AUTOMATSKI DOSAČ PILATA: 14 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:07

Ovo je robot za doziranje pilula koji može pacijentu pružiti tačnu količinu i vrstu tableta. Doziranje tablete se vrši automatski u tačno doba dana, prethodi alarm. Kada je uređaj prazan, korisnik ga lako može napuniti. Mehanizmom točenja i punjenja upravlja se pomoću aplikacije povezane putem Bluetootha na robota i pomoću dva gumba.

Grupa projekata Bruface Mechatronics 2

Članovi tima: Federico ghezzi

Andrea Molino

Giulia Ietro

Mohammad Fakih

Mouhamad Lakkis

Korak 1: Lista za kupovinu

• Adafruit Motor Shield v2.3 (komplet za montažu) - Motor/Stepper/Servo Shield za Arduino
• Kwmobile senzor temperature vlage
• AZDostava Karte za Arduino PCM2704 KY-006 Zujalica pasivna
• AZDelivery sat u realnom vremenu, RTC DS3231 I2C, Rasperry Pi
• 2. 28byj od 48 DC 5 V 4 Faza od 5 mikro koraka sa ULN2003 modulom za Arduino
• AZDelivery Prototypepage Prototype štit za Arduino UNO R3
• AZDostava PAQUET HD44780 LCD 1602, 2X16 znakova + l'interfejs I2C
• OfficeTree® 20 Mini magneti OfficeTree® 20 6x2 mm
• SPOJNICA OSOVINE POLOLU-1203 UNIVERZALNA MONTAŽNA ČVRSTICA
• 40 pinova 30 cm Žica kratkospojnik muško - žensko
• Oplata za lemljenje - 830 rupa
• USB 2.0 A - B M/M 1.80M
• Pir senzor pokreta za Arduino
• Komplet žica za spajanje AWG -a s jednom pinom
• R18-25b Pritisni prekidač 1p Isključeno-(uključeno)
• L-793id LED 8mm Crvena Difuzno 20mcd
• L-793gd LED 8mm zelena Difuzno 20mcd
• 2 x Poussoir Mtallique Carr+Avec Capuchon Bleu
• Taktilni prekidač 6x6mm
• 2 ugljena 70x40 mm
• grep plast sa 64 mm
• Aluminijumski držač 12 mm
• ultragel 3gr
• 50 nagela 2x35
• LCD rgb pozadinsko svetlo
• 2 kuglična ležaja, osovina 6,4 mm
• 2 puna mdf lista za lasersko rezanje
• 1 komad pleksiglasa za lasersko rezanje
• 1 potenciometar
• Arduino uno

Korak 2: Tehnički savjeti o izboru komponenti

Mehanizmi doziranja i ponovnog punjenja zahtijevaju veliku preciznost i male pokrete kotačića koji sadrže pilule. Iz tog razloga odlučujemo se za korištenje dva koračna motora.

Koračni motori su stabilni, mogu pokretati širok raspon frikcijskih i inercijskih opterećenja, ne trebaju povratne informacije. Motor je također mjernik položaja: senzori položaja i brzine nisu potrebni. Osim toga, imaju odličnu ponovljivost i precizno se vraćaju na isto mjesto.

Motorni štit pokreće dva koračna motora. Sadrži 4 H-mosta koji omogućuju kontrolu smjera i brzine motora. Pomoću štitnika motora povećavamo broj slobodnih pinova.

Da biste bili sigurni da su pilule uvijek u dobrim uvjetima, senzori vlažnosti i temperature konstantno mjere temperaturu i vlažnost u dozatoru.

Kako bismo obavijestili korisnika da je vrijeme za njegovu terapiju, izgradili smo alarm sa zujalicom i satom u stvarnom vremenu. RTC modul radi na bateriju i može pratiti vrijeme čak i ako reprogramiramo mikrokontroler ili isključimo napajanje.

