AUTOMATINIS PILIŲ DAVIKLIS: 14 žingsnių (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:47

Tai piliulių dozatoriaus robotas, galintis tiekti pacientui tinkamą tablečių kiekį ir tipą. Tabletės dozuojamos automatiškai, tinkamu paros metu, prieš tai signalizuojant. Tuščią mašiną vartotojas lengvai pripildo. Išleidimo ir papildymo mechanizmas valdomas naudojant programą, „Bluetooth“ryšiu prijungtą prie roboto, ir dviem mygtukais.

„Bruface Mechatronics“projekto grupė 2

Komandos nariai: Federico ghezzi

Andrea Molino

Giulia Ietro

Mohammad Fakih

Mouhamadas Lakkis

1 žingsnis: pirkinių sąrašas

• „Adafruit Motor Shield v2.3“(surinkimo rinkinys) - „Arduino“variklis/žingsninis/servo skydas
• Kwmobile drėgmės temperatūros jutiklis
• AzDelivery Carte for Arduino PCM2704 KY-006 Buzzer Passive
• AZDelivery Real Time Clock, RTC DS3231 I2C, Rasperry Pi
• 2. 28byj iš 48 DC 5 V 4 „Fil de 5 Micro Step“fazė su ULN2003 moduliu „Arduino“
• „AZDelivery Prototypage“prototipo skydas, skirtas „Arduino UNO R3“
• AZDelivery PAQUET HD44780 LCD 1602, 2X16 simboliai + l sąsaja I2C
• OfficeTree® 20 mini magnetai OfficeTree® 20 6x2 mm
• VOLVENIO JUNGIKLIS POLOLU-1203 UNIVERSALUS KALBO VALYTUVAS
• 40 smeigtukai 30 cm nuo vyriškos iki moteriškos jungiamosios vielos
• Duonos lenta be litavimo - 830 skylių
• USB 2.0 A - B M/M 1.80M
• Pir judesio jutiklis „Arduino“
• „AWG Breadboard Jumper“laidų rinkinys vienas kaištis
• R18-25b stumiamas jungiklis 1p išjungtas (įjungtas)
• L-793id LED 8mm raudona išsklaidyta 20mcd
• L-793gd LED 8mm žalia išsklaidyta 20mcd
• 2 x „Poussoir Mtallique Carr“+„Avec Capuchon Bleu“
• Liečiamas jungiklis 6x6mm
• 2 matmenys 70x40 mm
• greep plastikas su 64 mm
• gnybtas aliuminio 12 mm
• ultragelis 3 gr
• 50 nagelių 2x35
• LCD rgb foninis apšvietimas
• 2 rutuliniai guoliai 6,4 mm velenas
• 2 pilnas mdf lapas lazeriniam pjovimui
• 1 gabalas organinio stiklo pjovimui lazeriu
• 1 potenciometras
• Arduino uno

2 žingsnis: Techniniai patarimai, kaip pasirinkti komponentus

Dozavimo ir pildymo mechanizmai reikalauja didelio tikslumo ir nedidelio ratų, kuriuose yra tablečių, judesių. Dėl šios priežasties nusprendėme naudoti du žingsninius variklius.

Žingsniniai varikliai yra arklidės, gali vairuoti įvairias trinties ir inercines apkrovas, nereikia grįžtamojo ryšio. Variklis taip pat yra padėties keitiklis: padėties ir greičio jutikliai nereikalingi. Be to, jie puikiai pakartojami ir tiksliai grįžta į tą pačią vietą.

„Motor Shield“varo du žingsninius variklius. Jame yra 4 „H-Bridge“, kurie leidžia valdyti variklių kryptį ir greitį. Naudodami variklio skydą, mes padidiname laisvų kaiščių skaičių.

Kad įsitikintumėte, jog tabletės visada yra geros būklės, drėgmės ir temperatūros jutikliai brangiai matuoja dozatoriaus temperatūrą ir drėgmę.

Norėdami pranešti vartotojui, kad atėjo laikas jo terapijai, sukūrėme žadintuvą su garsiniu signalu ir laikrodžiu realiuoju laiku. RTC modulis veikia iš baterijos ir gali sekti laiką, net jei perprogramuojame mikrovaldiklį arba atjungiame pagrindinį maitinimą.

