XXIX ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUÇÃO
A Engenharia de Produção e o Desenvolvimento Sustentável: Integrando Tecnologia e Gestão.
Salvador, BA, Brasil, 06 a 09 de outubro de 2009
5ª RODA: MÓDULO PARA SEMIAUTOMATIZAÇÃO DE BAIXO CUSTO E
SIMPLES INSTALAÇÃO PARA
CADEIRA DE RODAS MECÂNICA
CONVENCIONAL
Douglas Gameiro (UniA)
[email protected]
MARCELO DE CASTRO JOSE (UniA)
[email protected]
Thiago Pinheiro da Silva (UniA)
[email protected]
Valdir Gomes Ferraz (UniA)
[email protected]
Kátia Aparecida Abade (UniA)
[email protected]
Este trabalho foi idealizado ao observarmos a dificuldade encontrada
pelos deficientes físicos, principalmente com paralisia parcial ou total
nos membros inferiores, em se locomover. Além do problema sócioeconômico: o elevado custo de uma cadeira de rodas automática
comum de mercado. O custo deste trabalho é relativamente baixo
quando comparamos o mesmo aos similares em desenvolvimento na
ordem de R$590,00, sendo 6% de uma cadeira automática comum e
aos dispositivos similares em torno de 30% do valor total. Projetamos
e construímos um dispositivo eletromecânico de transmissão e
direcionamento, adaptável às cadeiras de rodas mecânicas
convencionais, independente e de fácil adaptação aos usuários de
cadeiras de rodas, com o que chamamos de 5a.Roda, por ser uma roda
independente da cadeira original, sendo esta a tracionadora do
conjunto. Suporta diferenças de superfícies de 20 graus de inclinação e
pode ser instalado com apenas quatro furos na estrutura original da
cadeira. O projeto inicial prevê a utilização de bateria veicular
automotiva, mas para fins didáticos optamos por uma de no-break.
Este dispositivo suporta os testes efetuados na cadeira de rodas com o
dispositivo adaptado demonstraram a eficácia do projeto através de
dados estatísticos de desempenho, quando comparados aos
equipamentos existentes no mercado.
Palavras-chaves: acessibilidade, automatização, cadeira de rodas
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1. Introdução
1.1 Justificativas
São conhecidas por todos as dificuldades que os deficientes físicos encontram em nosso país.
Simples direitos primordiais são desrespeitados, como o direito de ir e vir. Estes dados são
facilmente observados em uma divulgação recente realizada pelo Instituto Brasileiro de
Geografia e Estatística (IBGE), onde se constatou que aproximadamente 25 milhões de
brasileiros são portadores de deficiência física. Esse número corresponde a 15% da população
do país. Desse total, cerca de 4,3 milhões de pessoas apresentam algum tipo de incapacidade e
3,4 milhões têm grande dificuldade de locomoção. Os demais 17 milhões de deficientes
contabilizados na estatística sofrem para realizar simples atividades do dia-a-dia.
Observando, perceberemos não apenas os deficientes físicos, mas pessoas com dificuldades
permanentes ou temporárias de acesso, como incapacidade temporária nos membros inferiores
e mesmos os idosos. Fatos como estes, notórios em nosso cotidiano, foram os propulsores
para o desenvolvimento do trabalho aqui relatado.
Quando tratamos de deficiência física, diversos trabalhos são facilmente encontrados, mas
percebemos que pouco se fala de acesso à facilidade gerada por equipamentos e a baixo custo.
Percebemos então uma oportunidade, não só uma fatia de mercado, mas uma gama de pessoas
que necessitam de acesso à tecnologia a baixo custo. Nosso projeto baseou-se no alto custo de
uma cadeira de rodas automática, ou elétrica, como o mercado costuma tratar.
