АВТОМАТИЧЕСКИЙ ДОЗАТОР ПИЛЛ: 14 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:52

Это робот-дозатор таблеток, способный предоставить пациенту необходимое количество и тип лекарств. Дозирование таблетки выполняется автоматически в правильное время дня, которому предшествует сигнал тревоги. Когда машина пуста, пользователь легко наполняет ее. Механизм дозирования и наполнения управляется с помощью приложения, подключенного к роботу через Bluetooth, и с помощью двух кнопок.

Группа 2 проекта Bruface Mechatronics

Члены команды: Федерико гецци

Андреа Молино

Джулия Иетро

Мохаммад Факих

Мухамад Лаккис

Шаг 1. Список покупок

• Adafruit Motor Shield v2.3 (монтажный комплект) - Motor / Stepper / Servo Shield для Arduino
• Kwmobile датчик температуры влажности
• AZDelivery Carte для Arduino PCM2704 KY-006 Пассивный зуммер
• Часы реального времени AZDelivery, RTC DS3231 I2C, Rasperry Pi
• 2. 28byj 48 DC 5 V 4 фазы Fil de 5 Micro Step с модулем ULN2003 для Arduino
• AZDelivery Prototypage Prototype Shield для Arduino UNO R3
• AZDelivery PAQUET HD44780 LCD 1602, 2X16 символов + интерфейс I2C
• OfficeTree® 20 Мини-магниты OfficeTree® 20 6x2 мм
• МУФТА ВАЛ ПОЛУ-1203 УНИВЕРСАЛЬНАЯ МОНТАЖНАЯ СТУПИЦА
• 40 контактов 30 см перемычка между мужчинами и женщинами
• Макетная плата без пайки - 830 отверстий
• USB 2.0 A - B M / M 1.80 Мбит / с
• Датчик движения Pir для Arduino
• Набор проводов перемычки для макетной платы AWG One Pin
• R18-25b Нажимной переключатель 1п Выкл. (Вкл.)
• L-793id LED 8mm Red Diffused 20мкд
• L-793gd LED 8мм зеленый рассеянный 20мкд
• 2 x Poussoir Mtallique Carr + Avec Capuchon Bleu
• Тактильный переключатель 6х6мм
• 2 угля 70x40 мм
• greep plast остроумие 64 мм
• кнопка алюминиевая 12 мм
• ультрагель 3гр
• 50 нагелей 2х35
• ЖК-подсветка rgb
• 2 шарикоподшипника вала 6,4 мм
• 2 полных листа мдф для лазерной резки
• 1 кусок оргстекла для лазерной резки
• 1 потенциометр
• Arduino uno

Шаг 2: Технические советы по выбору компонентов

Механизмы дозирования и наполнения требуют большой точности и небольших движений колес, в которых находятся таблетки. По этой причине мы решили использовать два шаговых двигателя.

Шаговые двигатели стабильны, могут управлять широким диапазоном фрикционных и инерционных нагрузок, не нуждаются в обратной связи. Мотор также является датчиком положения: датчики положения и скорости не требуются. Кроме того, они обладают отличной повторяемостью и точно возвращаются в одно и то же место.

Моторный щит управляет двумя шаговыми двигателями. Он содержит 4 H-образных моста, которые позволяют управлять как направлением, так и скоростью двигателей. С помощью моторного щита увеличиваем количество свободных штифтов.

Чтобы убедиться, что таблетки всегда в хорошем состоянии, датчики влажности и температуры измеряют температуру и влажность внутри дозатора.

Чтобы уведомить пользователя о том, что пора начинать терапию, мы создали будильник с зуммером и часами реального времени. Модуль RTC работает от батареи и может отслеживать время, даже если мы перепрограммируем микроконтроллер или отключим основное питание.

Две кнопки и жидкокристаллический дисплей RGB позволяют пользователю взаимодействовать с диспенсером. Пользователь также может установить терапию и время дозирования через приложение для смартфона. Он может связать свое личное устройство через соединение Bluetooth (модуль Bluetooth подключен к Arduino).

Датчик PIR обнаруживает движение, если пользователь берет свое лекарство, и дает обратную связь о правильной работе дозатора. Из-за его высокой чувствительности и широкого диапазона обнаружения он намеренно препятствует некоторым направлениям, чтобы избежать бесполезных измерений.

Шаг 3: изготовление детали

Ниже приводится подробный список деталей, которые производятся на 3D-принтере или на лазерном резаке. Все размеры и геометрические аспекты выбраны таким образом, чтобы обеспечить надлежащее соответствие между всеми частями с прочными соединениями, а также красивый дизайн.

Однако размеры и геометрический вид могут быть изменены в зависимости от цели. В следующих разделах можно найти САПР всех перечисленных здесь компонентов.

