AUTOMATYCZNY DOZOWNIK TABLETEK: 14 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

Jest to robot dozujący pigułki, który jest w stanie dostarczyć pacjentowi odpowiednią ilość i rodzaj pigułek. Dozowanie pigułki odbywa się automatycznie o odpowiedniej porze dnia, poprzedzone alarmem. Pusta maszyna jest łatwo uzupełniana przez użytkownika. Mechanizm dozowania i uzupełniania jest sterowany za pomocą aplikacji połączonej przez Bluetooth z robotem oraz za pomocą dwóch przycisków.

Grupa projektowa Bruface Mechatronics 2

Członkowie zespołu: Federico ghezzi

Andrea Molino

Giulia Ietro

Mohammad Fakih

Mouhamad Lakkis

Krok 1: Lista zakupów

• Adafruit Motor Shield v2.3 (zestaw montażowy) – Motor/Stepper/Servo Shield dla Arduino
• Czujnik temperatury wilgotności Kwmobile
• AZDelivery Carte dla Arduino PCM2704 KY-006 pasywny buzzer
• Zegar czasu rzeczywistego AZDelivery, RTC DS3231 I2C, Rasperry Pi
• 2. 28byj 48 DC 5 V 4 fazy fil de 5 Micro Step z modułem ULN2003 dla Arduino
• AZDelivery Prototypage Prototype Shield dla Arduino UNO R3
• AZDelivery PAQUET HD44780 LCD 1602, 2X16 znaków + interfejs I2C
• OfficeTree® 20 Mini magnesy OfficeTree® 20 6x2 mm
• SPRZĘGŁO WAŁKA POLOLU-1203 UNIWERSALNA PIASTA MONTAŻOWA
• 40 pinów 30 cm męski na żeński przewód połączeniowy
• Płytka bez lutowania – 830 otworów
• USB 2.0 A – B M/M 1,80 M
• Czujnik ruchu Pir dla Arduino
• Zestaw przewodów połączeniowych płyty chlebowej AWG, jeden pin
• Przełącznik wciskany R18-25b 1p Wył.-(wł.)
• L-793id LED 8mm Czerwony Rozproszony 20mcd
• L-793gd LED 8mm Zielony Rozproszony 20mcd
• 2 x Poussoir Mtallique Carr+Avec Capuchon Bleu
• Przełącznik dotykowy 6x6mm
• 2 znaki 70x40 mm
• greep plast o średnicy 64 mm
• klamka aluminiowa 12 mm
• ultrażel 3gr
• 50 nagelów 2x35
• Podświetlenie LCD rgb
• 2 łożyska kulkowe wał 6,4 mm
• 2 pełne arkusze mdf do cięcia laserowego
• 1 kawałek pleksi do cięcia laserowego
• 1 potencjometr
• Arduino

Krok 2: Wskazówki techniczne dotyczące wyboru komponentów

Mechanizmy dozowania i uzupełniania wymagają dużej precyzji i niewielkich ruchów kółek zawierających tabletki. Z tego powodu decydujemy się na zastosowanie dwóch silników krokowych.

Silniki krokowe są stabilne, mogą napędzać szeroki zakres obciążeń tarcia i bezwładności, nie wymagają sprzężenia zwrotnego. Silnik jest również przetwornikiem położenia: czujniki położenia i prędkości nie są wymagane. Ponadto charakteryzują się doskonałą powtarzalnością i dokładnie wracają do tej samej lokalizacji.

Osłona silnika napędza dwa silniki krokowe. Zawiera 4 mostki H, które pozwalają kontrolować kierunek i prędkość silników. Za pomocą osłony silnika zwiększamy liczbę wolnych pinów.

Aby mieć pewność, że tabletki są zawsze w dobrym stanie, czujniki wilgotności i temperatury stale mierzą temperaturę i wilgotność wewnątrz dozownika.

Aby powiadomić użytkownika, że nadszedł czas na terapię, zbudowaliśmy alarm z brzęczykiem i zegarem czasu rzeczywistego. Moduł RTC działa na baterii i może śledzić czas nawet jeśli przeprogramujemy mikrokontroler lub odłączymy główne zasilanie.

