AUTOMATICKÝ VÝDEJNÍK NA Pilulky: 14 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

Jedná sa o robot na dávkovanie piluliek, ktorý je schopný poskytnúť pacientovi správne množstvo a typ tabletiek na lieky. Dávkovanie pilulky sa vykonáva automaticky v správnom čase dňa, predchádza mu alarm. Keď je stroj prázdny, užívateľ ho ľahko doplní. Mechanizmus výdaja a dopĺňania je ovládaný pomocou aplikácie prepojenej cez Bluetooth s robotom a pomocou dvoch tlačidiel.

Skupina projektov Bruface Mechatronics 2

Členovia tímu: Federico ghezzi

Andrea Molino

Giulia Ietro

Mohammad Fakih

Mouhamad Lakkis

Krok 1: Nákupný zoznam

• Adafruit Motor Shield v2.3 (montážna sada) - Motorový/krokový/servo štít pre Arduino
• Kwmobilný snímač teploty vlhkosti
• Karta doručenia AZ pre pasívny bzučiak Arduino PCM2704 KY-006
• AZDodávka hodín v reálnom čase, RTC DS3231 I2C, Rasperry Pi
• 2. 28byj of 48 DC 5 V 4 Phase of fil de 5 Micro Step with ULN2003 module for Arduino
• AZDoručenie Prototypový štít Prototypový štít pre Arduino UNO R3
• AZDodávka PAQUET HD44780 LCD 1602, 2 x 16 znakov + l'rozhranie I2C
• Mini magnety OfficeTree® 20 OfficeTree® 20 6x2 mm
• Hriadeľová spojka POLOLU-1203 UNIVERZÁLNY HORSKÝ NÁBOJ
• 40 pinov 30 cm prepojovací kábel medzi mužmi a ženami
• Nepájkovateľná nepájivá doska - 830 dier
• USB 2.0 A - B M/M 1,80M
• Senzor pohybu Pir pre Arduino
• Sada prepojovacích drôtov AWG Breadboard One Pin
• R18-25b Prepínač 1p vypnutý (zapnutý)
• L-793id LED 8 mm červená rozptýlená 20 mcd
• L-793gd LED 8 mm zelená, rozptýlené 20 mcd
• 2 x Poussoir Mtallique Carr+Avec Capuchon Bleu
• Hmatový spínač 6x6 mm
• 2 charn 70x40 mm
• tečúci plast so 64 mm
• klopový hliník 12 mm
• ultragel 3gr
• 50 nagelov 2x35
• Podsvietenie LCD rgb
• 2 guľkové ložiská hriadeľ 6,4 mm
• 2 plné listy mdf na rezanie laserom
• 1 kus plexiskla na rezanie laserom
• 1 potenciometer
• Arduino uno

Krok 2: Technické rady pri výbere komponentov

Mechanizmy dávkovania a dopĺňania vyžadujú veľkú presnosť a malé pohyby kolies, ktoré obsahujú pilulky. Z tohto dôvodu sme sa rozhodli použiť dva krokové motory.

Krokové motory sú stajne, môžu poháňať široký rozsah trecích a zotrvačných zaťažení, nepotrebujú spätnú väzbu. Motor je tiež prevodníkom polohy: snímače polohy a rýchlosti nie sú potrebné. Navyše majú vynikajúcu opakovateľnosť a presne sa vracajú na rovnaké miesto.

Motorový štít poháňa dva krokové motory. Obsahuje 4 H-mostíky, ktoré umožňujú ovládať smer aj rýchlosť motorov. Použitím štítu motora zvyšujeme počet voľných kolíkov.

Aby sa ubezpečil, že pilulky sú vždy v dobrom stave, senzory vlhkosti a teploty nákladovo merajú teplotu a vlhkosť vo vnútri dávkovača.

Aby sme užívateľa upozornili, že je načase absolvovať jeho terapiu, vytvorili sme alarm s bzučiakom a hodinami v reálnom čase. Modul RTC beží na batériu a môže sledovať čas, aj keď preprogramujeme mikrokontrolér alebo odpojíme hlavné napájanie.

