Terapeuttisen kuntopyörän prototyyppi

Abstract

Opinnäytetyössä suunniteltiin ja rakennettiin proof of concept -prototyyppi uudenlaisesta kuntopyörästä, jonka ensisijainen käyttötarkoitus on toispuolihalvauspotilaiden kuntoutus. Kuntopyörään asennettiin sähkömoottori, joka avustaa vammautunutta puolta polkemaan ja luo polkemisvastuksen kuntopyörään. Työtehtäväksi rajattiin mekaniikan suunnittelu ja sähkömoottorin ohjaus.

Opinnäytetyö alkoi esisuunnittelulla syksyllä 2017. Esisuunnittelussa käytiin läpi erilaisia sähkömoottorityyppejä ja keinoja asentaa moottori aihioksi saatuun kuntopyörään. Vaihtoehtoina oli joko käyttää pyykkikoneen suoravetomoottoria, joka kiinnittyisi suoraan kuntopyörän poljinkeskiöön, tai pientä DC-moottoria, jolle valmistettaisiin moottoripukki aihioon kiinnitystä varten.

Moottorityypiksi valittiin pieni DC-moottori, joka pyörittää kampia hihnavälityksellä. Kun käytettävä sähkömoottorityyppi oli päätetty, alkoi mekaniikan yksityiskohtainen suunnittelu, jossa suunniteltiin moottorin kiinnitys prototyypin aihioon ja keino, kuinka veto moottorilta kampiin toteutetaan. Moottorin kiinnitykseen suunniteltiin yksinkertainen moottoripukki, jolla moottori kiinnittyy kuntopyörän runkoon. Vetotavaksi valittiin hammashihna, jolloin saatiin tarkka ja välyksetön liike eteen- ja taaksepäin. Moottoriohjauksen esisuunnittelussa kartoitettiin tarvittavia komponentteja, niiden hankintatarve ja moottorinohjauksen toteutus. Itse prototyypin valmistus alkoi tammikuussa 2018.

Prototyyppi rakennettiin Oulun ammattikorkeakoulun laboratoriotiloissa hyödyntäen koulun laajaa metallityöstökonekantaa sekä laboratoriohenkilökunnan ammattitaitoa ja osaamista. Prototyyppi valmistui maaliskuun alussa 2018, ja se esiteltiin tilaajayrityksen edustajille maaliskuun lopulla. Projektin lopputuloksena oli vaatimusten mukainen prototyyppi, jota tilaaja yritystilaajayritys pystyy jatkokehittämään toimivaksi tuotteeksi.

The subject of the thesis is designing and building a "proof of concept" -prototype of a new kind of exercise bike with the primary purpose of rehabilitating hemiplegia patients. An electric motor is mounted onto the exercise bike, motor helps disabled people to pedal and creates the pedaling resistance. The scope was limited to design the mechanics and controls for the electric motor.

The thesis started with pre-design in the fall of 2017. The pre-design focused on various alternatives to the type of electric motor and how to install it. When the type of electric motor to be used was decided, a more detailed design of the mechanics and motor control component selection and acquisition began. Building the prototype itself began in January 2018.

The prototype was built at the Oulu University of Applied Sciences laboratory facilities utilizing the school equipment and laboratory personnel's skills and competencies. The prototype was completed in early March 2018 and was presented to the company representatives at the end of March.

The result of the project was the prototype according to the requirements which were recorded in the start-up memo at beginning of the project. This prototype will serve as basis for developing a functional final product.