Existem algumas frentes formadas com o intuito de baratear este produto, nacionalizando os
componentes que se tornam os grandes vilões na formação final do produto em questão. Mas
curioso é perceber que mesmo assim poderíamos diminuir ainda mais o valor do produto, bem
como a manutenção de seus componentes, com o que denominamos “Semi-Automatização de
Cadeira de Rodas Convencional”, realizada com a instalação de um dispositivo independente
na própria cadeira do usuário, sem grandes modificações estruturais, além de ser removível e
permitir a utilização da cadeira na forma original a qualquer momento, sem prejudicar seus
componentes.
Nosso trabalho basicamente consiste em utilizar um motor elétrico para o tracionamento de
uma cadeira de rodas convencional, comum de mercado, automatizando-a com controle de
velocidade e direcionamento manual, de simples acionamento.
A pergunta a que insistentemente nos perguntávamos, a resposta foi: “Como alcançarmos
nosso objetivo com um custo acessível?”
Optamos então por uma solução prática e viável em todos os aspectos: A utilização dos
componentes-chave de maior desgaste e complexidade de desenvolvimento e
conseqüentemente maior custo como sendo produtos já existentes no mercado, como peças de
bicicleta, por exemplo.
Toda a tratativa em todas as etapas do desenvolvimento, bem como o resultado final dos
destes, podem ser observados nas páginas que seguem. Esperamos que este projeto seja de
utilidade às pessoas que realmente necessitam de equipamentos de apoio para acesso e
locomoção no dia-a-dia.
1.2. Tipos de cadeiras similares no mercado
Atualmente o mercado disponibiliza para os interessados em cadeiras de rodas, além das
tradicionais cadeiras mecânicas, onde toda a força necessária para deslocamento do indivíduo
é braçal, poucas opções de cadeira de rodas automáticas (BAXMANN, BRASILIT,
BREHMMER, ICP, ORTOBRÁS, SMC, TOCLEVE, FREEDOM, 2008).
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As cadeiras de rodas totalmente automáticas possuem um custo elevado para aquisição, com
peças de reposição de alto custo por serem praticamente em sua totalidade importadas
(RODRIGUES, 2008).
Não há normas brasileiras para construção de cadeiras de rodas, o que dificulta ainda mais
para que os usuários tenham um produto robusto para agüentar as necessidades de
deslocamento do dia-a-dia.
Encontramos no mercado produtos em desenvolvimento com as mesmas diretrizes de nosso
trabalho, buscando a facilidade para os deficientes físicos a baixo custo e facilidade de
instalação.
a) Módulo que permite motorizar cadeiras de rodas – Unicamp:
Este sistema consiste em um módulo independente que a cadeira de rodas é fixada em cima da
mesma. Esta tem o funcionamento similar a de um carro de controle remoto, com sistema de
tracionamento e direcionamento automáticos (GALLO, 2008).
b) Kit de motorização de cadeira de rodas – UnB:
Sistema similar a este trabalho, entretanto com controle total automatizado, da direção e do
tracionamento. O agravante é o custo elevado e peças de reposição (INOVABRASIL, 2008).
Uma cadeira de rodas básica incorpora um assento e uma parte traseira, duas rodas dianteiras
pequenas (de rodízio) e duas rodas grandes, uma em cada lado, e um descanso do pé. A
maioria das cadeiras de rodas são variações neste projeto básico, mas há muitos tipos, e
frequentemente altamente customizadas para as necessidades do usuário individual. O
tamanho do assento (largura e profundidade), a altura do assento ao assoalho, os descansos do
pé, os descansos dianteiros de rodízio, os encostos ajustáveis, os controles, e muitas outras
características podem ser customizadas, ou serem adicionadas a muitos modelos básicos.
Vários acessórios opcionais estão disponíveis, como barras ou rodas antiderrapantes, correias
de segurança, encostos ajustáveis, inclinação e/ou reclinação, sustentação extra para os
membros ou a garganta, tanques do oxigênio, suportes da bebida, e protetores de roupas.