Dve tlačidlá a displej z tekutých kryštálov RGB umožňujú používateľovi interakciu s automatom. Užívateľ môže tiež nastaviť svoju terapiu a čas výdaja prostredníctvom aplikácie pre smarfón. Svoje osobné zariadenie môže prepojiť pomocou pripojenia Bluetooth (k Arduinu je pripojený modul Bluetooth).

Senzor PIR detekuje pohyb, ak si používateľ vezme liek a poskytne spätnú väzbu o správnej práci dávkovača. Vzhľadom na svoju veľkú citlivosť a široký rozsah detekcie je v niektorých smeroch zámerne prekážaný, aby sa predišlo zbytočným meraniam.

Krok 3: Výroba súčiastky

V nasledujúcom texte je poskytnutý podrobný zoznam dielov vyrábaných buď 3D tlačiarňou alebo laserovým rezačom. Všetky rozmery a geometrické aspekty sú zvolené tak, aby boli správne zladené všetky diely so silnými spojmi a dobre vyzerajúci dizajn.

Rozmery a geometrický rozmer sa však môžu meniť podľa rôznych účelov. V ďalších častiach je možné nájsť CAD všetkých tu uvedených komponentov.

Pôvodnou myšlienkou projektu bolo predovšetkým vytvorenie dávkovača piluliek s viacerými kolieskami, aby bolo možné vydať najvyššie množstvo a najrozmanitejšie tabletky. V rámci rozsahu kurzu sme obmedzili našu pozornosť iba na 2 z nich, ale s malými úpravami dizajnu je možné pridať ďalšie kolesá a dosiahnuť cieľ. Preto vám dávame možnosť voľne upravovať náš dizajn, aby ste ho v prípade, že sa vám páči, mohli zmeniť a prispôsobiť ho akémukoľvek osobnému vkusu.

Tu je zoznam všetkých 3D tlačených a laserom rezaných dielov s hrúbkou medzi zátvorkami:

• zadná doska (mdf 4 mm) x1
• základná doska (mdf 4 mm) x1
• predná doska (mdf 4 mm) x1
• bočná doska_ bez otvoru (mdf 4 mm) x1
• bočná doska_dierka (mdf 4 mm) x1
• arduino tanier (mdf 4 mm) x1
• doska pre zvislý podpera (mdf 4 mm) x1
• spojovacia doska (mdf 4 mm) x1
• doska na viečko kolesa (mdf 4 mm) x2
• doska na koleso (mdf 4 mm) x2
• horná doska (plexisklo 4 mm) x1
• otváracia doska (mdf 4 mm) x1
• držiak ložiska (3D tlačený) x2
• veko kolieska (3D tlačené) x2
• lievik (3D vytlačený) x1
• lieviková noha (vytlačená 3D) x2
• Držiak PIR (3D vytlačený) x1
• zástrčka krytu kolesa (vytlačená 3D) x2
• koleso (3D tlačené) x2

Krok 4: Technické výkresy pre rezanie laserom

Zostava škatule je navrhnutá tak, aby sa zabránilo použitiu lepidla. To umožňuje dosiahnuť čistejšiu prácu a v prípade potreby je možné demontáž vykonať na vyriešenie niektorých problémov.

Montáž sa vykonáva predovšetkým pomocou skrutiek a matíc. V otvore so správnou geometriou skrutka z jednej strany a matica z druhej strany dokonale zapadajú tak, aby existovalo pevné spojenie medzi všetkými doskami mdf. Najmä pokiaľ ide o rôzne platne:

• Bočná doska má otvor umiestnený tak, aby kábel mohol prechádzať a malo spojenie medzi Arduinom a počítačom.
• Predná doska má 2 otvory. Najnižšia je určená na použitie vtedy, keď si osoba musí vziať pohár, kde bola pilulka vydaná. Druhý sa používa, keď je čas na doplnenie. V tejto konkrétnej situácii existuje zástrčka (pozri neskorší návrh), ktorá môže zospodu uzavrieť otvor na uzávere kolesa. Umiestnenie tejto čiapočky sa skutočne vykonáva využitím tejto druhej clony. Akonáhle je zástrčka umiestnená, pomocou tlačidiel alebo aplikácie môže osoba nechať koleso otáčať jednu sekciu naraz a do každej sekcie vložiť tabletku.
• Podperná doska je umiestnená tak, aby mala zvislú podperu pre koľajnice, kde sú koleso a uzáver umiestnené tak, aby mala spoľahlivejšiu a tuhšiu štruktúru.
• Otváracia doska je navrhnutá tak, ako hovorí slovo, aby uľahčila užívateľovi mechanizmus dopĺňania
• Horná doska, ako je zrejmé z obrázku, je vyrobená z plexiskla, aby zvonku umožňovala víziu toho, čo sa deje vo vnútri.