В частности, первоначальная идея проекта заключалась в создании дозатора таблеток с большим количеством колес, чтобы выдавать максимальное количество и самое большое разнообразие таблеток. В рамках курса мы ограничили наше внимание только двумя из них, но с небольшими изменениями в конструкции можно добавить больше колес и достичь цели. Вот почему мы даем вам возможность свободно изменять наш дизайн, чтобы, если он вам понравился, вы могли изменить его и адаптировать к любому личному вкусу.

Вот список всех деталей, напечатанных на 3D-принтере и вырезанных лазером, с указанием толщины в скобках:

• задняя пластина (мдф 4 мм) x1
• опорная плита (мдф 4 мм) x1
• передняя пластина (мдф 4 мм) x1
• боковая пластина_ без отверстия (мдф 4 мм) x1
• боковая пластина_отверстие (МДФ 4 мм) x1
• пластина arduino (мдф 4 мм) x1
• пластина для вертикального сустейна (мдф 4 мм) x1
• соединительная пластина (мдф 4 мм) x1
• пластина для крышки колеса (мдф 4 мм) х2
• пластина для колеса (мдф 4 мм) х2
• верхняя пластина (оргстекло 4 мм) x1
• открывающаяся пластина (мдф 4 мм) x1
• держатель подшипника (3D-печать) x2
• колпачок колеса (3d печать) x2
• воронка (3D-печать) x1
• лапка для воронки (3D-печать) x2
• Держатель PIR (3D-печать) x1
• заглушка для крышки колеса (3d печать) x2
• колесо (3D-печать) x2

Шаг 4: Технические чертежи для лазерной резки

Сборка коробки продумана так, чтобы избежать использования клея. Это позволяет выполнить более чистую работу и, при необходимости, выполнить разборку для устранения некоторых проблем.

В частности, сборка осуществляется с помощью болтов и гаек. В отверстие правильной геометрии идеально подходят болт с одной стороны и гайка с другой стороны, чтобы обеспечить прочное соединение между всеми пластинами из МДФ. В частности, что касается различных табличек:

• Боковая пластина имеет отверстие, позволяющее пропустить кабель и обеспечивать соединение между Arduino и компьютером.
• Фронтальная пластина имеет 2 отверстия. Самый нижний предназначен для использования, когда человек должен взять стакан, в котором была выдана таблетка. Другой используется, когда пришло время пополнить запасы. В этой конкретной ситуации есть заглушка (см. Рисунок ниже), которая может закрыть отверстие на крышке колеса снизу. Установка этого колпачка действительно осуществляется за счет использования второй апертуры. После того, как вилка установлена, используя кнопки или приложение, человек может позволить колесу вращать одну секцию за раз и поместить таблетку в каждую секцию.
• Опорная пластина расположена так, чтобы иметь вертикальную опору для рельсов, где расположены колесо и колпак, чтобы иметь более надежную и жесткую конструкцию.
• Открывающаяся пластина спроектирована, как говорится в слове, чтобы облегчить пользователю механизм заправки.
• Верхняя пластина, как видно из рисунка, сделана из оргстекла, чтобы снаружи было видно, что происходит внутри.

Все остальные пластины не имеют специального назначения, они разработаны для того, чтобы все части идеально сочетались друг с другом. Некоторые части могут иметь определенные отверстия с разными размерами и геометрией, чтобы позволить всей электронике (например, Arduino и моторы) или 3D-печатные материалы (например, воронка и держатель PIR) должны быть правильно соединены.

Шаг 5: Шаг 5: CAD для деталей, вырезанных лазером

Шаг 6: Технические чертежи для 3D-печати

Детали для 3D-печати реализуются с использованием принтеров Ultimakers 2 и Prusa iMK, имеющихся в лаборатории Fablab университета. Они похожи в том смысле, что оба используют один и тот же материал, который является PLA (тот, который используется для всех наших печатных деталей), и имеют одинаковые размеры сопла. В частности, работа Prusa с более тонкой нитью более удобна для пользователя благодаря съемной пластине (не нужно использовать клей) и датчику, который компенсирует неровную поверхность опорной пластины.

Все детали, напечатанные на 3D-принтере, реализованы с сохранением стандартных настроек, если только для колеса не используется плотность заполняющего материала 80%, чтобы иметь более жесткий вал. В частности, с первой попытки плотность заполняющего материала 20% была оставлена стандартной настройкой, не заметив ошибки. В конце печати колесо было идеально реализовано, но вал сразу сломался. Чтобы не перепечатывать колесо снова, поскольку это занимает довольно много времени, мы решили найти более умное решение. Мы решили просто перепечатать вал с основанием, которое будет крепиться к колесу с 4 дополнительными отверстиями, как это видно на рисунках.

