ชุดเชื่อมต่อควบคุมด้วยมอเตอร์ไฟฟ้าสำหรับควบคุมเก้าอี้ล้อเลื่อนไฟฟ้าด้วยศีรษะ

ชื่องานวิจัย/บทความ
ชุดเชื่อมต่อควบคุมด้วยมอเตอร์ไฟฟ้าสำหรับควบคุมเก้าอี้ล้อเลื่อนไฟฟ้าด้วยศีรษะ
แหล่งที่มา
เป็นอนุสิทธิบัตร ที่กำลังรอพิจารณาจากคณะกรรมการ โดย นายประพนธ์ จิตรกรียาน หน่วยปฏิบัติการวิจัยเทคโนโลยีการขับเคลื่อนและระบบอัติโนมัติ ศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ
วัตถุประสงค์
1. เพื่อใช้สำหรับผู้พิการที่ไม่สามารถใช้มือในการควบคุมการเคลื่อนที่ของเก้าอี้ล้อเลื่อนไฟฟ้าได้
2. เพื่อให้การควบคุมเก้าอี้ล้อเลื่อนไฟฟ้าจะเป็นแบบต่อเนื่องและความเร็วในการเคลื่อนที่จะสัมพันธ์โดยตรงกับการกดสวิตช์นั้นๆ สมรรถนะในการเคลื่อนที่ของเก้าอี้ล้อเลื่อนไฟฟ้าจะราบเรียบ
3. เพื่อไม่ให้เก้าอี้ล้อเลื่อนไฟฟ้ามีการกระชากตัวมากในขณะเริ่มเคลื่อนที่ ซึ่งจะมีผลโดยตรงกับเรื่องของความปลอดภัยของผู้ใช้งาน
4. เพื่อทำให้ต้นทุนของระบบดังกล่าวมีราคาที่ต่ำลง รวมทั้งการจะออกแบบให้เฉพาะเจาะจงสำหรับเก้าอี้ล้อเลื่อนไฟฟ้าและผู้ใช้งานแต่ละคนเป็นการเฉพาะ สามารถทำได้โดยง่าย
กลุ่มตัวอย่าง
สำหรับผู้ใช้เก้าอี้ล้อเลื่อนไฟฟ้าที่มีความพิการตั้งแต่ช่วงคอลงไป ไม่สามารถเคลื่อนไหวแขน ขา หรืออวัยวะใดๆได้ นอกจากศรีษะของผู้พิการเท่านั้น หรือ สำหรับคนไข้อัมพาตหรืออัมพฤกษ์ที่มีปัญหาจากการเจ็บป่วยของไขสันหลังและระบบประสาท หรือผู้สูงอายุที่ไม่สามารถที่จะควบคุมการเคลื่อนไหวของร่างกาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งอวัยวะที่ต่ำกว่าคอลงมา ไม่สามารถที่จะใช้มือในการควบคุม Joy stick เพื่อให้เคลื่อนที่อย่างละเอียดตามที่ต้องการได้
ขั้นตอนการวิจัย
ในการประดิษฐ์นี้นำเสนอชุดเชื่อมต่อที่ทำหน้าที่ในการเชื่อมต่อระหว่างชุดควบคุมด้วยศีรษะหรือทางคาง หรือด้วยการเป่าก็แล้วแต่ ที่เป็นแบบ Non-proportional Input Device แบบง่ายๆ กับชุดควบคุมของเก้าอี้ล้อเลื่อนไฟฟ้าที่ควบคุมการเคลื่อนที่ด้วย Joy stick โดยชุดเชื่อมต่อที่นำเสนอมีความยืดหยุ่นที่สามารถใช้ได้กับเก้าอี้ล้อเลื่อนไฟฟ้าที่มีจำหน่ายอย่างหลากหลายในท้องตลาดได้โดยง่าย โดยยังสามารถคงสมรรถนะในการควบคุมของชุดควบคุมเดิมๆที่ติดตั้งมากับเก้าอี้ล้อเลื่อนไฟฟ้าอย่างเต็มสมรรถนะ และเพิ่มเติมในเรื่องของความปลอดภัยโดยติดตั้งตัวตรวจจับวัตถุเพื่อช่วยในการตรวจสอบสิ่งกีดขวางเพื่อบอกวงจรควบคุมให้ทำการลดความเร็วโดยอัตโนมัติ เป็นการอำนวยความสะดวกให้ผู้ใช้งานอีกทางหนึ่ง
คำอธิบายรูปเขียนโดยย่อ
รูปที่ 1 โครงสร้างของระบบโดยรวม
รูปที่ 2 โครงสร้างของชุดสวิตช์ควบคุมด้วยศีรษะ
รูปที่ 3 ชุดกลไกของชุดเชื่อมต่อควบคุมด้วยมอเตอร์ไฟฟ้าสำหรับควบคุมเก้าอี้ล้อเลื่อนไฟฟ้าด้วยศีรษะ
รูปที่ 4 ชุดเชื่อมต่อควบคุมด้วยมอเตอร์ไฟฟ้าสำหรับควบคุมเก้าอี้ล้อเลื่อนไฟฟ้าด้วยศีรษะ ที่ติดตั้งอยู่กับตัวรถเดิม

ผลการวิจัย