Všetky ostatné platne nemajú žiadne špeciálne účely, sú navrhnuté tak, aby umožnili dokonalú súhru všetkých častí. Niektoré časti môžu predstavovať konkrétne otvory s rôznym rozmerom a geometriou, aby mohli preniesť všetky elektronické veci (napríklad Arduino a motory) alebo 3D tlačené veci (ako lievik a držiak PIR) majú byť pripojené správnym spôsobom.

Krok 5: Krok 5: CAD pre diely rezané laserom

Krok 6: Technické kresby pre 3D tlač

3D tlačené diely sú realizované pomocou tlačiarní Ultimakers 2 a Prusa iMK dostupných v laboratóriu Fablab na univerzite. Sú podobné v tom zmysle, že obe používajú rovnaký materiál, ktorým je PLA (ten, ktorý sa používa na všetky naše tlačené diely) a majú rovnaký rozmer dýzy. Práca Prusa s tenším vláknom je obzvlášť užívateľsky prívetivejšia vďaka odnímateľnej doske (nie je potrebné používať lepidlo) a senzoru, ktorý kompenzuje nerovný povrch základnej dosky.

Všetky 3D tlačené diely sú realizované s ponechaním štandardných nastavení, pokiaľ nie pre koleso, kde je použitá hustota výplňového materiálu 80%, aby bol tuhší hriadeľ. Najmä pri prvom pokuse bola ako štandardné nastavenie ponechaná hustota výplňového materiálu 20% bez toho, aby sa zistila chyba. Na konci tlače bolo koleso perfektne zrealizované, ale hriadeľ sa okamžite zlomil. Aby sme znova nevytlačili späť koleso, pretože to trvá pomerne dlho, rozhodli sme sa zvoliť múdrejšie riešenie. Rozhodli sme sa len dotlačiť hriadeľ so základňou, ktorá by bola pripevnená k kolesu pomocou 4 ďalších otvorov, ako to bude vidieť na obrázkoch.

Nasleduje konkrétny popis každého komponentu:

• Držiak ložiska: tento komponent je vyrobený tak, aby držal a podporoval ložisko v správnej polohe. Držiak ložiska je skutočne realizovaný so stredovým otvorom s presným rozmerom priemeru ložiska, aby mal veľmi presné spojenie. Tieto 2 krídla sú určené len na správne pripevnenie komponentu k doske. Je potrebné poznamenať, že ložisko je používané tak, aby držalo hriadeľ kolesa, ktorý by sa inak mohol ohnúť.
• Koleso: 3D tlač predstavuje takmer jadro nášho projektu. Je navrhnutý tak, aby bol čo najväčší, aby pojal maximálne množstvo piluliek, ale aby zároveň zostal ľahký a ľahko ovládateľný motormi. Navyše bol navrhnutý s hladkými okrajmi po celom obvode, aby nedošlo k zaseknutiu piluliek. Má konkrétne 14 sekcií, kde je možné alokovať pilulky. Stredná časť, rovnako ako hranica medzi každou sekciou, bola vyprázdnená, aby bolo koleso čo najľahšie. Potom je tu hriadeľ s priemerom 6,4 mm a dĺžkou 30 mm, ktorý sa perfektne zmestí do ložiska na druhej strane. Nakoniec je silné spojenie s motorom dosiahnuté spojkou hriadeľa spojenou na jednej strane s kolesom štyrmi otvormi, ktoré je možné vidieť na obrázku, a na druhej strane s krokovým motorom.
• Kryt kolesa: Kryt kolesa je navrhnutý tak, aby pilulky, ktoré sú vo vnútri kolesa, z neho nemohli vystúpiť, pokiaľ sa nedostanú do otvorenej časti v spodnej časti kolesa. Uzáver môže navyše chrániť koleso pred vonkajším prostredím a zaistiť tak správne skladovanie. Jeho priemer je o niečo väčší ako samotné koleso a má 2 hlavné otvory. Ten v spodnej časti je určený na uvoľnenie pilulky, zatiaľ čo ten v hornej časti sa používa pre mechanizmus dopĺňania, ktorý bol predtým podrobne popísaný. Hlavný otvor v strede slúži na prechod hriadeľa kolesa a zvyšných 6 otvorov slúži na spojenie s doskou a ložiskom. Na spodnej strane sú navyše 2 otvory, kde sú umiestnené 2 malé magnety. Ako je uvedené ďalej, tieto budú mať silné spojenie so zástrčkou.
• Lievik: Myšlienka lievika, ako je možné jasne uhádnuť, je zhromaždiť pilulky padajúce z kolesa a zhromaždiť ich v pohári na dne. Najmä kvôli svojej tlači bol rozdelený do 2 rôznych krokov. Je tu telo lievika a potom 2 stopy, ktoré boli vytlačené od seba, inak by tlač znamenala príliš veľa podpier. Na konečnú montáž musia byť 2 diely zlepené dohromady.
• Držiak PIR: jeho funkciou je držať PIR v správnej polohe. Má štvorcový otvor v stene, ktorý umožňuje prechod káblov, a 2 ramená, ktoré držia PIR bez trvalého spoja.
• Zástrčka: tento malý komponent bol navrhnutý tak, aby uľahčoval mechanizmus dopĺňania. Ako už bolo spomenuté, akonáhle je čas na doplnenie, spodok uzáveru kolesa by mal byť uzavretý zátkou, inak pilulky počas doplňovania spadnú. Na uľahčenie spojenia s uzáverom sú k dispozícii 2 malé otvory a dva magnety. Vďaka tomu je prepojenie s uzáverom silné a užívateľsky prívetivé. Môže byť umiestnený na mieste a odstránený pomocou veľmi jednoduchej úlohy.

Krok 7: Krok 7: CAD pre 3D tlačené diely

Krok 8: Krok 8: Konečná montáž CAD

Krok 9: Testy jednotlivých komponentov

Pred spojením všetkých komponentov elektroniky dohromady bolo vykonaných niekoľko jednotlivých testov. Videá predstavujú najmä testy na mechanizmus dávkovania a dopĺňania, na funkciu tlačidiel, alarm na testovanie LED diód.

Krok 10: Konečná montáž

Prvá časť zostavy bola venovaná montáži konštrukčnej časti robota. Na základnú dosku boli nastavené 2 bočné dosky a predná doska a lievik bol upevnený. Medzitým bolo každé koleso prepojené so svojim krokovým motorom pomocou spojky hriadeľa a potom namontované pomocou uzáveru. Potom bol systém uzáveru kolesa namontovaný priamo na robota. V tomto mieste boli na robota nastavené elektronické súčiastky. Nakoniec boli zostávajúce platne zostavené, aby sa projekt dokončil.

Krok 11: Zapojenie komponentov do Arduina

Krok 12: Naprogramujte vývojový diagram

Nasledujúci vývojový diagram ukazuje logiku programu, ktorý sme napísali, pre jedno koleso.

Krok 13: Programovanie

Krok 14: Pripojenie aplikácie robot- smartphone

Ako už bolo povedané, komunikáciu s robotom zaisťuje aplikácia pre smartfón prepojená cez bluetooth modul s robotom. Nasledujúce obrázky znázorňujú fungovanie aplikácie. Prvý predstavuje ikonu aplikácie, zatiaľ čo druhý a tretí sa zaoberajú mechanizmom ručného výdaja a ponukou času nastavenia. V druhom prípade sa dávkovací mechanizmus vykonáva automaticky v čase zvolenom užívateľom.

Táto aplikácia bola postavená na aplikácii App Inventor Massachusetts Institute of Technology (ai2.appinventor.mit.edu/?locale=en#6211792079552512).