Uma cadeira de rodas ereta é um que suporta o usuário em uma posição quase em pé. Podem
ser usados como uma cadeira de roda e um frame ereto, permitindo que o usuário sente-se ou
esteja-se no wheelchair enquanto desejam. Vão frequentemente de sentar-se a estar com uma
bomba hidráulica ou uma assistência elétrica. Um scooter da mobilidade é um dispositivo
motorizado da assistência similar a uma cadeira de rodas elétrica, mas com um steering
“rebento” ou barra em vez do manche, e de poucas opções da sustentação médica. Os scooters
da mobilidade estão disponíveis sem uma prescrição em alguns mercados, e escala dos
modelos grandes, poderosos ao peso leve dobrar-se pretendidos para o curso. As cadeiras de
rodas pediátricas também são mais um subconjunto disponível das cadeiras de rodas.
O uso por atletas deficientes aerodinamizou as cadeiras de rodas para os esportes que
requerem a velocidade e a agilidade, tal como o basquete, o rugby, o tênis e outras
competições. Cada esporte tende a usar tipos específicos de cadeiras de rodas e, por este
motivo, as cadeiras de rodas esportivas geralmente não são usadas diariamente: são cadeiras
especificamente para o uso no esporte, frequentemente secundárias; embora alguns usuários
prefiram as opções do modelo esporte para uso diário. As cadeiras para uso diário geralmente
não dobram as rodas com um ângulo pronunciado, a fim de se aumentar a solidez;
diferentemente das cadeiras para o esporte, onde a angulação entre as rodas fornece a
estabilidade durante uma volta afiada, além de serem construídas com materiais compostos e
de pouco peso. Outro “esporte” explorado são as opções recreacionais: são as cadeiras para
todos os terrenos de movimentação quatro rodas, para uso ao ar livre cadeiras, na praia etc.
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2.2. Componentes
a) Motoredutor:
Para o acionamento (motorização) da cadeira, tínhamos as seguintes opções:
 Motor elétrico, com uma transmissão ligando o motor ao eixo de movimentação da
cadeira. Este sistema se tornou inviável, pois teríamos que usar um transformador de
voltagem, uma vez que o motor elétrico é fornecido normalmente em 110/220V. O motor
elétrico pode ser fornecido em 12V, porem tem o seu custo elevado.
 Motoredutor com uma transmissão externa, esta opção se mostrou a melhor opção, pois
com essa construção conseguimos reduzir o tamanho do motoredutor e aumentar o torque
para a movimentação da cadeira.
O motoredutor foi especificado/ dimensionado pelo fabricante em função de dados que lhe
fornecemos tais como: velocidade da cadeira, carga a transportar e relação de transmissão.
Em função destes dados foi dimensionado o motoredutor modelo MR210VE, 240rpm
(rotações por minuto), 12Vcc, 98W da empresa Motron (MOTRON, 2008).
b) Pinhão, coroa e corrente:
Para a movimentação da cadeira, tínhamos algumas opções tais como:
 Acionamento direto com o motoredutor fixado/acoplado direto no eixo de transmissão da
roda, porém, para esta construção teríamos várias peças usinadas, o que elevaria muito o
custo do projeto e um sistema de difícil manutenção.
 Transmissão por polia e correia sincronizada, este por sua vez era uma boa opção, pois a
transmissão fica silenciosa e tem bom rendimento. Contudo caímos mais uma vez no fator
custo/manutenção, as polias e a correia sincronizada tem seu custo muito alto e sua
reposição em caso de manutenção, é muito difícil, pois são produtos muito específicos.
 Transmissão por pinhão, coroa e corrente, este sistema mostrou-se bem eficaz, uma vez
que dimensionamos o passo da corrente, verificamos que podíamos usar acessórios de
bicicletas, o que possibilita um baixo custo e uma fácil manutenção/reposição.
Para dimensionar o passo da corrente que utilizamos no projeto, foi utilizado um gráfico do fabricante
de corrente DAIDO (www.daido.com.br), este gráfico está em função da potência do motor e da
rotação de saída do redutor.
