AUTOMAATNE PILLIDESEPT: 14 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:48

See on pillide jaoturrobot, mis suudab patsiendile pakkuda õige koguse ja tüüpi ravimipille. Pillide doseerimine toimub automaatselt õigel kellaajal, millele eelneb äratus. Tühjana täidab masin kasutaja hõlpsalt uuesti. Väljastamis- ja täitmismehhanismi juhitakse rakenduse abil, mis on Bluetoothiga ühendatud robotiga, ja kahe nupu abil.

Bruface'i mehhatroonika projektirühm 2

Meeskonna liikmed: Federico ghezzi

Andrea Molino

Giulia Ietro

Mohammad Fakih

Mouhamad Lakkis

Samm: ostunimekiri

• Adafruit Motor Shield v2.3 (montaažikomplekt) - Arduino mootor/samm/servokilp
• Kwmobile niiskuse temperatuuriandur
• AZTarnekaart Arduino PCM2704 KY-006 Buzzer Passiivne jaoks
• AZDelivery reaalajas kell, RTC DS3231 I2C, Rasperry Pi
• 2. 28byj 48 DC 5 V 4 faasi fil de 5 Micro Step koos ULN2003 mooduliga Arduino jaoks
• AZDelivery Prototypage Prototype Shield Arduino UNO R3 jaoks
• AZDelivery PAQUET HD44780 LCD 1602, 2X16 tähemärki + liides I2C
• OfficeTree® 20 Minimagnetid OfficeTree® 20 6x2 mm
• VÕLTSIDUR POLOLU-1203 UNIVERSAL MOUNTIBG HUB
• 40 tihvti 30 cm isas -naissoost hüppaja traat
• Jooteta leivalaud - 830 auku
• USB 2.0 A - B M/M 1.80M
• Pir Arduino liikumisandur
• AWG leivaplaadi hüppajajuhtmete komplekt, üks tihvt
• R18-25b tõukurlüliti 1p väljas-(sees)
• L-793id LED 8mm punane hajutatud 20mcd
• L-793gd LED 8mm roheline hajutatud 20mcd
• 2 x Poussoir Mtallique Carr+Avec Capuchon Bleu
• Puutetundlik lüliti 6x6mm
• 2 kihti 70x40 mm
• haarduv plastik 64 mm
• nööp alumiiniumist 12 mm
• ultrageel 3 gr
• 50 nagelit 2x35
• LCD rgb taustavalgus
• 2 kuullaagrit 6,4 mm võll
• 2 täis mdf -lehte laserlõikamiseks
• 1 tükk pleksiklaasi laserlõikamiseks
• 1 potentsiomeeter
• Arduino uno

Samm: tehnilised näpunäited komponentide valiku kohta

Väljastamis- ja täitmismehhanismid nõuavad pille sisaldavate rataste suurt täpsust ja väheseid liigutusi. Sel põhjusel otsustame kasutada kahte samm -mootorit.

Sammumootorid on tallid, võivad sõita laias valikus hõõrde- ja inertsiaalseid koormusi, ei vaja tagasisidet. Mootor on ka asendiandur: positsiooni ja kiiruse andureid pole vaja. Lisaks on neil suurepärane korratavus ja nad naasevad täpselt samasse kohta.

Mootorikilp juhib kahte samm -mootorit. See sisaldab 4 H-silda, mis võimaldavad juhtida nii mootorite suunda kui ka kiirust. Kasutades mootorikilpi, suurendame vabade tihvtide arvu.

Et olla kindel, et pillid on alati heades tingimustes, mõõdavad niiskus- ja temperatuuriandurid kulukalt dosaatori sees olevat temperatuuri ja niiskust.

Kasutajale teatamiseks, et on aeg tema teraapias käia, ehitasime helisignaali ja reaalajas kella abil alarmi. RTC -moodul töötab patareiga ja saab aega jälgida isegi siis, kui mikrokontrolleri ümber programmeerime või vooluvõrgust lahti ühendame.

