AUTOMATSKI DOSAČ PILATA: 14 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:36

Ovo je robot za doziranje tableta koji pacijentu može pružiti točnu količinu i vrstu tableta. Doziranje tablete vrši se automatski u točno doba dana, a 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: Popis za kupovinu

• Adafruit Motor Shield v2.3 (komplet za montažu) - Motor/Stepper/Servo Shield za Arduino
• Kwmobile osjetnik temperature vlage
• AZDelivery Carte za Arduino PCM2704 KY-006 Zujalica pasivna
• AZDelivery sat u stvarnom vremenu, RTC DS3231 I2C, Rasperry Pi
• 2. 28byj od 48 DC 5 V 4 Faza od 5 mikro koraka s ULN2003 modulom za Arduino
• AZDelivery Prototypepage Prototype Shield za Arduino UNO R3
• AZDostava PAQUET HD44780 LCD 1602, 2X16 znakova + l 'sučelje I2C
• OfficeTree® 20 Mini magneti OfficeTree® 20 6x2 mm
• SPOJNICA OSOVINE POLOLU-1203 UNIVERSAL MOUNTIBG HUB
• 40 pinova 30 cm Žica kratkospojnika muško - žensko
• Oplata za lemljenje - 830 rupa
• USB 2.0 A - B M/M 1.80M
• Pir senzor pokreta za Arduino
• Komplet AWG žica za kratke daske s jednom iglom
• R18-25b Potisni prekidač 1p Isključeno-(uključeno)
• L-793id LED 8 mm crvena difuzna 20mcd
• L-793gd LED 8 mm zelena Difuzno 20 mcd
• 2 x Poussoir Mtallique Carr+Avec Capuchon Bleu
• Taktilni prekidač 6x6mm
• 2 ugljena 70x40 mm
• grep plast sa 64 mm
• čvor aluminijski 12 mm
• ultragel 3gr
• 50 nagela 2x35
• LCD rgb pozadinsko svjetlo
• 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 trenja i inercijskih opterećenja, ne trebaju povratne informacije. Motor je također mjernik položaja: senzori položaja i brzine nisu potrebni. Štoviše, imaju izvrsnu ponovljivost i točno 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 tablete uvijek u dobrim uvjetima, senzori vlage 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 glavno napajanje.

Dva gumba i RGB zaslon s tekućim kristalima omogućuju korisniku interakciju s dozatorom. Korisnik također može postaviti svoju terapiju i vrijeme izdavanja putem aplikacije za pametni telefon. Svoj osobni uređaj može povezati putem Bluetooth veze (Bluetooth modul je spojen na Arduino).

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 se nalazi detaljan popis dijelova koji se proizvode ili 3D pisačem 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 tableta s više kotačića kako bi se izdala najveća količina i najveći izbor pilula. Za opseg tečaja ograničili smo svoju pozornost samo na dva od njih, ali uz male izmjene u dizajnu, može se dodati još kotača i doći do cilja. Zato vam dopuštamo mogućnost da slobodno izmijenite naš dizajn tako da ga, u slučaju da vam se sviđa, možete promijeniti i prilagoditi bilo kojem osobnom ukusu.

Evo popisa svih 3D ispisanih i laserski izrezanih dijelova s debljinom između zagrada:

• stražnja ploča (mdf 4 mm) x1
• osnovna ploča (mdf 4 mm) x1
• prednja 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 čep kotača (mdf 4 mm) x2
• ploča za kotač (mdf 4 mm) x2
• gornja ploča (pleksiglas 4 mm) x1
• ploča za otvaranje (mdf 4 mm) x1
• držač ležaja (3d ispis) x2
• zatvarač (3d ispis) x2
• lijevak (3d ispis) x1
• stopalo lijevka (3d ispis) x2
• PIR držač (3D ispis) x1
• utikač za čep kotača (3d ispis) x2
• kotač (3d ispis) x2

Korak 4: Tehnički crteži za lasersko rezanje

Montaža kutije je dizajnerska 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 kad dođe vrijeme za ponovno punjenje. U ovoj posebnoj situaciji postoji utikač (pogledajte kasnije dizajn) koji može zatvoriti otvor na poklopcu kotača odozdo. Pozicioniranje ovog poklopca 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.
• Nosiva ploča postavljena je tako da ima okomiti oslonac za tračnice gdje su kotač i čep postavljeni tako da imaju pouzdaniju i kruću 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 se izvana omogućila vizija 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 dopustili sve elektroničke stvari (poput Arduina i motora) ili 3D ispisane stvari (poput lijevka i držača PIR -a) za pravilno spajanje.

