DISTRIBUITOR DE PILOTE AUTOMAT: 14 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:44

Acesta este un robot dozator de pilule capabil să ofere pacientului cantitatea și tipul corect de pastile medicamentoase. Dozarea pilulei se efectuează automat la ora corectă a zilei, precedată de o alarmă. Când este goală, mașina este completată cu ușurință de către utilizator. Mecanismul de distribuire și reumplere este controlat prin intermediul unei aplicații conectate prin Bluetooth la robot și prin intermediul a două butoane.

Bruface Mechatronics Project Group 2

Membrii echipei: Federico ghezzi

Andrea Molino

Giulia Ietro

Mohammad Fakih

Mouhamad Lakkis

Pasul 1: Lista de cumpărături

• Adafruit Motor Shield v2.3 (kit de asamblare) - Motor / Stepper / Servo Shield pentru Arduino
• Senzor de temperatură umiditate Kwmobile
• Carte de livrare AZ pentru Arduino PCM2704 KY-006 Buzzer Passive
• AZDelivery Real Time Clock, RTC DS3231 I2C, Rasperry Pi
• 2. 28byj de 48 DC 5 V 4 Faza de fil de 5 Micro Step cu modul ULN2003 pentru Arduino
• AZDelivery Prototypepage Prototype Shield pentru Arduino UNO R3
• AZDelivery PAQUET HD44780 LCD 1602, 2X16 caractere + interfața I2C
• Mini magneți OfficeTree® 20 OfficeTree® 20 6x2 mm
• CUPLU ARBRE POLOLU-1203 HUB UNIVERSAL MOUNTIBG
• 40 pini 30 cm sârmă de la jumper la tată
• Pană fără sudură - 830 găuri
• USB 2.0 A - B M / M 1,80M
• Senzor de mișcare Pir pentru Arduino
• Set AWG Breadboard Jumper Wires One Pin
• R18-25b Push Switch 1p Off- (pornit)
• L-793id LED 8mm Rosu Difuzat 20mcd
• L-793gd LED 8mm Verde Difuzat 20mcd
• 2 x Poussoir Mtallique Carr + Avec Capuchon Bleu
• Comutator tactil 6x6mm
• 2 charn 70x40 mm
• greep plastic cu 64 mm
• buton aluminiu 12 mm
• ultragel 3gr
• 50 de nageluri 2x35
• Lumină LCD rgb backround
• 2 rulmenți cu bile arborele de 6,4 mm
• 2 foi de MDF complete pentru tăierea cu laser
• 1 bucată de plexiglas pentru tăiere cu laser
• 1 potențiometru
• Arduino uno

Pasul 2: Indicii tehnice privind alegerea componentelor

Mecanismele de distribuire și de reumplere necesită o mare precizie și mișcări reduse ale roților care conțin pastilele. Din acest motiv, decidem să folosim două motoare pas cu pas.

Motoarele pas cu pas sunt grajduri, pot conduce o gamă largă de sarcini de frecare și inerțiale, nu au nevoie de feedback. Motorul este, de asemenea, un traductor de poziție: nu sunt necesari senzori de poziție și viteză. Mai mult, au o repetabilitate excelentă și revin cu exactitate în aceeași locație.

Un scut motor acționează cele două motoare pas cu pas. Conține 4 punți H care permit controlul atât al direcției, cât și al vitezei motoarelor. Folosind un scut al motorului, mărim numărul de pini liberi.

Pentru a vă asigura că pastilele sunt întotdeauna în condiții bune, un senzor de umiditate și temperatură măsoară în mod costisitor temperatura și umiditatea din dozator.

Pentru a anunța utilizatorul că este timpul să ia terapia, am construit o alarmă cu un buzzer și un ceas în timp real. Modulul RTC funcționează pe o baterie și poate ține evidența timpului chiar dacă reprogramăm microcontrolerul sau deconectăm alimentarea principală.