Dva dugmeta i RGB ekran sa tečnim kristalima omogućavaju korisniku interakciju sa dozatorom. Korisnik također može postaviti svoju terapiju i vrijeme izdavanja putem aplikacije za pametni telefon. On može povezati svoj lični uređaj putem Bluetooth veze (Bluetooth modul je povezan sa Arduinom).

PIR senzor detektira kretanje ako korisnik uzme lijek i daje povratnu informaciju o ispravnom radu dozatora. Zbog svoje velike osjetljivosti i širokog raspona detekcije, namjerno je spriječen u nekim smjerovima kako bi se izbjegla beskorisna mjerenja.

Korak 3: Dio za proizvodnju

U nastavku je dat detaljan popis dijelova koji se proizvode 3D štampačem ili laserskim rezačem. Sve dimenzije i geometrijski aspekti odabrani su kako bi se pravilno uskladili svi dijelovi s jakim vezama, kao i lijep dizajn.

Međutim, dimenzije i geometrijski aspekt mogu se mijenjati u skladu s različitim namjenama. U sljedećim odjeljcima moguće je pronaći CAD svih ovdje navedenih komponenti.

Konkretno, početna ideja projekta bila je stvaranje dozatora za tablete s više kotačića kako bi se izdala najveća količina i najveći izbor pilula. Za opseg tečaja ograničili smo svoju pažnju samo na 2 od njih, ali uz male izmjene u dizajnu, može se dodati još kotača i postići cilj. Zato vam dopuštamo mogućnost da slobodno izmijenite naš dizajn tako da ga, u slučaju da vam se sviđa, možete promijeniti i prilagoditi bilo kojem ličnom ukusu.

Evo popisa svih 3D štampanih i laserski rezanih dijelova čija je debljina između zagrada:

• stražnja ploča (mdf 4 mm) x1
• osnovna ploča (mdf 4 mm) x1
• čeona ploča (mdf 4 mm) x1
• bočna ploča_ bez rupe (mdf 4 mm) x1
• bočna rupa na ploči (mdf 4 mm) x1
• arduino ploča (mdf 4 mm) x1
• ploča za okomiti nosač (mdf 4 mm) x1
• priključna ploča (mdf 4 mm) x1
• ploča za poklopac točka (mdf 4 mm) x2
• ploča za točak (mdf 4 mm) x2
• gornja ploča (pleksiglas 4 mm) x1
• otvorna ploča (mdf 4 mm) x1
• držač ležaja (3d štampa) x2
• poklopac (3d štampano) x2
• lijevak (3d štampa) x1
• stopalo lijevka (3d štampano) x2
• PIR držač (3d štampa) x1
• utikač za poklopac kotača (3d ispis) x2
• točak (3d štampano) x2

Korak 4: Tehnički crteži za lasersko rezanje

Sastavljanje kutije je dizajnirano kako bi se izbjeglo korištenje ljepila. To omogućuje ostvarivanje čistijeg rada i, ako je potrebno, može se izvršiti demontaža kako bi se riješili neki problemi.

Konkretno, montaža se izvodi pomoću vijaka i matica. U rupu odgovarajuće geometrije, vijak s jedne strane i matica s druge strane savršeno se uklapaju kako bi imali jaku vezu između svih MDF ploča. Posebno u pogledu različitih ploča:

• Bočna ploča ima otvor postavljen tako da propušta kabel tako da ima vezu između Arduina i računala.
• Čeona ploča ima 2 otvora. Najniža se namjerava koristiti kada osoba mora uzeti čašu u kojoj je tableta ispuštena. Drugi se koristi kada dođe vrijeme za ponovno punjenje. U ovoj posebnoj situaciji postoji utikač (pogledajte kasnije dizajn) koji može zatvoriti otvor na poklopcu kotača odozdo. Pozicioniranje ove kapice doista se vrši iskorištavanjem ovog drugog otvora. Nakon što je utikač postavljen, pomoću gumba ili aplikacije, osoba može pustiti kotačić da se okreće jedan po jedan odjeljak i staviti tabletu u svaki odjeljak.
• Održavajuća ploča postavljena je tako da ima okomiti oslonac za šine gdje su kotač i čep postavljeni tako da imaju pouzdaniju i tvrđu strukturu.
• Ploča za otvaranje dizajnirana je kako riječ kaže kako bi se korisniku olakšao mehanizam punjenja
• Gornja ploča, kao što se može vidjeti sa slike, izrađena je od pleksiglasa kako bi izvana omogućila viziju onoga što se događa unutra.