Com base nestes dados, determinou-se uma corrente com passo “p” de 1/2 polegada (12,7mm), que é a
mesma utilizada em bicicletas. Desta forma optamos por utilizar estes itens de bicicletas, visando o
baixo custo e a fácil manutenção.
Com isto temos as seguintes especificações:



c)
corrente: p=1/2 polegada
pinhão: p=1/2 polegada; z=13; diâmetro=53,5mm
coroa: p=1/2 polegada; z=48; diâmetro=194,2mm.
Roda:
Com relação à roda de tração tínhamos a opção de usar rodas/rodízio comerciais das empresas
NOVEX, SCHIOPPA, RODCAR, e outras, utilizados na indústria, mas como o objetivo deste trabalho
é um projeto de baixo custo, está opção ficou inviável.
Portanto, seguindo a mesma linha de raciocínio que usamos na escolha dos componentes, utilizamos
uma roda aro 12 polegadas de bicicleta, para movimentar a cadeira, desta forma garantimos um
sistema de fácil manutenção.
d) Bateria e carregador:
Para o projeto, definimos uma bateria de 12V e 36A, utilizada em automóveis, com esta temos uma
autonomia de aproximadamente 4 horas de uso contínuo, se utilizado em condições de extrema
exigência de torque e velocidade do motor. Com relação ao carregador, será utilizado o especificado
pelo fabricante da bateria.
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No protótipo, optamos por utilizar uma bateria de no-break de 7A e 12V, pelo fato de que utilizamos a
cadeira apenas para testes, demonstrações e apresentações. Pois com a bateria original projetada,
ficaria mais difícil apresentações rápidas, além de comprometer a utilização da mesma, uma vez que
de acordo com o fabricante a mesma não pode permanecer períodos contínuos sem carga.
3. Metodologia
3.1. Sistema de direcionamento
O desenvolvimento do sistema de direcionamento foi baseado nas mesmas diretrizes adotadas
para o restante do projeto, onde buscamos o baixo custo atrelado à facilidade de fabricação e
instalação do sistema da cadeira de rodas convencional.
Inicialmente buscamos o desenvolvimento de um joystick, nos mesmos moldes das cadeiras
de rodas automatizadas do mercado. Entretanto, entramos em confronto com nossas diretrizes,
pois a dificuldade no desenvolvimento seria grande devido aos componentes de difícil
fabricação e custos de fabricação e manutenção do sistema.
Partimos para uma segunda opção, com um sistema de roda independente, que levaria o
conjunto todo na direção determinada por um volante. Este sistema ainda inutilizaria o
conjunto de rodas dianteiras originais da cadeira. Esta idéia também foi descartada quando
analisamos a dificuldade que o usuário encontraria para seu posicionamento e utilização do
conjunto, ainda mais agravado por ser um produto utilizado por pessoas de difícil locomoção.
Chegamos então numa idéia que se adequava às nossas expectativas e necessidades, com um
sistema de direcionamento que utiliza as rodas dianteiras existentes na cadeira original. O
conceito baseia-se num sistema simples de varão de direção, fixada através do suporte de
fixação do varão, ligado a uma barra de direção; fixada as duas rodas dianteiras da cadeira
através dos garfos de direção. O único inconveniente encontrado foi o posicionamento da
alavanca, formada na extremidade do varão da direção, pois quando utilizado pelo usuário
para efetuar as manobras, o mesmo se mostrou ergonomicamente inadequado, gerando
desconforto no manuseio.
Ainda encontramos dificuldades para o acesso do usuário, pois a alavanca ficava em frente ao
assento da cadeira. Analisamos os fatos e encontramos uma simples e viável modificação para
solucionar e viabilizar o sistema adotado: uma manopla intercambiável, a qual o usuário tem a
opção da articulação, auxiliando o acesso à cadeira.
No desenvolvimento deste conjunto ainda buscamos mais uma facilidade, onde conseguimos
um dispositivo que permite ser utilizado em ambos os lados da cadeira, seja para usuários
destros ou canhotos, ou ainda pessoas com dificuldades de coordenação motora em um dos
lados do corpo.