Două butoane și un afișaj cu cristale lichide RGB permit utilizatorului să interacționeze cu distribuitorul. Utilizatorul își poate seta și terapia și timpul de distribuire printr-o aplicație pentru smarphone. El își poate conecta dispozitivul personal prin conexiune Bluetooth (un modul Bluetooth este conectat la Arduino).

Un senzor PIR detectează o mișcare dacă utilizatorul își ia medicamentul și oferă un feedback despre funcționarea corectă a dozatorului. Datorită sensibilității sale mari și a gamei largi de detectare, acesta este obstacol intenționat în unele direcții pentru a evita măsurători inutile.

Pasul 3: Partea de fabricație

În cele ce urmează, este furnizată o listă detaliată a pieselor produse fie de imprimantă 3D, fie de tăietor cu laser. Toate dimensiunile și aspectele geometrice sunt alese pentru a avea o potrivire adecvată între toate piesele cu conexiuni puternice, precum și un design frumos.

Cu toate acestea, dimensiunile și aspectul geometric pot fi modificate în funcție de diferitele scopuri. În secțiunile următoare este posibil să găsiți CAD-ul tuturor componentelor enumerate aici.

În special, ideea inițială pentru proiect a fost crearea unui dozator de pastile cu mai multe roți, astfel încât să se distribuie cea mai mare cantitate și cea mai mare varietate de pastile. Pentru scopul cursului, ne-am limitat atenția doar la 2 dintre ele, dar cu puține modificări asupra designului, se pot adăuga mai multe roți și pot atinge obiectivul. De aceea, vă lăsăm posibilitatea de a modifica designul nostru în mod liber, astfel încât, în cazul în care vă place, să îl puteți schimba și să îl adaptați la orice gust personal.

Iată lista tuturor pieselor imprimate 3D și tăiate cu laser, cu grosimea dintre paranteze:

• placa din spate (mdf 4 mm) x1
• placa de baza (mdf 4 mm) x1
• placă frontală (mdf 4 mm) x1
• placă laterală_nu există gaură (mdf 4 mm) x1
• placa laterala_ gaura (mdf 4 mm) x1
• placă arduino (mdf 4 mm) x1
• placă pentru sustain vertical (mdf 4 mm) x1
• placa conector (mdf 4 mm) x1
• placă pentru capacul roții (mdf 4 mm) x2
• placă pentru roată (mdf 4 mm) x2
• placa superioară (plexiglas 4 mm) x1
• placa de deschidere (mdf 4 mm) x1
• suport de rulment (imprimat 3D) x2
• roata capac (imprimat 3D) x2
• pâlnie (tipărit 3D) x1
• picior pâlnie (imprimat 3D) x2
• Suport PIR (imprimat 3d) x1
• mufa pentru capacul rotii (imprimat 3D) x2
• roată (tipărit 3d) x2

Pasul 4: Desene tehnice pentru tăierea cu laser

Asamblarea cutiei este proiectată pentru a evita utilizarea lipiciului. Acest lucru permite realizarea unei lucrări mai curate și, dacă este necesar, se poate demonta pentru a remedia unele probleme.

În special, asamblarea se realizează cu ajutorul șuruburilor și piulițelor. Într-o gaură cu o geometrie adecvată, un șurub dintr-o parte și o piuliță din cealaltă parte se potrivesc perfect pentru a avea o conexiune puternică între toate plăcile MDF. În special pentru ceea ce privește diferitele plăci:

• Placa laterală are o gaură poziționată pentru a permite trecerea cablului, astfel încât să existe o conexiune între Arduino și computer.
• Placa frontală are 2 deschideri. Cel mai mic este destinat utilizării atunci când persoana trebuie să ia paharul în care a fost administrată pastila. Cealaltă este utilizată când este timpul pentru reumplere. În această situație specială există un dop (vezi ulterior proiectul) care poate închide diafragma de pe capacul roții de jos. Poziționarea acestui capac este într-adevăr realizată prin exploatarea acestei a doua deschideri. Odată ce ștecherul este poziționat, utilizând butoanele sau aplicația, persoana poate lăsa roata să se rotească câte o secțiune și să plaseze o pastilă în fiecare secțiune.
• Placa de susținere este poziționată pentru a avea un suport vertical pentru șinele în care roata și capacul sunt poziționate astfel încât să aibă o structură mai fiabilă și rigidă.
• Placa de deschidere este concepută așa cum spune cuvântul pentru a facilita mecanismul de reumplere de către utilizator
• Placa superioară, așa cum se poate vedea din imagine, este realizată în plexiglas pentru a permite din exterior viziunea a ceea ce se întâmplă în interior.

