AUTOMATISK PILLDispenser: 14 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:45

Detta är en pillerutdelningsrobot som kan ge patienten rätt mängd och typ av medicinpiller. Dosen av p -piller utförs automatiskt vid rätt tid på dagen, föregående av ett larm. När den är tom fylls maskinen enkelt på av användaren. Utmatnings- och påfyllningsmekanismen styrs med hjälp av en applikation ansluten via Bluetooth till roboten och med hjälp av två knappar.

Bruface Mechatronics Project Group 2

Lagmedlemmar: Federico ghezzi

Andrea Molino

Giulia Ietro

Mohammad Fakih

Mouhamad Lakkis

Steg 1: Inköpslista

• Adafruit Motor Shield v2.3 (monteringssats) - Motor/Stepper/Servo Shield för Arduino
• Kwmobile fuktighets temperatursensor
• AZDelivery Carte för Arduino PCM2704 KY-006 summer passiv
• AZDelivery Real Time Clock, RTC DS3231 I2C, Rasperry Pi
• 2. 28byj av 48 DC 5 V 4 Fas av fil de 5 Micro Step med ULN2003 -modul för Arduino
• AZDelivery Prototypage Prototype Shield för Arduino UNO R3
• AZDelivery PAQUET HD44780 LCD 1602, 2X16 tecken + l'gränssnitt I2C
• OfficeTree® 20 Minimagneter OfficeTree® 20 6x2 mm
• SKAKKOPPLARE POLOLU-1203 UNIVERSAL MOUNTIBG HUB
• 40 nålar 30 cm från man till kvinna
• Lödfritt brödbräda - 830 hål
• USB 2.0 A - B M/M 1.80M
• Pir rörelsesensor för Arduino
• Uppsättning AWG Breadboard Jumper Wires One Pin
• R18-25b Push Switch 1p Off- (on)
• L-793id LED 8mm Röd Diffuserad 20mcd
• L-793gd LED 8mm Green Diffused 20mcd
• 2 x Poussoir Mtallique Carr+Avec Capuchon Bleu
• Taktil omkopplare 6x6mm
• 2 kulor 70x40 mm
• greep plast med 64 mm
• knapp aluminium 12 mm
• ultragel 3gr
• 50 naglar 2x35
• LCD -rgb -bakgrundsbelysning
• 2 kullager 6,4 mm axel
• 2 hela mdf -ark för laserskärning
• 1 plexiglas för laserskärning
• 1 potentiometer
• Arduino uno

Steg 2: Tekniska tips om valet av komponenter

Mekanismerna för utmatning och påfyllning kräver stor precision och små rörelser på hjulen som innehåller piller. Av denna anledning bestämmer vi oss för att använda två stegmotorer.

Stegmotorer är stall, kan driva ett stort antal friktions- och tröghetsbelastningar, behöver inte feedback. Motorn är också en positionsgivare: positions- och hastighetssensorer behövs inte. Dessutom har de utmärkt repeterbarhet och återvänder exakt till samma plats.

Ett motorskydd driver de två stegmotorerna. Den innehåller 4 H-Bridge som gör det möjligt att styra både motorns riktning och hastighet. Med en motorskärm ökar vi antalet fria stift.

För att vara säker på att piller alltid är under goda förhållanden mäter en fuktighets- och temperatursensorer dyrt temperaturen och luftfuktigheten inuti dispensern.

För att meddela användaren att det är dags att ta sin terapi byggde vi ett larm med en summer och en realtidsklocka. RTC -modulen körs på ett batteri och kan hålla reda på tiden även om vi programmerar om mikrokontrollen eller kopplar bort strömmen.

Två knappar och en RGB Liquid Crystal Display tillåter användaren att interagera med dispensern. Användaren kan också ställa in sin terapi och doseringstiden via en app för smarphone. Han kan länka sin personliga enhet via Bluetooth -anslutning (en Bluetooth -modul är ansluten till Arduino).

En PIR -sensor detekterar en rörelse om användaren tar sin medicin och ger feedback om doserarens korrekta arbete. På grund av sin stora känslighet och sitt breda detektionsområde är den avsiktligt hindrad i vissa riktningar för att undvika värdelösa mätningar.

Steg 3: Tillverkningsdel

I det följande finns en detaljerad lista över de delar som tillverkas antingen av 3D -skrivare eller av laserskärare. Alla dimensioner och geometriska aspekter väljs för att få en korrekt matchning mellan alla delar med starka anslutningar samt en snygg design.

Dimensioner och geometrisk aspekt kan dock ändras beroende på de olika ändamålen. I nästa avsnitt är det möjligt att hitta CAD för alla komponenter som listas här.