Com o sistema de direcionamento acertado, buscamos facilidades e segurança ao usuário,
onde adotamos um botão de segurança na manopla de direção, no qual o usuário não
consegue acionar a cadeira de rodas sem uma das mãos neste local.
Para o varão de direção, suporte de fixação do varão, barra de direção, e garfos de direção
utilizamos tubo e chapa de aço como matéria-prima, e corte com serra manual, esmeril, solda,
torneamento e furação como processos de fabricação.
3.2. Sistema de tracionamento
No início do projeto várias idéias surgiram da forma que poderíamos conseguir um
tracionamento dentro das expectativas e objetivos do trabalho.
Primeiramente, idealizamos um sistema para tracionar as rodas traseiras originais da cadeira,
sendo que este procedimento poderia ser realizado de algumas maneiras, as quais analisamos.
A primeira solução sugerida foi um eixo de ligação das duas rodas traseiras, pois estas são
independentes devido à utilização das mesmas com alternância de rotação para
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direcionamento pelo usuário. Esta idéia se tornou inviável quando analisamos os problemas
estruturais que enfrentaríamos, principalmente no que diz respeito a manter o máximo de
originalidade da cadeira convencional, pois grandes modificações seriam necessárias, além de
contradizer diretamente outra diretriz, a de ter fácil instalação. Outros problemas foram
levantados, como a angulação existente entre as rodas, que nos obrigaria a desenvolver um
sistema de diferencial para a compensação do mesmo; ou ainda o pouco espaço que teríamos
para a montagem do restante do conjunto na parte inferior da cadeira. Estes problemas nos
fizeram partir para outros caminhos.
Partimos então para uma outra sugestão levantada pelo grupo, a de virarmos as rodas,
colocando a roda externa utilizada para os usuários moverem a cadeira convencional para o
lado interno da cadeira. Nestas rodas seriam aplicadas correntes com passos conhecido, para
que conseguíssemos efetuar o tracionamento através delas, com um eixo ligado a um motor.
Descartamos esta possibilidade pois, para a fixação de uma corrente na roda, poderia haver
problemas de passo no fechamento, além de ser necessária a soldagem da mesma na roda. A
solda também seria prejudicial, pois alteraria as características originais da cadeira e
dificultaria a retirada do conjunto e utilização convencional da cadeira.
Por fim chegamos a idéia utilizada, que consiste em um sistema independente da cadeira,
facilmente instalado na cadeira de rodas convencional e de fácil retirada, caso necessário. A
base é de uma roda sobressalente, instalada entre as rodas traseiras originais da cadeira, pouco
atrás de seu eixo. A idéia consiste em um carro independente, formado com uma roda e pneu
de bicicleta, acopladas à um pinhão. Este sub-conjunto é fixado à um garfo que é preso à uma
bandeja que suporta os demais componentes, como bateria e motor. A bandeja por sua vez,
possui outros componentes para o conjunto de tração, sendo uma coroa de bicicleta conectada
à uma flange de fixação, todo este sistema ligado por uma corrente de bicicleta efetua a tração
do conjunto. Esta roda sobressalente as rodas originais da cadeira de rodas convencional
nomeou este trabalho, como sendo 5ª Roda.
Para a fixação na cadeira utilizamos dois mancais fixados na cadeira e a bandeja com um eixo
de inclinação ligado aos mancais, permitindo que o conjunto se incline para que o usuário
possa subir e descer terrenos inclinados.
Para a confecção dos componentes citados, utilizamos como matéria-prima: tubo, tarugo e
chapa de aço e, corte com serra manual, esmeril, solda, torneamento e furação como
processos de fabricação.