Kaks nuppu ja RGB vedelkristallkuvar võimaldavad kasutajal jaoturiga suhelda. Kasutaja saab määrata oma teraapia ja väljastamisaja ka nutitelefonirakenduse kaudu. Ta saab ühendada oma isikliku seadme Bluetooth -ühenduse kaudu (Bluetooth -moodul on ühendatud Arduinoga).

PIR -andur tuvastab liikumise, kui kasutaja võtab ravimit ja annab tagasisidet dosaatori õige töö kohta. Tänu suurele tundlikkusele ja laiale avastamisulatusele on see mõnes suunas tahtlikult takistatud, et vältida kasutuid mõõtmisi.

3. etapp: tootmise osa

Järgnevalt esitatakse üksikasjalik loetelu osadest, mis on toodetud kas 3D -printeri või laserlõikuri abil. Kõik mõõtmed ja geomeetrilised aspektid on valitud selleks, et kõik tugevate ühendustega osad oleksid korralikult sobitatud ja disain oleks hea.

Mõõtmeid ja geomeetrilisi aspekte võib aga vastavalt erinevatele eesmärkidele muuta. Järgmistes jaotistes on võimalik leida kõigi siin loetletud komponentide CAD.

Eelkõige oli projekti esialgne idee luua rohkem ratastega pillidosaator, et väljastada kõige suurem kogus ja suur valik erinevaid tablette. Kursuse ulatuse osas piirasime oma tähelepanu ainult kahele neist, kuid disaini vähese muudatusega saab lisada rohkem rattaid ja jõuda eesmärgini. Seetõttu lubame teil oma disaini vabalt muuta, nii et kui soovite, siis saate seda muuta ja kohandada vastavalt oma isiklikule maitsele.

Siin on nimekiri kõigist 3D trükitud ja laserlõigatud osadest, mille paksus on sulgude vahel:

• tagaplaat (mdf 4 mm) x1
• alusplaat (mdf 4 mm) x1
• esiplaat (mdf 4 mm) x1
• külgplaat_ava puudub (mdf 4 mm) x1
• külgplaadi auk (mdf 4 mm) x1
• arduino plaat (mdf 4 mm) x1
• plaat vertikaalseks toestamiseks (mdf 4 mm) x1
• ühendusplaat (mdf 4 mm) x1
• ratta korgi plaat (mdf 4 mm) x2
• ratta plaat (mdf 4 mm) x2
• ülemine plaat (pleksiklaasist 4 mm) x1
• avamisplaat (mdf 4 mm) x1
• laagrihoidja (3D trükitud) x2
• korgiratas (3D trükitud) x2
• lehter (3D trükitud) x1
• lehtri jalg (3D trükitud) x2
• PIR -hoidik (3D trükitud) x1
• rattakorgi pistik (3D trükitud) x2
• ratas (3D trükitud) x2

4. samm: tehnilised joonised laserlõikamiseks

Karbi kokkupanek on disain, et vältida liimi kasutamist. See võimaldab teostada puhtamat tööd ja vajadusel saab mõne probleemi lahendamiseks teha demonteerimise.

Eelkõige toimub kokkupanek poltide ja mutrite abil. Korraliku geomeetriaga auku sobivad ühelt küljelt polt ja teiselt poolt mutter, et kõigi mdf -plaatide vahel oleks tugev ühendus. Eelkõige seoses erinevate plaatidega:

• Külgplaadil on auk, mis on paigutatud kaabli läbimiseks nii, et Arduino ja arvuti vahel oleks ühendus.
• Esiplaadil on 2 ava. Madalaim on mõeldud kasutamiseks siis, kui inimene peab võtma klaasi, kust pill on välja antud. Teist kasutatakse siis, kui on aeg uuesti täita. Selles konkreetses olukorras on pistik (vt disaini hiljem), mis suudab ratta korgi ava altpoolt sulgeda. Selle korgi positsioneerimine toimub tõepoolest selle teise ava abil. Kui pistik on positsioneeritud, võib inimene nuppude või rakenduse abil lasta rattal ühe lõigu korraga pöörata ja panna igasse pilli.
• Tugiplaat on paigutatud selliselt, et rööbaste vertikaalne tugi, kus ratas ja kate on paigutatud, on usaldusväärsem ja jäigem.
• Avatav plaat on kujundatud nii, nagu sõna ütleb, et hõlbustada kasutaja poolt täitmismehhanismi
• Ülemine plaat, nagu pildilt näha, on valmistatud pleksiklaasist, et võimaldada väljastpoolt näha, mis seal toimub.

