากเส้น พอเลื่อยเสร็จแล้วก็ตีๆ แต่งให้มันสวย

  2. nine says:

    ขอบคุณมากเลยคับพี่ ผมขออนุญาตินำแนวคิดของพี่มาต่อยอดทำโปรเจคต่อน่ะครับ
    อ่านบล๊อกของพี่แล้วผมรู้สึกมีกำลังใจขึ้นเยอะเลยคับ

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s