3.3. Sistema de alimentação
A alimentação foi projetada para que o usuário tenha controle do sentido de deslocamento,
frente e ré, além de velocidade do mesmo. Ainda há um sistema de segurança para que a
cadeira só efetue deslocamento caso o usuário esteja com a mão em posição de utilização do
varão de direção. Este sistema poka-yoke consiste em um botão de acionamento na
extremidade da manopla de controle, para que usuário sempre esteja com a mão do comando
de direção da manopla em posição, onde não é permitido que este botão seja travado para uso
ininterrupto.
4. Desenvolvimento do projeto
Após o desenvolvimento dos componentes, iniciamos o processo de montagem, o qual foi
seguido de testes para avaliar a funcionalidade técnica e financeira de cada etapa. As análises
dos testes sempre foram efetuadas baseando-se nas diretrizes primordiais do projeto, onde o
baixo custo e a facilidade de instalação sempre foram os parâmetros para a análise.
Entretanto, por se tratar de um primeiro protótipo, onde o objetivo é demonstrar a viabilidade
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do projeto, alguns componentes foram superdimensionados para que não tivéssemos
contratempos da aplicação.
A seguir, teremos algumas etapas de testes efetuados para que analisássemos o
desenvolvimento do projeto em função de cada um de seus sub-sistemas.
4.1. Testes de direção
Com o projeto sendo seguido, o desenvolvimento dos componentes nos mostrou alguns
problemas logo de início. Os garfos da direção, com a angulação projetada, não poderiam ser
conseguidas, uma vez que as mesmas colidiam com a estrutura original da cadeira (vide
Figura 1).
Figura 1 – Garfo de direção do sistema de direcionamento
Com a alteração dos ângulos do garfo, o problema foi resolvido e partimos para o teste
seguinte, com a aplicação do varão de direção para testes de acionamento.
Os testes mostraram que a ergonomia do varão de direção não favorecia a utilização do
sistema, onde fomos obrigados a alterar drasticamente a idéia inicial, tirando a dobra da
extremidade do varão de direção, colocando uma manopla no mesmo (vide Figura 2).
Os testes mostraram ainda que há uma limitação para curvas em que o sistema chegue a uma
angulação de aproximadamente 45° no sentido horário e anti-horário, se adotarmos o
deslocamento longitudinal como referência, que permite ao usuário facilmente o
deslocamento e manobras necessárias.
Os suportes de fixação do varão necessitaram de alinhamento, uma vez que o curso do varão
de direção se mostrou pesado devido a este problema, o que gerou um reposicionamento nos
mesmos.
Figura 2 – Manopla de direção do sistema de direcionamento
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O sistema de manopla que permite a alteração de sentido da cadeira, quando em movimento é
facilmente acionável, sem grandes esforços pelo usuário. Com a cadeira parada, requer um
leve esforço a mais pelo usuário, mas nada que prejudique a utilização. Testes mostraram
ainda que buchas de nylon aplicadas nos pontos de atrito entre os componentes, aliviam o
esforço citado, entretanto não é necessária a aplicação, uma vez que o funcionamento sem as
mesmas é totalmente viável (vide Figura 3).
Figura 3 – Sistema de direcionamento
4.2. Testes de tração
Logo no início desta fase, alguns problemas foram levantados, necessitando de rápidas
soluções e ajustes. Primeiramente nos deparamos com um problema estrutural, que acarretaria
em graves conseqüências ao usuário se o projeto fosse seguido a risca: a localização da
bandeja da bateria. A modificação foi radical, onde reduzimos drasticamente o tamanho da
mesma e a posição, onde conseguimos viabilizar um conjunto homogêneo com um tamanho
proporcional à cadeira original, sem grandes agressões ao visual da cadeira e facilidade de
transporte.
Em seguida, efetuamos um pré-teste de aderência com o conjunto de tração montado, onde
concluímos que o mesmo atenderia as necessidades. O teste foi efetuado sem que o sistema de
tracionamento fosse totalmente concluído (vide Figura 4).
20o
Figura 4 – Conjunto de tração montado
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Partimos então para os testes dos mancais do eixo de inclinação, que se mostraram
satisfatórios para a aplicação do sistema.