Kõigil muudel plaatidel pole eriotstarvet, need on kavandatud nii, et kõik osad sobiksid ideaalselt kokku. Mõnel osal võivad olla eri mõõtmete ja geomeetriaga augud, et võimaldada kogu elektroonika (nt Arduino ja mootorid) või 3D -prinditud materjal (nagu lehter ja PIR -hoidik) tuleb ühendada õigesti.

5. samm: 5. samm: laseriga lõigatud osade CAD

6. samm: 3D -printimise tehnilised joonised

3D -trükitud osad realiseeritakse ülikooli Fablab laboris saadaval olevate printerite Ultimakers 2 ja Prusa iMK abil. Need on sarnased selles mõttes, et mõlemad kasutavad sama materjali, mis on PLA (seda kasutatakse kõigi meie trükitud osade jaoks), ja neil on otsiku mõõtmed ühesugused. Eelkõige on Prusa töö õhema hõõgniidiga kasutajasõbralikum tänu eemaldatavale plaadile (pole vaja liimi kasutada) ja andurile, mis kompenseerib alusplaadi ebatasase pinna.

Kõik 3D -prinditud osad teostatakse standardseadetest lahkudes, välja arvatud juhul, kui ratta puhul kasutatakse jäigema võlli saamiseks täitematerjali tihedust 80%. Eelkõige esimesel katsel jäeti täitematerjali tihedus 20% standardseks seadistuseks, märkamata viga. Prindi lõpus sai ratas suurepäraselt aru, kuid võll purunes kohe. Et mitte ratast uuesti trükkida, kuna see võtab üsna kaua aega, otsustasime otsida targemat lahendust. Otsustasime lihtsalt võlli uuesti trükkida alusega, mis kinnitatakse rattale 4 täiendava auguga, nagu joonistel näha.

Siin järgneb iga komponendi konkreetne kirjeldus:

• Laagrihoidik: see komponent on loodud selleks, et hoida ja toetada laagrit õiges asendis. Laagrihoidik on tõepoolest teostatud tsentreeritud avaga, millel on täpne laagri läbimõõt, nii et ühendus oleks väga täpne. Kaks tiiba on mõeldud komponendi nõuetekohaseks kinnitamiseks plaadile. Tuleb märkida, et laagrit kasutatakse ratta võlli hoidmiseks, mis muidu võib painutada.
• Ratas: 3D trükitud kujutab endast peaaegu meie projekti tuuma. See on konstrueeritud nii, et see oleks võimalikult suur, nii et see mahutaks maksimaalse koguse tablette, kuid oleks samal ajal kerge ja mootoritega hõlpsasti juhitav. Peale selle on selle ümber kujundatud siledad servad, et vältida pillide ummistumist. Sellel on eriti 14 jaotist, kuhu on võimalik pillid eraldada. Keskosa ja iga lõigu vaheline piir on tühjendatud, et ratas oleks võimalikult kerge. Seejärel on 6,4 mm läbimõõduga ja 30 mm pikkune võll, mis sobib ideaalselt teise külje laagrisse. Lõpuks saavutatakse tugev ühendus mootoriga võlliühenduse abil, mis on ühel küljel rattaga ühendatud 4 avaga, mida on näha pildil, ja teisel küljel samm -mootoriga.
• Ratta kork: Ratta kork on konstrueeritud nii, et ratta sees olevad pillid ei saaks sellest välja tulla, kui need ei jõua ratta põhjas avatud sektsiooni. Lisaks võib kate kaitsta ratast väliskeskkonna eest, tagades nõuetekohase hoiustamise. Selle läbimõõt on pisut suurem kui ratas ise ja sellel on 2 peamist ava. Allpool olev on mõeldud tableti vabastamiseks, ülaosa aga kasutatakse eelnevalt üksikasjalikult kirjeldatud täitmismehhanismi jaoks. Peamine auk keskel on mõeldud ratta võlli läbimiseks ja ülejäänud 6 auku kasutatakse plaadi ja laagriga ühendamiseks. Lisaks on alumisel küljel 2 auku, kuhu pannakse 2 väikest magnetit. Nagu hiljem üksikasjalikult kirjeldatud, peavad need olema pistikuga tugeva ühendusega.
• Lehter: lehtri idee, nagu võib selgelt aimata, on koguda rattalt kukkuvad pillid ja koguda need põhjas olevasse klaasi. Eelkõige trükkimiseks on see jagatud kaheks erinevaks etapiks. Seal on lehtri korpus ja seejärel 2 jalga, mis on üksteisest eraldi trükitud, vastasel juhul oleks trükkimine tähendanud liiga palju tuge. Lõplikuks kokkupanekuks tuleb 2 osa kokku liimida.
• PIR -hoidik: selle ülesanne on hoida PIR õiges asendis. Sellel on ruudukujuline auk seinas, nii et kaablid läbivad, ja 2 kätt PIR -i hoidmiseks ilma püsiva ühenduseta.
• Pistik: see väike komponent on loodud täitmismehhanismi hõlbustamiseks. Nagu varem mainitud, peaks kord uuesti täitmise aeg ratta korgi põhja sulgema pistikuga, vastasel juhul kukuvad pillid uuesti täitmise ajal alla. Selle hõlbustamiseks korgiga on kaks väikest auku ja kaks magnetit. Sel viisil on korgiga link tugev ja kasutajasõbralik. Selle saab paigutada ja eemaldada väga lihtsa ülesandega.

Samm 7: samm 7: 3D trükitud osade CAD

8. samm: 8. samm: lõplik CAD -i kokkupanek

9. samm: üksikute komponentide testid

Enne kõigi elektroonikakomponentide ühendamist on tehtud mitmeid individuaalseid katseid. Eelkõige näitavad videod katseid väljastus- ja täitmismehhanismi, nuppude toimimise ja LED -testide häirete jaoks.

10. samm: lõplik kokkupanek

Kokkupaneku esimene osa on pühendatud roboti konstruktsiooniosa paigaldamisele. Alusplaadile on paigaldatud 2 külgplaati ja esiplaat ning lehter on fikseeritud. Vahepeal ühendati iga ratas võlli haakeseadise abil oma samm -mootoriga ja paigaldati seejärel korgiga. Pärast seda on rattakorkide süsteem paigaldatud otse robotile. Sel hetkel seadistati robotile elektroonilised komponendid. Lõpuks pandi projekti lõpetamiseks kokku ülejäänud plaadid.

Samm: komponentide ühendamine Arduinoga

12. samm. Programmi vooskeem

Järgmine vooskeem näitab ühe ratta jaoks kirjutatud programmi loogikat.

13. samm: programmeerimine

14. samm: robot- nutitelefonirakenduse ühendus

Nagu juba öeldud, tagab suhtluse robotiga nutitelefoni rakendus, mis on robotiga ühendatud bluetooth mooduli kaudu. Järgmised pildid näitavad rakenduse toimimist. Esimene neist tähistab rakenduse ikooni, teine ja kolmas käsitsi vastavalt käsitsi väljastamise mehhanismi ja seadistamisaja menüüd. Viimasel juhul toimub väljastamismehhanism automaatselt kasutaja valitud ajal.

See rakendus ehitati Massachusettsi Tehnoloogiainstituudi rakenduste leiutajale (ai2.appinventor.mit.edu/?locale=et#6211792079552512).