Project duwondersteuning kinderwagen

Hallo allen,

voor een project van mijn opleiding ga ik samen met 2 anderen een duwondersteuning ontwerpen en ontwikkelen voor een kinderwagen.

nu zijn we bezig met het ontwerp voor de aandrijving en willen we de motor laten versnellen en vertragen door middel van een elektrisch systeem. het idee wat ik had is een accelerometer te koppelen aan een arduino om zo de veranderingen in de snelheid waar te nemen en deze veranderingen door te sturen naar een motorshield.

is deze oplossing uberhaupt wel mogelijk?
en is er misschien een andere goede oplossing?

alvast bedankt,

Marijn Vuijk
student Engineering HZ

Je zou eens kunnen kijken naar het Copenhagen Wheel, Dat is een fietswiel die alles, ook batterijen, intern heeft. Ik denk echter wel dat er een koppelsensor is.

Ik denk dat je iets moet maken naar de duwbeugel (duwmeter of gewoon een 'gashendel'. Geef je de wagen een zetje dan kan je met een accelerometer wel concluderen dat je iets moet gaan doen maar vervolgens moet je tegen de motor in gaan trekken om dan af te remmen. En als je een duwtje van de wind krijgt dan denkt de sensor dat je wil gaan rijden. Volgens mij kan het niet zonder een controller, tenzij je alleen berghelling wil ondersteuen.

Overigens: kinderwagen ondersteuning? Echt? Die goeie wagens wegen 3 kilo + kind + bagage is 10 kilo op luchtbandjes hooguit.

10 kilo totaal, lijkt wat krap genomen. een net geboren baby weegt een 3600 gram. voor ze zelfstandig kunnen lopen op een ongelijke ondergrond zit een kind al aan een 10 kilo. je kunt die waarden beter naar 15 of 17 kilo verhogen. evengoed een heel verschil tov een bejaarde van 90 kilo met rolstoel door het park duwen, eerst langs de bandenpomp scheelt heel wat van jouw energie :)

waar rook was, werkt nu iets niet meer

Alles is mogelijk, het is aan jullie om te bepalen of een bepaald systeem het gewenste effect zou hebben.

Mijn eerste gevoel op je voorstel was eigenlijk dat je geen flauw idee hebt hoe het systeem zou moeten reageren, wat de eigenschappen van de verschillende componenten zijn, en wat het gedrag zou zijn van het systeem dat je voorstelt. Dat bedoel ik niet denigrerend, vaststellen wat je wel en niet weet in een fundamentele eerste stap als je aan zo'n project begint. Als je op goed geluk een motor, motordriver, accu, microcontroller en een paar sensoren aan elkaar gaat knopen en denkt dat je rest "later, in de software" wel kunt oplossen, gaat het zeer waarschijnlijk niet goed komen.

Ik zou je aanraden om een beetje vooronderzoek te doen, en een pakket van eisen op te stellen. Wat is bijvoorbeeld de maximale snelheid? Hoeveel koppel en vermogen zou je nodig hebben? Hoe gedraagt een motor met zo'n motorregelaar zich eigenlijk in een dergelijke toepassing? Wat wil je met de informatie van de acceleratiesensor doen? Hoe groot zijn de acceleraties die je verwacht, en hoe nauwkeurig kun je die meten? Hoe nauwkeurig zou je ze moeten kunnen meten voor zo'n systeem?

Bedenk ook hoe het voor de gebruiker moet aanvoelen? Met een acceleratiesensor krijg ik het idee dat de gebruiker het ding moet versnellen, en dat de regelaar dan op een of andere manier moet bepalen of en hoeveel de motor zou moeten helpen. Wat zou er gebeuren als de gebruiker de rijdende kinderwagen loslaat, rijdt die dan eindeloos vooruit? Denk ook na over wat er zou kunnen gebeuren als iemand met zo'n kinderwagen bij een stoplicht staat te wachten, waarbij ze hem misschien wel loslaten, en door een of ander probleem met de elektronica of software zou het ding gaan rijden. Hoe zou je iets dergelijks kunnen beveiligen tegen gevaarlijke situaties die ontstaan bij defecten of storingen? Je zou daarvoor kunnen kijken naar FMEA (failure mode and effects analysis) en functional safety.