Como teste final do sistema de tracionamento, efetuamos a verificação do conjunto com a
bateria conectada diretamente ao motor. Onde o sistema demonstrou que seria necessária uma
carga extra na bandeja da bateria para que o conjunto tivesse melhor eficiência no
tracionamento, pois a bateria que utilizamos para teste não foi a dimensionada para o mesmo.
Com a simulação do mesmo peso da bateria de projeto, verificamos uma melhora
significativa, suficiente para sanar o problema em questão.
Outro problema encontrado nos testes foi do pneu com pouca pressão, que sobrecarrega o
sistema de tracionamento, acarretando em esforço excessivo no motor, consumo elevado da
bateria e desgaste da transmissão, acarretando na redução da velocidade alcançada pela
cadeira. Com a correta pressão no pneu, os problemas citados foram sanados.
Pela característica construtiva do dispositivo de tracionamento, o mesmo suporta uma
diferença brusca de angulação de aproximadamente 20°, sendo que para casos de inclinações
gradativas, a mesma se comporta sem maiores problemas.
No gráfico da Figura 5, podemos observar os dados experimentais apresentados para uma
melhor análise. Concluímos que para uma perfeita utilização, na condição original do projeto
piloto deve-se utilizar o mesmo com uma inclinação máxima de 15°, mas se porta bem com
inclinações de até 20°.
Figura 5 – Comportamento da cadeira de rodas projetada em planos inclinados
Outro estudo efetuado foi do comportamento da cadeira de rodas após a instalação dos
dispositivos de semi-automatização em um mesmo plano de inclinação com variações de
carga. Este estudo visa verificarmos como será a variação de velocidade em relação ao peso
do usuário. Os resultados podem ser observados no gráfico da Figura 6. Este estudo foi
realizado com uma inclinação do plano de apoio de 0°. A carga utilizada foi adotada como a
máxima suportada pela cadeira de rodas original, indicada pelo fabricante.
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Figura 6 – Comportamento da cadeira de rodas projetada com variação de carga do usuário
4.3. Testes do sistema elétrico
Os testes do sistema elétrico foram efetuados inicialmente na confecção da placa eletrônica,
onde foram efetuadas verificações quanto ao seu funcionamento em bancada. O teste seguinte
foi efetuado com o dispositivo montado a cadeira, onde pudemos comprovar a eficácia na
prática. As funções testadas foram:
a) Potenciômetro: Os testes mostraram que o potenciômetro funciona de forma eficaz,
determinando a velocidade de deslocamento da cadeira de rodas de acordo com o ajuste
efetuado pelo usuário. Sendo que, se o mesmo encontrar-se na posição de mínimo, o
conjunto inteiro é paralisado. Verificamos ainda que com a utilização do potenciômetro,
por características construtivas do mesmo, cerca de 10% da potência final do conjunto é
perdida.
b) Botão de reversão do sentido: O botão foi testado e mostrou-se satisfatório para a
aplicação, entretanto é necessário que usuário pare o deslocamento do conjunto antes de
reverter o sentido, senão é gerada uma sobrecarga no sistema, podendo acarretar em
comprometimento do motor elétrico.
c) Botão de acionamento: O botão foi aprovado nos testes, onde pudemos confirmar a
utilização do mesmo pelo usuário. Devido à utilização constante deste botão, verificou-se
fragilidade do mesmo, o que pode acarretar em problemas de manutenção ao usuário.
d) Chicote: Para o funcionamento de todo o dispositivo, é fundamental o correto
funcionamento deste item. Fizemos testes de ligação, com multímetro, verificando a
corrente de cada etapa antes da montagem final, pois poderíamos ter comprometimento dos
componentes se o mesmo estivesse com problemas. Entretanto verificamos a conformidade
do projeto e o conjunto funcionou sem maiores problemas.
e) Bateria: O projeto prevê a utilização de bateria veicular, devido ao fácil acesso e custo
acessível. Entretanto para o desenvolvimento do protótipo utilizamos bateria de no-break,
uma vez que para demonstrações e testes a mesma se mostrou eficaz. Realizamos análises
com ambas baterias e, o quesito durabilidade foi aprovado em ambas. Os componentes e
suas funções serão apresentados no capítulo 5.