Ниже приводится подробное описание каждого компонента:

• Держатель подшипника: этот компонент предназначен для удержания и поддержки подшипника в надлежащем положении. Держатель подшипника действительно выполнен с центрированным отверстием с точным размером диаметра подшипника, чтобы иметь очень точное соединение. 2 крыла предназначены только для правильной фиксации компонента на пластине. Следует отметить, что подшипник используется для поддержки вала колеса, которое в противном случае могло бы погнуться.
• Колесо: 3D-печать представляет собой чуть ли не основу нашего проекта. Он спроектирован таким образом, чтобы быть как можно большим, чтобы вмещать максимальное количество таблеток, но в то же время оставаться легким и легко управляемым двигателями. Кроме того, он имеет гладкие края по всему периметру, чтобы таблетки не застревали. В частности, в нем 14 разделов, где можно размещать таблетки. Центральная часть, а также граница между каждой секцией опорожнены, чтобы колесо оставалось как можно более легким. Затем идет вал диаметром 6,4 мм и длиной 30 мм, который идеально подходит для подшипника с другой стороны. Наконец, прочное соединение с двигателем достигается за счет муфты вала, соединенной с одной стороны с колесом через 4 отверстия, которые можно увидеть на рисунке, а с другой стороны - с шаговым двигателем.
• Колпачок колеса: Колпачок колеса сконструирован таким образом, что таблетки, оказавшиеся внутри колеса, не могут выйти из него, если они не достигнут открытой секции в нижней части колеса. Кроме того, крышка может защитить колесо от внешней среды, обеспечивая надлежащее хранение. Его диаметр немного больше самого колеса и имеет 2 основных отверстия. Тот, что внизу, предназначен для высвобождения таблетки, а тот, что вверху, используется для механизма наполнения, подробно описанного ранее. Основное отверстие в центре предназначено для прохождения вала колеса, а остальные 6 отверстий используются для соединения с пластиной и подшипником. Кроме того, на нижней стороне присутствуют 2 отверстия, в которых размещены 2 маленьких магнитика. Как подробно описано ниже, они предназначены для прочного соединения с вилкой.
• Воронка: Идея воронки, как легко догадаться, состоит в том, чтобы собирать таблетки, падающие с колеса, и собирать их в стакане на дне. В частности, при печати он был разделен на 2 этапа. Это тело воронки, а затем 2 ножки, которые были напечатаны отдельно, иначе печать предполагала бы слишком много опор. Для окончательной сборки необходимо склеить 2 части.
• Держатель PIR: его функция - удерживать PIR в правильном положении. Он имеет квадратное отверстие в стене, чтобы пропустить кабели, и 2 кронштейна для удержания PIR без постоянного соединения.
• Заглушка: этот маленький компонент был разработан таким образом, чтобы облегчить механизм заправки. Как упоминалось ранее, когда пришло время заправки, нижняя часть крышки колеса должна быть закрыта пробкой, иначе таблетки во время заправки упадут вниз. Для облегчения его соединения с колпачком присутствуют 2 небольших отверстия и два магнита. Таким образом, ссылка на шапку будет прочной и удобной для пользователя. Его можно установить и снять с помощью очень простой задачи.

Шаг 7: Шаг 7: CAD для 3D-печатных деталей

Шаг 8: Шаг 8: Окончательная сборка САПР

Шаг 9: Тесты отдельных компонентов

Перед тем, как соединить все электронные компоненты вместе, было проведено несколько отдельных тестов, в частности, видео представляют тесты для дозирования и заправки механизма, для работы кнопки, для сигнала тревоги для тестирования светодиодов.

Шаг 10: Окончательная сборка

Первая часть сборки была посвящена монтажу конструктивной части робота. На опорной плите были установлены 2 боковые пластины и передняя пластина и закреплена воронка. Между тем, каждое колесо было связано со своим шаговым двигателем с помощью соединительной муфты вала, а затем закреплено его крышкой. После этого система колесных колпачков была установлена непосредственно на роботе. На этом этапе на роботе были установлены электронные компоненты. Наконец, оставшиеся пластины были собраны, чтобы завершить проект.

Шаг 11: Подключение компонентов к Arduino

Шаг 12: блок-схема программы

Следующая блок-схема показывает логику написанной нами программы для одного колеса.

Шаг 13: Программирование

Шаг 14: Подключение приложения для робота и смартфона

Как уже было сказано, связь с роботом обеспечивается приложением для смартфона, подключенным к роботу через модуль bluetooth. Следующие изображения представляют работу приложения. Первый представляет собой значок приложения, а второй и третий относятся к механизму ручного дозирования и меню настройки времени соответственно. В последнем случае механизм выдачи запускается автоматически в время, выбранное пользователем.

Это приложение создано на основе App Inventor Массачусетского технологического института (ai2.appinventor.mit.edu/?locale=en#6211792079552512).