Nog een hele simpele vraag lijkt me hoe je het ding eigenlijk wilt aandrijven; als je bijvoorbeeld maar 1 achterwiel aandrijft zal het ding altijd scheef trekken, maar als je de achterwielen zou verbinden met een starre as, kan het ding bijna geen bochten meer maken. Een differentieel is al snel groot, duur, moeilijk te vinden in zo'n kleine maat, zit de gebruiker in de weg, etc. Hoe zou je dat op kunnen lossen?

@K7jz: schoolvraag...

Een manager is iemand die denkt dat negen vrouwen in één maand een kind kunnen maken

er is al veel vooronderzoek door ons gedaan, pakket van eisen/wensen is lang opgesteld. de kracht die uit de motor moet komen moet minimaal de helft zijn van wat normaal gesproken nodig zou zijn om de kinderwagen vooruit te duwen. hier is dus wel degelijk over nagedacht.

de motor die we hebben voor het prototype is een elektromotor uit een oude hitachi boormachine, ruim genoeg koppel en in laag toerental stand draait de motor met een perfect toeren gebied. namelijk tussen de 0 en 450 tpm, dit vertaald zich met de wieltjes die wij gebruiken in 0 tot 10.8 km/h wanneer deze niet belast is. deze snelheden komen dus prima overeen met de gemiddelde wandel/loop snelheid (tussen de 5 en 6 km/h).

ook over de plaatsing van de motor is nagedacht, de motor komt met een extra set wieltjes in het midden van de kinderwagen te hangen, zodat een differentieel ook niet nodig is.

over de veiligheid hebben we ook nagedacht, zo komen er 2 sensoren in de handvaten waarvan minimaal 1 ingedrukt moet zijn om de motor te kunnen laten bewegen.

er is dus wel degelijk nagedacht over de meeste aspecten alleen het zou nog mooier zijn als we een werkend systeem hebben die versnellingen en vertragingen detecteert en deze vertaald in een verandering van de snelheid van de motor.

aangezien zo iets met arduino waarschijnlijk goed te bereiken is zou ik daar graag wat advies over willen. vragen over aandrijvingen en accu's en dergelijke zal ik hier waarschijnlijk niet vragen omdat ik daarvoor ontwerpbegeleiders heb rond lopen die er ook veel vanaf weten.

Groeten,

Marijn Vuijk
student Engineering HZ

Je wilt de vertraging of versnelling meten, en dat vertalen naar de snelheid van de motor? Aangenomen dat het wieltje niet slipt, moet de motor altijd dezelfde snelheid hebben als de wagen, dus elke verandering van snelheid van de motor zou een versnelling of vertraging van de wagen veroorzaken.

Om de versnelling te meten is een acceleratiesensor niet perse de meest geschikte methode; je zou ook de snelheid van de motor kunnen meten, en daar de afgeleide van bepalen.

Ik denk dat je niet moet denken in snelheden en versnellingen, maar in krachten en koppels. Het lijkt me ook veel logischer om te proberen de input van de gebruiker te isoleren van andere verstoringen. Als je de versnelling zou gebruiken, zou het ding op een helling omlaag steeds harder gaan, als de gebruiker niet sterk genoeg is om hem tegen te houden.

Een manager is iemand die denkt dat negen vrouwen in één maand een kind kunnen maken

Ik heb hier een kinderwagen met inhoud. Als electronicus (met veel fantasie) is een dergelijk project uiteraard in mijn brein ontstaan. Aangezien de tijd me hiervoor ontbreekt houd ik me bij andere projecten, maar het idee is lachen.