5. Resultados e análises
A seguir apresentamos a divisão dos custos por sub-sistema deste trabalho, sendo
direcionamento, tracionamento e alimentação.
Facilmente observamos no gráfico da Figura 7 que 70% dos custos no desenvolvimento do
protótipo foi destinado ao sistema de tracionamento, o que se justifica pela aquisição do
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motoredutor, que sozinho representa aproximadamente 46% de todo o investimento realizado.
Seguido temos o sistema de alimentação, que pelos componentes eletrônicos necessários
utiliza aproximadamente 27% de toda verba destinada ao trabalho. Por último temos o sistema
de direciomamento, com o restante dos 3% do valor total.
Figura 7 – Comparativo de gastos por sub-sistemas do projeto
Podemos observar no gráfico da Figura 8 os dados estatísticos que demonstram a relação de
custos quando comparamos nosso trabalho aos produtos existentes em mercado, seja as
comuns automáticas de mercado ou as similares a este trabalho, com sistemas adaptáveis às
cadeiras de rodas convencionais.
Nosso Projeto:
5ª Roda
Figura 8 – Comparativo de custos das cadeiras de rodas comercializadas
6. Conclusões
Nosso trabalho originou-se do objetivo em construir um dispositivo de baixo custo que fosse
de fácil instalação em cadeiras de rodas convencionais. No desenvolvimento do projeto
diversos imprevistos surgiram, mas analisando os resultados apresentados concluímos a
viabilidade do mesmo.
Podemos verificar que os sistemas similares disponíveis no mercado possuem
aproximadamente o dobro do custo deste trabalho e, se compararmos ainda com as cadeiras
de rodas automáticas comuns de mercado, evidenciamos uma esmagadora diferença, de
aproximadamente 2000% acima do trabalho aqui apresentado.
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Os testes ainda nos mostraram que a autonomia da bateria projetada é suficiente para a
utilização do equipamento no cotidiano, com cerca de 4 horas ininterruptas de utilização, bem
como a inclinação da pista de rodagem da cadeira de rodas com aproximadamente 20°.
Foi possível averiguar que alguns componentes podem ser reduzidos quanto ao
dimensionamento, permitindo a colocação de materiais menos robustos, diminuindo assim o
peso do sistema, o custo e aumentando a durabilidade em muitos locais, principalmente os
locais de atrito entre superfícies, que permite a utilização de buchas de metais ou materiais
auxiliares de sacrifício, diminuindo o custo de manutenção, o tempo para a realização da
mesma e facilitando a troca dos componentes.
Os testes de acoplagem do sistema desenvolvido na cadeira de rodas nos mostrou facilidade
de implementação, onde evidenciamos que não são necessários amplos conhecimentos
mecânicos para a adaptação do sistema à cadeira de rodas convencional, onde alcançamos um
dos objetivos do projeto inicial, permitindo a rápida e fácil instalação.
Conseguimos também, através dos testes práticos, verificar a eficiência dos sub-sistemas de
direcionamento, responsável por determinar a direção do deslocamento da cadeira quando
tracionada; o sistema de tracionamento, onde o usuário possui controle total sobre o sentido
de rotação da roda motora, com o controle de velocidade, tendo ainda como ponto forte um
botão de segurança, obrigando o usuário a sempre manter uma das mãos no controle da
direção.
Pelos testes e resultados neste trabalho apresentados, concluímos que é possível o
desenvolvimento deste trabalho seriado, para pessoas que possuem dificuldade de locomoção
e pouco poder aquisitivo. Esperamos que este seja de grande valia, seja desenvolvido na
íntegra ou como base para o desenvolvimento de novos trabalhos.
Referências
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