Du mygtukai ir RGB skystųjų kristalų ekranas leidžia vartotojui bendrauti su dozatoriumi. Vartotojas taip pat gali nustatyti savo terapiją ir dozavimo laiką per „smarphone“programą. Jis gali susieti savo asmeninį įrenginį per „Bluetooth“ryšį („Arduino“prijungtas „Bluetooth“modulis).

PIR jutiklis nustato judesį, jei vartotojas vartoja vaistą, ir pateikia atsiliepimą apie teisingą dozatoriaus darbą. Dėl didelio jautrumo ir plataus aptikimo diapazono jis tam tikromis kryptimis yra tyčia kliudomas, kad būtų išvengta nenaudingų matavimų.

3 žingsnis: Gamybos dalis

Toliau pateikiamas išsamus dalių, pagamintų naudojant 3D spausdintuvą arba lazerinį pjaustytuvą, sąrašas. Visi matmenys ir geometriniai aspektai parenkami tam, kad būtų tinkamai suderintos visos dalys, turinčios tvirtus sujungimus, ir gerai atrodantis dizainas.

Tačiau matmenys ir geometrinis aspektas gali būti keičiami atsižvelgiant į skirtingus tikslus. Kituose skyriuose galite rasti visų čia išvardytų komponentų CAD.

Visų pirma, pradinė projekto idėja buvo sukurti tablečių dozatorių su daugiau ratų, kad būtų galima išleisti didžiausią kiekį ir didžiausią tablečių įvairovę. Kalbant apie kursą, mes atkreipėme dėmesį tik į 2 iš jų, tačiau šiek tiek pakeitus dizainą, galima pridėti daugiau ratų ir pasiekti tikslą. Štai kodėl mes suteikiame jums galimybę laisvai keisti savo dizainą, kad, jei jums tai patinka, galėtumėte jį pakeisti ir pritaikyti prie bet kokio asmeninio skonio.

Čia yra visų 3D spausdintų ir lazeriu išpjautų dalių, kurių storis tarp skliaustų, sąrašas:

• galinė plokštė (mdf 4 mm) x1
• pagrindo plokštė (mdf 4 mm) x1
• priekinė plokštė (mdf 4 mm) x1
• šoninė plokštė be skylės (mdf 4 mm) x1
• šoninė plokštės skylė (mdf 4 mm) x1
• arduino plokštė (mdf 4 mm) x1
• plokštė vertikaliam palaikymui (mdf 4 mm) x1
• jungties plokštė (mdf 4 mm) x1
• rato dangtelio plokštelė (mdf 4 mm) x2
• rato plokštė (mdf 4 mm) x2
• viršutinė plokštė (organinis stiklas 4 mm) x1
• atidarymo plokštė (mdf 4 mm) x1
• guolio laikiklis (3D spausdintas) x2
• dangtelio ratas (3D spausdintas) x2
• piltuvas (3D spausdintas) x1
• piltuvo pėda (3D spausdinta) x2
• PIR laikiklis (3D spausdintas) x1
• rato dangtelio kištukas (atspausdintas 3d) x2
• ratas (3D spausdintas) x2

4 žingsnis: pjovimo lazeriu techniniai brėžiniai

Dėžutės surinkimas yra dizainas, kad būtų išvengta klijų naudojimo. Tai leidžia atlikti švaresnį darbą ir, jei reikia, išmontuoti, kad būtų išspręstos kai kurios problemos.

Visų pirma, surinkimas atliekamas varžtais ir veržlėmis. Tinkamos geometrijos skylėje varžtas iš vienos pusės ir veržlė iš kitos pusės puikiai tinka, kad būtų tvirtas ryšys tarp visų mdf plokščių. Visų pirma dėl įvairių plokščių:

• Šoninėje plokštėje yra skylė, skirta kabeliui praeiti, kad būtų sujungtas „Arduino“ir kompiuteris.
• Priekinė plokštė turi 2 angas. Žemiausias yra skirtas naudoti, kai žmogus turi išgerti taurę, kurioje buvo išleista tabletė. Kitas naudojamas, kai atėjo laikas užpildyti. Šioje konkrečioje situacijoje yra kištukas (žr. Konstrukciją vėliau), kuris iš apačios gali uždaryti rato dangtelio angą. Šio dangtelio padėtis iš tikrųjų atliekama naudojant šią antrąją diafragmą. Kai kištukas yra padėtyje, naudodamas mygtukus ar programą, asmuo gali leisti ratui pasukti vieną sekciją ir įdėti po tabletę į kiekvieną skyrių.
• Atraminė plokštė pastatyta taip, kad būtų vertikali atrama bėgiams, kuriuose yra ratas ir dangtelis, kad būtų patikimesnė ir standesnė konstrukcija.
• Atidarymo plokštė suprojektuota taip, kaip sakoma, kad vartotojas galėtų lengviau užpildyti mechanizmą
• Viršutinė plokštė, kaip matyti iš paveikslėlio, yra pagaminta iš organinio stiklo, kad iš išorės būtų galima pamatyti, kas vyksta viduje.

Visos kitos plokštės neturi specialių tikslų, jos yra suprojektuotos taip, kad visos dalys puikiai derėtų. Kai kurios dalys gali turėti tam tikras skyles, kurių matmenys ir geometrija yra skirtingos, kad visi elektroniniai daiktai (pvz., „Arduino“ir varikliai) arba 3D spausdintas medžiagas (pvz., piltuvą ir PIR laikiklį) reikia tinkamai sujungti.

5 veiksmas: 5 žingsnis: lazeriu išpjaustytų dalių CAD

6 žingsnis: 3D spausdinimo techniniai brėžiniai

3D spausdintos dalys realizuojamos naudojant „Ultimakers 2“ir „Prusa iMK“spausdintuvus, kuriuos galima įsigyti universiteto „Fablab“laboratorijoje. Jie yra panašūs ta prasme, kad jie abu naudoja tą pačią medžiagą, kuri yra PLA (naudojama visoms mūsų spausdintoms dalims), ir turi tą patį purkštuko matmenį. Visų pirma „Prusa“darbas su plonesniu siūlu yra patogesnis vartotojui dėl nuimamos plokštės (nereikia naudoti klijų) ir jutiklio, kuris kompensuoja nelygų pagrindo plokštės paviršių.

Visos 3D spausdintos dalys yra pagamintos paliekant standartinius nustatymus, nebent ratui, kurio užpildo medžiagos tankis yra 80%, kad būtų standesnis velenas. Ypač pirmojo bandymo metu 20% užpildymo medžiagos tankis buvo paliktas kaip standartinis nustatymas, nepastebėjus klaidos. Spausdinimo pabaigoje ratas buvo puikiai suprastas, tačiau velenas iškart sulūžo. Kad ratas nebūtų perspausdintas, nes tai užtrunka gana ilgai, nusprendėme ieškoti protingesnio sprendimo. Mes nusprendėme tiesiog perspausdinti veleną su pagrindu, kuris būtų pritvirtintas prie rato su 4 papildomomis skylėmis, kaip bus matyti paveiksluose.

Čia bus pateiktas konkretus kiekvieno komponento aprašymas:

• Guolio laikiklis: šis komponentas yra skirtas išlaikyti ir palaikyti guolį tinkamoje padėtyje. Guolio laikiklis iš tikrųjų yra su centre esančia skylute su tiksliu guolio skersmens matmeniu, kad būtų labai tiksliai sujungta. Du sparnai skirti tik tam, kad komponentas būtų tinkamai pritvirtintas prie plokštės. Reikia pažymėti, kad guolis yra naudojamas išlaikyti rato veleną, kuris priešingu atveju galėtų sulenkti.
• Ratas: 3D spausdinta medžiaga yra beveik mūsų projekto esmė. Jis suprojektuotas taip, kad būtų kuo didesnis, kad jame tilptų maksimalus tablečių kiekis, tačiau tuo pačiu metu liktų lengvas ir lengvai valdomas variklių. Be to, jis suprojektuotas lygiomis briaunomis, kad nebūtų užsikimšusios tabletės. Jame visų pirma yra 14 skyrių, kuriuose galima skirti tabletes. Centrinė dalis ir riba tarp kiekvienos sekcijos buvo ištuštinta, kad ratas būtų kuo lengvesnis. Tada yra 6,4 mm skersmens ir 30 mm ilgio velenas, kuris puikiai tinka guoliui kitoje pusėje. Galiausiai stiprus ryšys su varikliu pasiekiamas veleno jungtimi, sujungta iš vienos pusės su ratu 4 skylėmis, kurios matomos paveikslėlyje, o kitoje pusėje - su žingsniniu varikliu.
• Rato dangtelis: rato dangtelis suprojektuotas taip, kad rato viduje esančios tabletės negalėtų iš jo išeiti, nebent pasiektų atidarytą rato apačioje esančią dalį. Be to, dangtelis gali apsaugoti ratą nuo išorinės aplinkos, užtikrinant tinkamą laikymą. Jo skersmuo yra šiek tiek didesnis nei pats ratas ir turi 2 pagrindines angas. Apatinė dalis skirta išleisti piliulę, o viršutinė - naudojama anksčiau aprašytam pildymo mechanizmui. Pagrindinė skylė centre yra skirta praleisti rato veleną, o likusios 6 skylės naudojamos sujungimui su plokšte ir guoliu. Be to, apatinėje pusėje yra 2 skylės, kuriose yra 2 maži magnetai. Kaip aprašyta vėliau, jie bus tvirtai prijungti prie kištuko.
• Piltuvas: Piltuvo idėja, kaip galima aiškiai atspėti, yra surinkti nuo rato krentančias tabletes ir surinkti jas į stiklinę apačioje. Visų pirma spausdinant, jis buvo padalintas į 2 skirtingus veiksmus. Yra piltuvo korpusas ir 2 pėdos, kurios buvo atspausdintos atskirai, kitaip spausdinimas būtų per daug atramų. Galutiniam surinkimui 2 dalys turi būti suklijuotos.
• PIR laikiklis: jo funkcija yra išlaikyti PIR tinkamoje padėtyje. Sienoje yra kvadratinė skylė, leidžianti praeiti kabeliams, ir 2 rankos, skirtos laikyti PIR be nuolatinės jungties.
• Kištukas: šis mažas komponentas buvo sukurtas taip, kad palengvintų papildymo mechanizmą. Kaip jau minėta, atėjus laikui papildyti, rato dangtelio apačia turėtų būti uždaryta kištuku, kitaip pildymo metu esančios tabletės nukris. Kad būtų lengviau sujungti su dangteliu, yra 2 mažos skylės ir du magnetai. Tokiu būdu ryšys su dangteliu yra stiprus ir patogus vartotojui. Jį galima pastatyti ir nuimti labai paprasta užduotimi.

7 veiksmas: 7 žingsnis: 3D spausdintų dalių CAD

8 veiksmas: 8 žingsnis: galutinis CAD surinkimas

9 veiksmas: atskirų komponentų bandymai

Prieš sujungiant visus elektronikos komponentus, buvo atlikti keli atskiri bandymai. Visų pirma vaizdo įrašuose pateikiami dozavimo ir papildymo mechanizmo, mygtuko veikimo ir šviesos diodų bandymo aliarmo bandymai.

10 žingsnis: galutinis surinkimas

Pirmoji surinkimo dalis buvo skirta roboto konstrukcinės dalies montavimui. Ant pagrindo plokštės buvo pritvirtintos 2 šoninės plokštės ir priekinė plokštė, o piltuvas pritvirtintas. Tuo tarpu kiekvienas ratas buvo sujungtas su jo žingsniniu varikliu, naudojant veleno movą, ir tada sumontuotas su dangteliu. Vėliau rato dangtelio sistema buvo sumontuota tiesiai ant roboto. Šiuo metu ant roboto buvo nustatyti elektroniniai komponentai. Galiausiai, norint užbaigti projektą, buvo surinktos likusios plokštės.

11 veiksmas: komponentų prijungimas prie „Arduino“

12 žingsnis: Programos schema

Toliau pateiktoje schemoje parodyta vienos rato programos, kurią parašėme, logika.

13 žingsnis: programavimas

14 veiksmas: robotas- išmaniųjų telefonų programų prijungimas

Kaip jau minėta, bendravimą su robotu užtikrina išmaniojo telefono programa, prijungta prie „Bluetooth“modulio prie roboto. Šie vaizdai rodo programos veikimą. Pirmasis yra programos piktograma, o antrasis ir trečiasis - atitinkamai rankinio dozavimo mechanizmas ir nustatymo laiko meniu. Pastaruoju atveju dozavimo mechanizmas atliekamas automatiškai vartotojo pasirinktu laiku.

Ši programa sukurta remiantis Masačusetso technologijos instituto programų išradėju (ai2.appinventor.mit.edu/?locale=en#6211792079552512).