Sve ostale ploče nemaju posebne namjene, dizajnirane su kako bi se omogućilo savršeno usklađivanje svih dijelova. Neki dijelovi mogu imati određene rupe različitih dimenzija i geometrije kako bi omogućili sve elektroničke stvari (poput Arduina i motora) ili 3D štampane stvari (poput lijevka i držača PIR) biti povezane na odgovarajući način.

Korak 5: Korak 5: CAD za laserski rezane dijelove

Korak 6: Tehnički crteži za 3D štampanje

3D štampani delovi se realizuju pomoću štampača Ultimakers 2 i Prusa iMK koji su dostupni u laboratoriji Fablab Univerziteta. Slični su u smislu da oboje koriste isti materijal koji je PLA (onaj koji se koristi za sve naše štampane dijelove) i imaju istu dimenziju mlaznice. Konkretno, Prusa rad s tanjim filamentom prilagođen je korisniku zahvaljujući uklonjivoj ploči (nema potrebe za korištenjem ljepila) i senzoru koji kompenzira neravnu površinu osnovne ploče.

Svi 3D ispisani dijelovi realizirani su bez standardnih postavki, osim za kotače gdje se koristi gustoća ispune od 80% kako bi se dobila krutija osovina. Konkretno pri prvom pokušaju, gustoća ispunjenog materijala od 20% ostavljena je kao standardna postavka bez da se primijeti greška. Na kraju štampe točak je bio savršeno realizovan, ali je vratilo odmah puklo. Kako ne bismo ponovno tiskali kotač, budući da traje dosta dugo, odlučili smo se za pametnije rješenje. Odlučili smo samo ponovno odštampati osovinu s bazom koja bi bila pričvršćena na kotač s 4 dodatne rupe kako će se vidjeti na slikama.

Ovdje slijedi poseban opis svake komponente:

• Nosač ležaja: ova komponenta je izvedena da bi držala i podupirala ležaj u pravilnom položaju. Nosač ležaja je doista izveden s centriranom rupom s točnom dimenzijom promjera ležaja kako bi se dobio vrlo precizan spoj. 2 krila su namijenjena samo za pravilno pričvršćivanje komponente na ploču. Treba napomenuti da se ležaj koristi tako da održava osovinu kotača koja bi se inače mogla saviti.
• Točak: 3D štampano predstavlja gotovo srž našeg projekta. Dizajniran je tako da bude što veći kako bi držao maksimalnu količinu tableta, ali istovremeno ostao lagan i lak za upravljanje motorima. Osim toga, dizajniran je sa glatkim rubovima svuda okolo kako ne bi bile zaglavljene pilule. Ima posebno 14 odjeljaka u kojima je moguće rasporediti pilule. Središnji dio, kao i granica između svakog dijela, ispražnjeni su kako bi kotač bio što svjetliji. Zatim postoji osovina promjera 6,4 mm i dužine 30 mm koja se savršeno uklapa u ležaj s druge strane. Konačno, snažna veza s motorom postiže se spojnicom vratila spojenom s jedne strane s kotačem pomoću 4 rupe koje se mogu vidjeti na slici, a s druge strane s koračnim motorom.
• Poklopac kotača: Poklopac kotača dizajniran je na takav način da pilule koje jednom uđu u kotač ne mogu izaći iz njega ako ne dođu do otvorenog dijela na dnu kotača. Osim toga, poklopac može zaštititi kotač od vanjskog okruženja osiguravajući pravilno skladištenje. Njegov promjer je nešto veći od samog kotača i ima 2 glavna otvora. Ona na dnu namijenjena je oslobađanju pilule, dok se ona na vrhu koristi za mehanizam punjenja koji je prethodno opisan. Glavna rupa u sredini služi za propuštanje osovine kotača, a preostalih 6 rupa koristi se za povezivanje s pločom i ležajem. Osim toga, na donjoj strani nalaze se 2 rupe u koje su smještena 2 mala magneta. Kako je kasnije navedeno, namjera je da imaju jaku vezu s utikačem.
• Lijevak: Ideja lijevka, kao što se može jasno pretpostaviti, je prikupiti pilule koje padaju s kotača i skupiti ih u čašu na dnu. Posebno za štampanje, podijeljen je u 2 različita koraka. Tu je tijelo lijevka i zatim 2 stope koje su odštampane odvojeno jer bi u protivnom štampanje impliciralo previše oslonaca. Za konačnu montažu 2 dijela moraju biti zalijepljena.
• PIR držač: njegova funkcija je da drži PIR u ispravnom položaju. Ima kvadratnu rupu u zidu kako bi omogućila prolaz kabela i 2 kraka za držanje PIR -a bez stalnog spoja.
• Utikač: ova mala komponenta je dizajnirana tako da olakša mehanizam punjenja. Kao što je ranije spomenuto, kada dođe vrijeme za ponovno punjenje, dno poklopca kotača treba zatvoriti čepom, inače bi pilule tijekom punjenja pale. Radi lakšeg povezivanja s čepom prisutne su 2 male rupice i dva magneta. Na ovaj način je veza s čepom jaka i prilagođena korisniku. Može se postaviti na mjesto i ukloniti uz vrlo jednostavan zadatak.

Korak 7: Korak 7: CAD za 3D štampane dijelove

Korak 8: Korak 8: Završna CAD montaža

Korak 9: Testovi za pojedinačne komponente

Prije spajanja svih komponenti elektronike zajedno, obavljeno je nekoliko pojedinačnih testova. Konkretno, video zapisi predstavljaju testove za mehanizam doziranja i punjenja, za funkcionisanje dugmeta, za alarm za testiranje LED dioda.

Korak 10: Završna montaža

Prvi dio sklopa bio je posvećen ugradnji konstrukcijskog dijela robota. Na osnovnoj ploči postavljene su 2 bočne ploče i čeona ploča, a lijevak je fiksiran. U međuvremenu je svaki kotač bio spojen sa svojim koračnim motorom pomoću spojnice vratila, a zatim montiran sa zatvaračem. Nakon toga, sistem poklopca točkova montiran je direktno na robota. U ovom trenutku elektronske komponente su postavljene na robota. Konačno, preostale ploče su sastavljene kako bi dovršile projekt.

Korak 11: Ožičenje komponenti na Arduino

Korak 12: Dijagram toka programa

Sljedeći dijagram toka prikazuje logiku programa koji smo napisali, za jedan kotač.

Korak 13: Programiranje

Korak 14: Povezivanje aplikacije robota- pametnog telefona

Kao što je već rečeno, komunikaciju s robotom osigurava aplikacija za pametni telefon povezana preko bluetooth modula na robota. Sljedeće slike prikazuju funkcioniranje aplikacije. Prvi predstavlja ikonu aplikacije, dok drugi i treći obrađuju mehanizam za ručno doziranje i meni za podešavanje vremena. U potonjem slučaju, mehanizam točenja se izvodi automatski u vrijeme koje odabere korisnik.

Ova je aplikacija izgrađena na App Inventor -u Instituta za tehnologiju u Massachusettsu (ai2.appinventor.mit.edu/?locale=en#6211792079552512).