Toate celelalte plăci nu au scopuri speciale, sunt concepute pentru a permite ca toate piesele să se potrivească perfect. Unele părți pot prezenta găuri particulare cu dimensiuni și geometrie diferite pentru a permite toate materialele electronice (cum ar fi Arduino și motoare) sau lucrurile imprimate 3D (cum ar fi pâlnia și suportul PIR) să fie conectate într-un mod adecvat.

Pasul 5: Pasul 5: CAD pentru piesele tăiate cu laser

Pasul 6: Desene tehnice pentru imprimare 3D

Părțile tipărite 3D sunt realizate folosind imprimantele Ultimakers 2 și Prusa iMK disponibile la laboratorul Fablab al Universității. Sunt similare în sensul că ambii folosesc același material care este PLA (cel folosit pentru toate piesele noastre tipărite) și au aceeași dimensiune a duzei. În special lucrările Prusa cu un filament mai subțire sunt mai ușor de utilizat datorită plăcii detașabile (nu este nevoie să folosiți adezivul) și senzorului care compensează suprafața neplată a plăcii de bază.

Toate piesele imprimate 3D sunt realizate lăsând setările standard, cu excepția cazului în care este utilizată o roată în care se folosește o densitate a materialului de umplere de 80% pentru a avea un arbore mai rigid. În special la prima încercare, o densitate a materialului de umplere de 20% a fost lăsată ca setare standard fără a observa greșeala. La sfârșitul imprimării, roata a fost perfect realizată, dar arborele s-a rupt imediat. Pentru a nu retipări din nou roata, deoarece durează destul de mult timp, am decis să alegem o soluție mai inteligentă. Am decis doar să reimprimăm arborele cu o bază care să fie fixată pe roată cu 4 găuri suplimentare așa cum se va vedea în figuri.

Aici va urma o descriere specială a fiecărei componente:

• Suport rulment: această componentă este realizată pentru a menține și susține rulmentul într-o poziție adecvată. Suportul rulmentului este într-adevăr realizat cu o gaură centrată cu dimensiunea exactă a diametrului rulmentului, astfel încât să aibă o conexiune foarte precisă. Cele 2 aripi sunt destinate doar pentru a avea o fixare corectă a componentei pe placă. Trebuie remarcat faptul că rulmentul este utilizat astfel încât să susțină arborele roții care altfel s-ar putea îndoi.
• Roată: Imprimatul 3D reprezintă aproape miezul proiectului nostru. Este proiectat într-un mod care să fie cât mai mare posibil, astfel încât să păstreze cantitatea maximă de pastile, dar în același timp să rămână ușor și ușor de condus de motoare. Mai mult decât atât, este proiectat cu margini netede în jurul său, astfel încât să nu aibă pastile lipite. Are în special 14 secțiuni unde este posibil să se aloce pastilele. Partea centrală, precum și marginea dintre fiecare secțiune, au fost golite pentru a lăsa roata cât mai ușoară posibil. Apoi, există un arbore cu diametrul de 6,4 mm și lungimea de 30 mm, care se poate potrivi perfect în lagărul de pe cealaltă parte. În cele din urmă, o conexiune puternică cu motorul este realizată de un cuplaj de arbore conectat pe o parte cu roata prin cele 4 găuri care pot fi văzute în imagine și pe cealaltă parte cu motorul pas cu pas.
• Capacul roții: capacul roții este proiectat astfel încât pastilele odată introduse în roată să nu poată ieși din ea decât dacă ajung în secțiunea deschisă din partea de jos a roții. Mai mult, capacul poate proteja roata de mediul exterior asigurând o depozitare adecvată. Diametrul său este puțin mai mare decât roata însăși și are 2 deschideri principale. Cel din partea de jos este destinat eliberării pilulei, în timp ce cel din partea de sus este utilizat pentru mecanismul de reumplere detaliat anterior. Gaura principală din centru este pentru a lăsa să treacă arborele roții, iar cele 6 găuri rămase sunt utilizate pentru conectarea cu placa și rulmentul. În plus, în partea de jos, sunt prezente 2 găuri unde sunt așezați 2 magneți mici. După cum se detaliază mai jos, acestea vor fi destinate să aibă o conexiune puternică cu mufa.
• Pâlnie: Ideea pâlniei, după cum se poate ghici clar, este de a colecta pastilele care cad de pe roată și de a le aduna în paharul de pe fund. În special pentru tipărirea sa, a fost împărțit în 2 etape diferite. Există corpul pâlniei și apoi 2 picioare care au fost tipărite separat, altfel tipărirea ar fi implicat prea multe suporturi. Pentru asamblarea finală, cele două părți trebuie lipite între ele.
• Suport PIR: funcția sa este de a menține PIR într-o poziție adecvată. Are o gaură pătrată în perete, astfel încât să permită trecerea cablurilor și 2 brațe pentru a ține PIR fără o articulație permanentă.
• Fișă: această mică componentă a fost proiectată astfel încât să faciliteze mecanismul de reumplere. După cum sa menționat anterior, odată ce a venit timpul să reumpleți, partea inferioară a capacului roții trebuie închisă de dop, în caz contrar pastilele din timpul reumplerii ar cădea. Pentru a facilita conexiunea cu capacul sunt prezente 2 găuri mici și doi magneți. În acest fel, legătura cu capacul este puternică și ușor de utilizat. Poate fi plasat în poziție și îndepărtat cu o sarcină foarte ușoară.

Pasul 7: Pasul 7: CAD pentru piese imprimate 3D

Pasul 8: Pasul 8: Asamblarea finală CAD

Pasul 9: Teste pentru componente individuale

Au fost efectuate mai multe teste individuale înainte de a conecta toate componentele electronice împreună. În special, videoclipurile reprezintă testele pentru mecanismul de distribuire și reumplere, pentru funcționarea butonului, pentru alarma pentru testarea ledurilor.

Pasul 10: Adunarea finală

Prima parte a ansamblului a fost dedicată montării părții structurale a robotului. Pe placa de bază, cele 2 plăci laterale și placa frontală au fost așezate și pâlnia a fost fixată. Între timp, fiecare roată a fost legată de motorul său pas cu pas prin intermediul cuplajului arborelui și apoi a fost montată cu capacul său. Ulterior, sistemul capacului roții a fost montat direct pe robot. În acest moment componentele electronice au fost setate pe robot. În cele din urmă, plăcile rămase au fost asamblate pentru a finaliza proiectul.

Pasul 11: Cablarea componentelor la Arduino

Pasul 12: Organigrama programului

Următorul diagramă prezintă logica programului pe care l-am scris, pentru o singură roată.

Pasul 13: Programare

Pasul 14: Conexiune aplicație robot-smartphone

După cum sa spus deja, comunicarea cu robotul este asigurată de o aplicație smartphone conectată prin intermediul unui modul bluetooth la robot. Următoarele imagini reprezintă funcționarea aplicației. Prima reprezintă pictograma aplicației, în timp ce a doua și a treia, se referă la mecanismul de distribuire manuală și, respectiv, la meniul de setare a timpului. În acest din urmă caz, mecanismul de distribuire se realizează automat la momentul selectat de utilizator.

Această aplicație a fost construită pe Massachusetts Institute of Technology App Inventor (ai2.appinventor.mit.edu/?locale=ro#6211792079552512).