จากวิธีการและวงจรชุดควบคุมที่นำเสนอ เป็นการประยุกต์ใช้อุปกรณ์พื้นฐานประเภทสวิตช์และวงจรควบคุมมอเตอร์ขนาดเล็กซึ่งสามารถหาซื้อได้ภายในประเทศ เพื่อทำเป็นอุปกรณ์พิเศษที่อำนวยความสะดวกให้ผู้พิการด้านร่างกายที่ค่อนข้างรุนแรง ไม่สามารถขยับร่างกายตั้งแต่คอลงมา ให้ใช้งานรถไฟฟ้าในชีวิตประจำวันได้ การดัดแปลงตัวรถไม่จำเป็นต้องแก้ไขหรือศึกษารายละเอียดของวงจรชุดควบคุมเดิมของตัวรถเลย การนำไปใช้กับรถในแต่ละรุ่นจะเปลี่ยนแปลงเฉพาะชุดอุปกรณ์จับยึดที่ Joy stick และตำแหน่งการติดตั้งสวิตช์ต่างๆเท่านั้น ซึ่งเป็นการดัดแปลงภายนอกเกี่ยวกับทางด้านเครื่องกลและโครงสร้างของตัวรถ ทำให้ความเสี่ยงในการทำให้วงจรควบคุมรถเสียหายน้อยมาก ในส่วนวงจรควบคุม การดัดแปลงสามารถแก้ไขเพียงโปรแกรมสำหรับตัวไมโครคอนโทรลเลอร์เท่านั้น ทำให้มีความยืดหยุ่นสูงในการปรับเปลี่ยนค่าต่างๆสำหรับรถแต่ละรุ่น และยังปรับให้เหมาะสมกับผู้ใช้งานแต่ละคนได้ง่าย และมีตัวตรวจจับวัตถุติดตั้งเพิ่มเติมสำหรับช่วยในเรื่องความปลอดภัยรวมทั้งอำนวยความสะดวกในการใช้งาน ทำให้ระบบที่พัฒนาขึ้นมีความน่าเชื่อถือมากขึ้น
ประโยชน์ที่ได้รับ
1. ชุดเชื่อมต่อที่ทำหน้าที่ในการเชื่อมต่อระหว่างชุดควบคุมด้วยศีรษะหรือทางคาง หรือด้วยการเป่าก็แล้วแต่ ที่เป็นแบบ Non-proportional Input Device แบบง่ายๆ และชุดควบคุมของเก้าอี้ล้อเลื่อนไฟฟ้าที่ควบคุมการเคลื่อนที่ด้วย Joy stick
2.มีความยืดหยุ่นในการปรับเปลี่ยนให้สามารถใช้ได้กับเก้าอี้ล้อเลื่อนไฟฟ้าที่มีจำหน่ายอย่างหลากหลายทั่วไปในท้องตลาดได้โดยง่าย โดยยังสามารถคงสมรรถนะในการควบคุมของชุดควบคุมเดิมที่ติดตั้งมากับเก้าอี้ล้อเลื่อนไฟฟ้าอย่างเต็มสมรรถนะ โดยไม่ต้องมีการดัดแปลงแก้ไขวงจรควบคุมเดิมของตัวรถ
3. ชุดเชื่อมต่อที่นำเสนอสามารถเชื่อมต่อกับชุดควบคุมด้วยศีรษะ หรือด้วยคาง หรือด้วยการเป่า เป็นต้น ซึ่งเป็นการควบคุมแบบ Non-proportional กับชุดควบคุมเก้าอี้ล้อเลื่อนแบบไฟฟ้าที่มี Joy stick ซึ่งเป็นแบบ Proportional Interface Unit และทำให้ผู้ใช้งานสามารถที่จะบังคับและปรับความเร็วของเก้าอี้ล้อเลื่อนได้อย่างต่อเนื่องอย่างเดิม
วิเคราะห์และวิจารณ์
ข้อดี
ลักษณะของโครงงานจะใช้ ชุด มอเตอร์ 2 แกน เป็นตัวควบคุมการเคลื่อนที่ของ จอยสติ๊กอีกทีหนึ่ง หรือ ทำหน้าที่แทนมือของ ผู้พิการ ซึ่งไม่สามารถขยับแขน และมือได้ สิ่งที่ผู้พิการทำได้คือ ขยับศรีษะเพื่อใช้กดสวิทซ์ ที่อยู่ในตำแหน่งต่างๆคือ ซ้าย ขวา เดินหน้า และ ถอยหลัง ซึ่งจะทำให้การเคลื่อนที่ของเก้าอี้ล้อเลื่อนไฟฟ้าเป็นไปอย่างนุ่มนวล ไม่กระชาก
ข้อเสีย
ต้องใช้เทคนิคสูงในการออกแบบในส่วนของกลไกควบคุมการเคลื่อนที่ ซึ่งเป็นการออกแบบในส่วนของชิ้นส่วนทางกล รวมทั้งต้องมีความเชี่ยวชาญเรื่องไฟฟ้า และอิเล็กทรอนิกส์ แลการเขียนโปรแกรมคำสั่งที่ดี พอสมควร รวมทั้งวัสดุอุปกรณ์ที่จะนำมาประกอบเป็นชิ้นงานนั้น อาจจะมีราคาแพง