Korak 5: Korak 5: CAD za laserski rezane dijelove

Korak 6: Tehnički crteži za 3D ispis

3D ispisani dijelovi realizirani su pomoću pisača Ultimakers 2 i Prusa iMK dostupnih u laboratoriju Fablab Sveučilišta. Slični su u smislu da oboje koriste isti materijal koji je PLA (onaj koji se koristi za sve naše tiskane dijelove) i imaju istu dimenziju mlaznice. Konkretno, Prusov 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 napuštajući standardne postavke, osim za kotače gdje se koristi gustoća ispune od 80% kako bi se dobila tvrđa osovina. Konkretno u prvom pokušaju, gustoća ispunjenog materijala od 20% ostavljena je kao standardna postavka bez da se primijeti pogreška. Na kraju ispisa kotač je savršeno realiziran, ali vratilo se odmah slomilo. Kako se kotač ne bi ponovno tiskao, budući da traje dosta dugo, odlučili smo se za pametnije rješenje. Odlučili smo samo ponovno otisnuti 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 kako bi ležaj držala i podupirala u pravilnom položaju. Nosač ležaja doista je izveden s centriranom rupom s točnom dimenzijom promjera ležaja tako da ima vrlo precizan spoj. 2 krila su namijenjena samo za pravilno pričvršćivanje komponente na ploču. Valja napomenuti da se ležaj koristi za održavanje osovine kotača koja bi se inače mogla saviti.
• Kotač: 3D ispis predstavlja gotovo srž našeg projekta. Dizajniran je na način da bude što veći kako bi držao najveću količinu tableta, ali u isto vrijeme ostao lagan i lagan za upravljanje motorima. Osim toga, dizajniran je s glatkim rubovima na sve strane kako se ne bi zaglavile tablete. Ima posebno 14 odjeljaka u kojima je moguće rasporediti pilule. Središnji dio, kao i rub između svakog dijela, ispražnjeni su kako bi kotač bio što svjetliji. Zatim postoji osovina promjera 6,4 mm i duljine 30 mm koja se savršeno uklapa u ležaj s druge strane. Konačno, snažna veza s motorom postiže se spojnicom osovine spojenom s jedne strane s kotačem pomoću 4 rupe koje se mogu vidjeti na slici, a s druge strane 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. Štoviše, čep 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 otpuštanju 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. Dodatno, na donjoj strani nalaze se 2 rupe u koje se postavljaju 2 mala magneta. Kao što je dolje navedeno, namjera je da imaju jaku vezu s utikačem.
• Lijevak: Ideja lijevka, kako se može jasno pretpostaviti, je prikupiti pilule koje padaju s kotača i skupiti ih u staklo na dnu. Konkretno za tiskanje, podijeljen je u 2 različita koraka. Tu je tijelo lijevka, a zatim 2 stope koje su ispisane odvojeno, inače bi ispis podrazumijevao previše potpora. Za konačnu montažu 2 dijela moraju se zalijepiti.
• PIR držač: njegova je funkcija držati PIR u ispravnom položaju. Ima četvrtastu rupu u zidu kako bi omogućila prolaz kabela i 2 kraka za držanje PIR -a bez stalnog spoja.
• Utikač: ova mala komponenta dizajnirana je tako da olakšava mehanizam punjenja. Kao što je već spomenuto, kad 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 taj 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 ispisane dijelove

Korak 8: Korak 8: Završna CAD montaža

Korak 9: Testovi za pojedine komponente

Prije povezivanja svih komponenti elektronike zajedno, provedeno je nekoliko pojedinačnih testova. Konkretno, video zapisi predstavljaju testove za mehanizam doziranja i punjenja, za rad gumba, za alarm za testiranje LED dioda.

Korak 10: Završna montaža

Prvi dio montaže bio je posvećen ugradnji konstrukcijskog dijela robota. Na osnovnu ploču postavljene su 2 bočne ploče i frontalna ploča, a lijevak je fiksiran. U međuvremenu je svaki kotač bio spojen sa svojim koračnim motorom pomoću spojnice vratila, a zatim montiran s poklopcem. Nakon toga, sustav poklopca kotača montiran je izravno na robota. U ovom trenutku elektroničke komponente su postavljene na robota. Na kraju su preostale ploče sastavljene kako bi se dovršio 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 putem bluetooth modula na robota. Sljedeće slike prikazuju funkcioniranje aplikacije. Prvi predstavlja ikonu aplikacije, dok se drugi i treći bave mehanizmom ručnog doziranja i izbornikom vremena postavljanja. U potonjem slučaju, mehanizam točenja se izvodi automatski u vrijeme koje je odabrao korisnik.

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