Dwa przyciski i wyświetlacz ciekłokrystaliczny RGB pozwalają użytkownikowi na interakcję z dozownikiem. Użytkownik może również ustawić swoją terapię i czas dozowania za pomocą aplikacji na smartfona. Może połączyć swoje osobiste urządzenie przez połączenie Bluetooth (moduł Bluetooth jest podłączony do Arduino).

Czujnik PIR wykrywa ruch, jeśli użytkownik przyjmuje lek i informuje o prawidłowej pracy dozownika. Ze względu na dużą czułość i szeroki zakres wykrywania jest celowo blokowany w niektórych kierunkach, aby uniknąć niepotrzebnych pomiarów.

Krok 3: Część produkcyjna

Poniżej znajduje się szczegółowa lista części, które są produkowane przez drukarkę 3D lub wycinarkę laserową. Wszystkie wymiary i aspekty geometryczne są dobrane tak, aby uzyskać odpowiednie dopasowanie wszystkich części o mocnych połączeniach, a także dobrze wyglądający projekt.

Jednak wymiary i aspekt geometryczny mogą być zmieniane w zależności od różnych celów. W kolejnych sekcjach można znaleźć CAD wszystkich wymienionych tutaj komponentów.

W szczególności początkowym pomysłem na projekt było stworzenie dozownika tabletek z większą liczbą kółek, aby dozować jak największą ilość i największą różnorodność tabletek. W zakresie kursu ograniczyliśmy naszą uwagę tylko do 2 z nich, ale przy niewielkich modyfikacjach projektu można dodać więcej kół i osiągnąć cel. Dlatego dajemy Ci możliwość dowolnej modyfikacji naszego projektu tak, że jeśli Ci się spodoba, możesz go zmienić i dostosować do własnych upodobań.

Oto lista wszystkich wydrukowanych w 3D i wyciętych laserowo części z grubością w nawiasach:

• płyta tylna (mdf 4 mm) x1
• płyta podstawowa (mdf 4 mm) x1
• płyta czołowa (mdf 4 mm) x1
• płyta boczna_bez otworu (mdf 4 mm) x1
• boczna płyta_otwór (mdf 4 mm) x1
• płyta arduino (mdf 4 mm) x1
• płyta do podtrzymywania pionowego (mdf 4 mm) x1
• płytka łącząca (mdf 4 mm) x1
• płytka pod kołpak koła (mdf 4 mm) x2
• płytka na koło (mdf 4 mm) x2
• płyta górna (pleksi 4 mm) x1
• płyta otwierająca (mdf 4 mm) x1
• uchwyt łożyska (druk 3d) x2
• koło nasadowe (druk 3d) x2
• lejek (druk 3d) x1
• stopka lejka (druk 3d) x2
• Uchwyt PIR (druk 3d) x1
• zatyczka do kołpaka (nadruk 3d) x2
• koło (druk 3d) x2

Krok 4: Rysunki techniczne do cięcia laserowego

Montaż pudełka jest zaprojektowany tak, aby uniknąć użycia kleju. Pozwala to na wykonanie czystszej pracy i, w razie potrzeby, demontaż w celu naprawienia niektórych problemów.

W szczególności montaż odbywa się za pomocą śrub i nakrętek. W otworze o odpowiedniej geometrii śruba z jednej strony i nakrętka z drugiej strony idealnie pasują, aby mieć mocne połączenie pomiędzy wszystkimi płytami mdf. W szczególności w odniesieniu do różnych płyt:

• W bocznej płytce znajduje się otwór umieszczony tak, aby przepuścić kabel tak, aby mieć połączenie między Arduino a komputerem.
• Płyta czołowa ma 2 otwory. Najniższy jest przeznaczony do użycia, gdy osoba musi wziąć szklankę, z której została wydana pigułka. Drugi jest używany, gdy nadejdzie czas na uzupełnienie. W tej konkretnej sytuacji znajduje się zaślepka (patrz dalej projekt), która może zamknąć otwór na kołpaku od dołu. Pozycjonowanie tej nasadki jest rzeczywiście wykonywane przez wykorzystanie tego drugiego otworu. Po umieszczeniu wtyczki, za pomocą przycisków lub aplikacji, osoba może obracać kółko o jedną sekcję na raz i umieszczać pigułkę w każdej sekcji.
• Płytka podtrzymująca jest umieszczona tak, aby mieć pionowe podparcie dla szyn, gdzie koło i nakładka są umieszczone tak, aby mieć bardziej niezawodną i sztywną konstrukcję.
• Płyta otwierająca została zaprojektowana tak, jak mówi słowo, aby ułatwić użytkownikowi mechanizm napełniania
• Górna płyta, jak widać na zdjęciu, wykonana jest z pleksi, aby umożliwić z zewnątrz widzenie tego, co dzieje się w środku.

Wszystkie inne płytki nie mają specjalnego przeznaczenia, są zaprojektowane tak, aby wszystkie części idealnie do siebie pasowały. Niektóre części mogą prezentować poszczególne otwory o różnych wymiarach i geometrii, aby umożliwić wszystkie elementy elektroniczne (takie jak Arduino i silniki) lub wydruki 3d (takie jak lejek i uchwyt PIR) należy odpowiednio połączyć.

Krok 5: Krok 5: CAD dla części wycinanych laserowo

Krok 6: Rysunki techniczne do druku 3D

Części drukowane w 3D są realizowane przy użyciu drukarek Ultimakers 2 oraz Prusa iMK dostępnych w laboratorium Fablab Uniwersytetu. Są one podobne w tym sensie, że oba wykorzystują ten sam materiał, którym jest PLA (ten, którego używamy do wszystkich naszych drukowanych części) i mają ten sam wymiar dyszy. W szczególności praca Prusa z cieńszym filamentem jest bardziej przyjazna dla użytkownika dzięki wyjmowanej płycie (nie ma potrzeby używania kleju) i czujnikowi, który kompensuje niepłaską powierzchnię płyty podstawy.

Wszystkie części drukowane w 3D są realizowane z zachowaniem standardowych ustawień, chyba że w przypadku koła, w którym zastosowano gęstość materiału wypełniającego 80%, aby uzyskać sztywniejszy wał. W szczególności przy pierwszej próbie pozostawiono jako standardowe ustawienie gęstość materiału wypełnienia wynoszącą 20%, nie zauważając błędu. Pod koniec druku koło było doskonale zrealizowane, ale wałek natychmiast się zepsuł. Aby nie drukować ponownie koła, ponieważ zajmuje to dość dużo czasu, zdecydowaliśmy się na bardziej inteligentne rozwiązanie. Zdecydowaliśmy się po prostu przedrukować wałek z podstawą, która będzie przymocowana do koła za pomocą 4 dodatkowych otworów, jak widać na rysunkach.

Tutaj nastąpi szczegółowy opis każdego komponentu:

• Uchwyt łożyska: ten element jest realizowany w celu utrzymania i podparcia łożyska we właściwej pozycji. Oprawa łożyska jest rzeczywiście wykonana z wycentrowanym otworem o dokładnym wymiarze średnicy łożyska, tak aby uzyskać bardzo precyzyjne połączenie. 2 skrzydła mają na celu odpowiednie zamocowanie elementu na płycie. Należy zauważyć, że łożysko jest używane tak, aby podtrzymywać wałek koła, który w innym przypadku mógłby się wygiąć.
• Koło: Druk 3d stanowi niemal sedno naszego projektu. Został zaprojektowany w taki sposób, aby był jak największy, aby pomieścić maksymalną ilość tabletek, a jednocześnie był lekki i łatwy do napędzania przez silniki. Ponadto ma gładkie krawędzie dookoła, aby nie przykleiły się pigułki. Posiada w szczególności 14 sekcji, w których można przydzielić tabletki. Centralna część, jak również granica pomiędzy poszczególnymi sekcjami została opróżniona, aby koło było jak najlżejsze. Następnie jest wałek o średnicy 6,4 mm i długości 30 mm, który może idealnie pasować do łożyska po drugiej stronie. Wreszcie mocne połączenie z silnikiem uzyskuje się za pomocą sprzęgu wału połączonego z jednej strony z kołem za pomocą 4 otworów, które widać na zdjęciu, az drugiej strony z silnikiem krokowym.
• Kołpak koła: Kołpak koła jest zaprojektowany w taki sposób, że pigułki znajdujące się w kole nie mogą z niego wyjść, chyba że dotrą do otwartej części na spodzie koła. Co więcej, nakładka może chronić koło przed środowiskiem zewnętrznym, zapewniając odpowiednie przechowywanie. Jego średnica jest nieco większa od samego koła i posiada 2 główne otwory. Ta na dole służy do uwalniania pigułki, podczas gdy ta na górze służy do opisanego wcześniej mechanizmu uzupełniania. Główny otwór w środku służy do przepuszczania wału koła, a pozostałe 6 otworów służy do połączenia z płytą i łożyskiem. Dodatkowo na spodniej stronie znajdują się 2 otwory, w których umieszcza się 2 małe magnesy. Jak opisano poniżej, będą one miały silne połączenie z wtyczką.
• Lejek: Ideą lejka, jak łatwo się domyślić, jest zbieranie tabletek spadających z koła i zbieranie ich w szklance na dnie. W szczególności ze względu na druk został podzielony na 2 różne etapy. Jest korpus lejka, a następnie 2 stopy, które zostały wydrukowane od siebie, w przeciwnym razie drukowanie wymagałoby zbyt wielu podpór. Do końcowego montażu należy skleić 2 części.
• Uchwyt PIR: jego zadaniem jest utrzymywanie PIR w odpowiedniej pozycji. Posiada kwadratowy otwór w ścianie, aby przepuścić kable oraz 2 ramiona do podtrzymywania PIR bez stałego połączenia.
• Wtyczka: ten mały element został zaprojektowany tak, aby ułatwić mechanizm napełniania. Jak już wcześniej wspomniałem, gdy nadejdzie czas na uzupełnienie, dolną część zakrętki koła należy zamknąć korkiem, inaczej pigułki podczas doładowania spadają. Aby ułatwić połączenie z nasadką, znajdują się 2 małe otwory i dwa magnesy. W ten sposób połączenie z nasadką jest mocne i przyjazne dla użytkownika. Można go umieścić na miejscu i zdjąć w bardzo łatwym zadaniu.

Krok 7: Krok 7: CAD dla części drukowanych 3D

Krok 8: Krok 8: Ostateczny montaż CAD

Krok 9: Testy dla poszczególnych komponentów

Przeprowadzono kilka indywidualnych testów przed połączeniem wszystkich elementów elektronicznych. W szczególności filmy przedstawiają testy mechanizmu dozowania i uzupełniania, działania przycisku, alarmu dla testowania diod LED.

Krok 10: Montaż końcowy

Pierwsza część montażu została poświęcona zamontowaniu części konstrukcyjnej robota. Na płycie podstawy ustawiono 2 płyty boczne i płytę przednią oraz zamocowano lejek. W międzyczasie każde koło było połączone z silnikiem krokowym za pomocą sprzęgu wału, a następnie montowane za pomocą nakładki. Następnie system kołpaków został zamontowany bezpośrednio na robocie. W tym momencie elementy elektroniczne zostały ustawione na robocie. Ostatecznie zmontowano pozostałe płyty, aby ukończyć projekt.

Krok 11: Podłączanie komponentów do Arduino

Krok 12: Schemat blokowy programu

Poniższy schemat blokowy pokazuje logikę programu, który napisaliśmy, dla jednego koła.

Krok 13: Programowanie

Krok 14: Połączenie robota ze smartfonem

Jak już wspomniano, komunikację z robotem zapewnia aplikacja na smartfona połączona z robotem przez moduł bluetooth. Poniższe obrazy przedstawiają działanie aplikacji. Pierwsza z nich przedstawia ikonę aplikacji, a druga i trzecia dotyczą odpowiednio ręcznego mechanizmu dozowania i menu ustawień czasu. W tym ostatnim przypadku mechanizm dozowania jest wykonywany automatycznie w wybranym przez użytkownika czasie.

Ta aplikacja została stworzona na podstawie programu Inventor App Inventor (ai2.appinventor.mit.edu/?locale=en#6211792079552512).