Ik mag aannemen (...) dat je al enkele kilometers ervaring hebt met die dingen, anders is dit advies nr.1.
Wat mij dwars zat met die karren (we hebben er 3 en nog wat rijdend speelgoed met duwstangen enz) dat ze echt heel licht te duwen zijn, maar niet echt lekker soepeltjes rechtdoor willen als je ze met 1 hand wilt duwen. Dat laatste is voor mij gewenst, aangezien ik met 1,95 lengte en schoenmaat 46 die kar regelmatig onbedoeld een meter extra naar voren trap als ik er achter probbeer te lopen.
Ik heb zo'n vermoeden dat een tractieondersteuning ook een wat nerveus stuurgedrag kan veroorzaken. Iets wat ik ook ervaar bij het helling-af-crossen.

In jouw omschrijving mis ik toch enkele details/stukjes info. Kun je iets gedetaileerder omschrijven wat je met die versnellingsensor van plan bent? Registreren van voorwaartse versnelling? En dan? Positieve reaktie? Meekoppeling dus? Lijkt me een uitermate slecht plan. Heb je wel eens met zo'n electrisch ondersteunde pallettruck gelopen? Indien nee:eerst eens gaan doen. Dan zul je merken dat je jezelf aan de (in te stellen snelheid) aanpast. Dit is waarschijnlijk het beste uitgangspunt. Met een soort van 'knijpgas' op de duwstang. Geen gashendel zoals op de motorfiets, want als het ding van je wegrijdt, draai je 'm verder open, of je zou het juist 'andersom' moeten maken. Dat is dan weer tegennatuurlijk, dus gevaarlijk wanneer je af wilt remmen.

Maarre... zonder dollen... een paar goeie wandelkilometers met kar geven veel info. Denk aan de inhoud. Een kleine die wat van jouw aandacht vraagt en loop dan eens door een drukke stad met verkeer. Goeie kans dat je extra info krijgt..;-)

-edit- Ik typ langzaam genoeg, zodat Sparky gedetailleerder heeft kunnen omschrijven wat ik met die 'meekoppeling' bedoelde.

Helemaal mee eens.

@TS: met een paar schakelaars in de handvatten ben je er niet, wat de veiligheid betreft, maar daar kom je vanzelf achter als je een FMEA analyse zou doen. Heb je bijvoorbeeld enig idee wat een defecte motorregelaar voor gevolg zou hebben? Bij veel motorregelaars gaat de motor maximaal koppel leveren als ze uitbranden.

Een manager is iemand die denkt dat negen vrouwen in één maand een kind kunnen maken
EricP

mét CE

er is dus wel degelijk nagedacht over de meeste aspecten alleen het zou nog mooier zijn als we een werkend systeem hebben die versnellingen en vertragingen detecteert en deze vertaald in een verandering van de snelheid van de motor.

Detecteren wel correct vervoegen en vertalen niet. Het zal...

Maar... Ik denk dat je nog steeds niet door hebt wat het gevolg van die positive feedback is. Denk daar eerst eens over na. Het schijnt tegenwoordig in 'scenario's' te moeten (anders snapt men het niet meer), dus: wat gebeurt er als de wandelaar gaat versnellen en benader dat eens iteratief.

Verder denk ik dat je je blind staart op motor toerental. Ik denk dat motorkoppel interessanter is. Aangezien het een schoolvraag is: zoek eens uit wat (zowel electrisch als voor je voertuig) het verschil is tussen een constant (maar regelbaar) toerental en een constant (en ook hier regelbaar) koppel.

Voor de veiligheid: het idee van die schakelaars is goed, maar zoals Sparky terecht op merkt: je bent er niet. Je zult een apart fail-safe systeem nodig hebben waarvan de fail-modes bekend zijn / geforceerd worden. Aangezien dat los staat van de motordrive en de aansturing daarvan, kun je dat in deze context denk ik even vergeten, maar ook alleen in de context van je vraag hier.

Overigens wel een geinig project (zeker als dit een schoolopdracht is). Gezien de posts van de diverse forumleden, ga je er ook wat van leren :).