I synnerhet var den första idén för projektet att skapa en pillerutdelare med fler hjul för att ge ut den högsta mängden och den högsta variationen av piller. För kursens omfattning begränsade vi vår uppmärksamhet endast till två av dem, men med liten modifiering av designen kan fler hjul läggas till och nå målet. Det är därför vi låter dig möjlighet att modifiera vår design fritt så att om du gillar den kan du ändra den och anpassa den till vilken personlig smak som helst.

Här är listan över alla 3d -tryckta och laserskurna delar med tjockleken mellan parenteser:

• bakplatta (mdf 4 mm) x1
• bottenplatta (mdf 4 mm) x1
• frontplatta (mdf 4 mm) x1
• sidoplåt_hål (mdf 4 mm) x1
• sidoplåthål (mdf 4 mm) x1
• arduino tallrik (mdf 4 mm) x1
• platta för vertikal hållning (mdf 4 mm) x1
• kontaktplatta (mdf 4 mm) x1
• platta för kåpan på hjulet (mdf 4 mm) x2
• platta för hjulet (mdf 4 mm) x2
• topplatta (plexiglas 4 mm) x1
• öppningsplatta (mdf 4 mm) x1
• lagerhållare (3d -tryckt) x2
• lockhjul (3d -tryckt) x2
• tratt (3d -tryckt) x1
• trattfot (3d -tryckt) x2
• PIR -hållare (3d -tryckt) x1
• kontakt för hjulkåpan (3d -tryckt) x2
• hjul (3d -tryckt) x2

Steg 4: Tekniska ritningar för laserskärning

Lådans montering är konstruerad för att undvika användning av lim. Detta gör det möjligt att utföra ett renare arbete och vid behov kan demontering göras för att åtgärda vissa problem.

I synnerhet utförs monteringen med hjälp av bultar och muttrar. I ett hål med en korrekt geometri passar en bult från ena sidan och en mutter från den andra sidan perfekt för att få en stark förbindelse mellan alla mdf -plattorna. I synnerhet vad gäller de olika plattorna:

• Sidoplattan har ett hål placerat för att låta kabeln passera genom att få en anslutning mellan Arduino och datorn.
• Den främre plattan har 2 öppningar. Den lägsta är avsedd att användas när personen måste ta glaset där p -piller har delats ut. Den andra används när det är dags för påfyllning. I denna speciella situation finns det en plugg (se senare designen) som kan stänga bländaren på hjulkåpan underifrån. Placeringen av detta lock utförs verkligen genom att utnyttja denna andra bländare. När kontakten är placerad med hjälp av knapparna eller appen kan personen låta hjulet rotera en sektion i taget och placera ett piller i varje sektion.
• Hållplattan är placerad för att ha ett vertikalt stöd för skenorna där hjulet och locket är placerade för att få en mer tillförlitlig och styv struktur.
• Öppningsplattan är utformad som ordet säger för att underlätta påfyllningsmekanismen för användaren
• Topplattan, som framgår av bilden, är gjord i plexiglas för att möjliggöra synen på vad som händer inuti från utsidan.

Alla andra plattor har inga speciella syften, de är utformade för att alla delar ska kunna matcha perfekt. Vissa delar kan presentera särskilda hål med olika dimensioner och geometri för att låta alla elektroniska saker (som Arduino och motorer) eller de 3d -tryckta sakerna (som tratten och PIR -hållaren) som ska anslutas på ett korrekt sätt.

Steg 5: Steg 5: CAD för laserskurna delar

Steg 6: Tekniska ritningar för 3D -utskrift

De 3D -tryckta delarna realiseras med Ultimakers 2 och Prusa iMK -skrivare som finns tillgängliga vid Fablabs laboratorium vid universitetet. De är lika i den meningen att de båda använder samma material som är PLA (det som används för alla våra tryckta delar) och har samma dimension av munstycket. I synnerhet är Prusas arbete med en tunnare filament mer användarvänligt tack vare den avtagbara plattan (inget behov av att använda limet) och sensorn som kompenserar för den platta ytan på basplattan.

Alla de 3D -tryckta delarna realiseras och lämnar standardinställningarna såvida inte hjulet där en fyllnadstäthet på 80% används för att få en hårdare axel. I synnerhet vid första försöket lämnades en fyllnadstäthet på 20% som en standardinställning utan att märka misstaget. I slutet av trycket var hjulet perfekt förverkligt men axeln gick sönder omedelbart. För att inte skriva ut hjulet igen, eftersom det tar ganska lång tid, bestämde vi oss för en smartare lösning. Vi bestämde oss bara för att skriva ut axeln igen med en bas som skulle fästas på hjulet med ytterligare 4 hål som det kommer att ses på figurerna.

Här följer en särskild beskrivning av varje komponent:

• Lagerhållare: denna komponent realiseras för att hålla och stödja lagret i rätt läge. Lagerhållaren är verkligen realiserad med ett centrerat hål med den exakta dimensionen av lagrets diameter för att få en mycket exakt anslutning. De två vingarna är avsedda att ha en ordentlig fastsättning av komponenten på plattan. Det måste noteras att lagret används för att upprätthålla hjulaxeln som annars skulle kunna böjas.
• Hjul: 3D -tryckt representerar nästan kärnan i vårt projekt. Den är utformad på ett sätt att vara så stor som möjligt för att hålla den maximala mängden piller men samtidigt förbli lätt och lätt att drivas av motorerna. Den har dessutom utformats med släta kanter runt om för att inte fastna piller. Det har i synnerhet 14 sektioner där det är möjligt att tilldela piller. Den centrala delen, liksom gränsen mellan varje sektion, har tömts för att hjulet ska vara så lätt som möjligt. Sedan finns det en axel med 6,4 mm i diameter och 30 mm lång som perfekt kan passa in i lagret på andra sidan. Slutligen uppnås en stark förbindelse med motorn genom en axelkopplare som är ansluten på ena sidan med hjulet med de 4 hål som kan ses på bilden och på andra sidan med stegmotorn.
• Hjulkåpa: Hjulkåpan är utformad på ett sådant sätt att pillerna en gång inuti hjulet inte kan gå ut ur den om de inte når den öppna delen på hjulets botten. Dessutom kan locket skydda hjulet från den yttre miljön och säkerställa en ordentlig förvaring. Dess diameter är något större än själva hjulet och har 2 huvudöppningar. Den på undersidan är avsedd att släppa pillret medan den på toppen används för påfyllningsmekanismen som tidigare beskrivits. Huvudhålet i mitten är för att låta hjulets axel passera och de återstående 6 hålen används för anslutning med plattan och lagret. På undersidan finns dessutom 2 hål där 2 små magneter placeras. Som beskrivs nedan kommer dessa att vara avsedda att ha en stark anslutning till kontakten.
• Tratt: Tanken med tratten, som tydligt kan gissas, är att samla pillren som faller från hjulet och samla dem i glaset på botten. Speciellt för tryckningen har den delats upp i 2 olika steg. Det finns trattkroppen och sedan 2 fot som har skrivits ut isär annars hade utskriften inneburit för mycket stöd. För slutmonteringen måste de två delarna limmas ihop.
• PIR -hållare: dess funktion är att hålla PIR i rätt läge. Den har ett fyrkantigt hål i väggen för att låta kablarna passera genom och 2 armar för att hålla PIR utan permanent skarv.
• Plug: denna lilla komponent har utformats för att underlätta påfyllningsmekanismen. Som tidigare nämnts, när det är dags att fylla på, bör botten av kåpan på hjulet stängas av pluggen, annars skulle piller under påfyllningen falla ner. För att underlätta anslutningen med locket finns 2 små hål och två magneter. På så sätt är länken med locket stark och användarvänlig. Den kan placeras på plats och tas bort med en mycket enkel uppgift.

Steg 7: Steg 7: CAD för 3D -tryckta delar

Steg 8: Steg 8: Slutlig CAD -montering

Steg 9: Tester för enskilda komponenter

Flera individuella tester har utförts innan alla elektronikkomponenter kopplas samman. I synnerhet representerar videorna testerna för utmatnings- och påfyllningsmekanism, för knappens funktion, för larmet för lysdioderna.

Steg 10: Slutmontering

Den första delen av enheten har ägnats åt montering av robotens konstruktionsdel. På bottenplattan har de 2 sidoplattorna och den främre plattan ställts in och tratten fixerats. Under tiden länkades varje hjul till sin stegmotor med hjälp av axelkopplingen och monterades sedan med locket. Därefter har hjulkapseln monterats direkt på roboten. Vid denna tidpunkt sattes de elektroniska komponenterna på roboten. Slutligen monterades de återstående plattorna för att slutföra projektet.

Steg 11: Anslutningskomponenter till Arduino

Steg 12: Programflödesschema

Följande flödesschema visar logiken i programmet vi skrev för ett hjul.

Steg 13: Programmering

Steg 14: Anslutning mellan robot och smartphone

Som redan sagt säkerställs kommunikationen med roboten genom en smartphone -applikation ansluten via en Bluetooth -modul till roboten. Följande bilder representerar hur appen fungerar. Den första representerar programmets ikon medan den andra och den tredje behandlar den manuella utmatningsmekanismen respektive inställningstidsmenyn. I det senare fallet utförs utmatningsmekanismen automatiskt vid den tidpunkt som användaren väljer.

Denna applikation byggdes på Massachusetts Institute of Technology App Inventor (ai2.appinventor.mit.edu/?locale=en#6211792079552512).