AUTOMATICKÝ DÁVKOVAČ pilulek: 14 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

Jedná se o robot na dávkování pilulek, který je schopen poskytnout pacientovi správné množství a typ pilulek na léky. Dávkování pilulky se provádí automaticky ve správnou denní dobu, předchází jí alarm. Když je stroj prázdný, uživatel jej snadno doplní. Mechanismus výdeje a doplňování se ovládá pomocí aplikace připojené přes Bluetooth k robotu a pomocí dvou tlačítek.

Skupina projektů Bruface Mechatronics 2

Členové týmu: Federico ghezzi

Andrea Molino

Giulia Ietro

Mohammad Fakih

Mouhamad Lakkis

Krok 1: Nákupní seznam

• Adafruit Motor Shield v2.3 (montážní sada) - Motor/Stepper/Servo Shield pro Arduino
• Kwmobilní snímač teploty vlhkosti
• Karta AZDoručení pro pasivní bzučák Arduino PCM2704 KY-006
• AZDoručení Hodiny v reálném čase, RTC DS3231 I2C, Rasperry Pi
• 2. 28byj z 48 DC 5 V 4 Fáze fil de 5 Micro Step s modulem ULN2003 pro Arduino
• AZDoručovací prototypový štít Prototypový štít pro Arduino UNO R3
• AZDodávka PAQUET HD44780 LCD 1602, 2 x 16 znaků + rozhraní I2C
• Mini magnety OfficeTree® 20 OfficeTree® 20 6x2 mm
• HŘÍDELNÍ SPOJKA POLOLU-1203 UNIVERZÁLNÍ MOUNTIBG HUB
• 40 pinů 30 cm propojovací kabel mezi mužem a ženou
• Pájecí deska bez páječky - 830 otvorů
• USB 2.0 A - B M/M 1,80 M
• Senzor pohybu Pir pro Arduino
• Sada propojovacích vodičů AWG Breadboard One Pin
• R18-25b Tlačítkový spínač 1p vypnuto (zapnuto)
• L-793id LED 8mm červená difúzní 20mcd
• L-793gd LED 8mm zelená rozptýlená 20mcd
• 2 x Poussoir Mtallique Carr+Avec Capuchon Bleu
• Hmatový spínač 6x6 mm
• 2 charn 70x40 mm
• greep plast se 64 mm
• knoflík hliníku 12 mm
• ultragel 3gr
• 50 nagelů 2x35
• Podsvícení displeje LCD rgb
• 2 kuličková ložiska 6,4 mm hřídel
• 2 plné listy mdf pro řezání laserem
• 1 kus plexiskla pro řezání laserem
• 1 potenciometr
• Arduino uno

Krok 2: Technické rady pro výběr komponent

Mechanismy dávkování a doplňování vyžadují velkou přesnost a malé pohyby kol, která obsahují pilulky. Z tohoto důvodu jsme se rozhodli použít dva krokové motory.

Krokové motory jsou stáje, mohou pohánět širokou škálu třecích a setrvačných zatížení, nepotřebují zpětnou vazbu. Motor je také snímačem polohy: snímače polohy a rychlosti nejsou nutné. Navíc mají vynikající opakovatelnost a přesně se vrací na stejné místo.

Motorový štít pohání dva krokové motory. Obsahuje 4 H-Bridge, které umožňují ovládat jak směr, tak rychlost motorů. Pomocí štítu motoru zvyšujeme počet volných kolíků.

Abyste se ujistili, že pilulky jsou vždy v dobrých podmínkách, čidla vlhkosti a teploty nákladně měří teplotu a vlhkost uvnitř dávkovače.

Abychom uživatele upozornili, že je načase absolvovat jeho terapii, vytvořili jsme alarm s bzučákem a hodinami v reálném čase. Modul RTC běží na baterii a může sledovat čas, i když přeprogramujeme mikrokontrolér nebo odpojíme hlavní napájení.

Dvě tlačítka a displej z tekutých krystalů RGB umožňují uživateli interakci s výdejním stojanem. Uživatel si také může nastavit svou terapii a dobu výdeje prostřednictvím aplikace pro chytrý telefon. Své osobní zařízení může propojit pomocí připojení Bluetooth (k Arduinu je připojen modul Bluetooth).

Senzor PIR detekuje pohyb, pokud si uživatel vezme lék a poskytne zpětnou vazbu o správné práci dávkovače. Kvůli své velké citlivosti a širokému spektru detekce je v některých směrech záměrně překážen, aby se předešlo zbytečným měřením.

Krok 3: Výroba součásti

V následujícím textu je uveden podrobný seznam dílů, které jsou vyráběny buď 3D tiskárnou nebo laserovým řezačem. Všechny rozměry a geometrické aspekty jsou vybrány tak, aby byla zajištěna správná shoda mezi všemi částmi se silnými spoji a dobře vypadajícím designem.

Rozměry a geometrický aspekt však mohou být změněny podle různých účelů. V dalších částech je možné najít CAD všech zde uvedených komponent.

Zejména původní myšlenkou projektu bylo vytvoření dávkovače pilulek s více kolečky, aby bylo možné vydat nejvyšší množství a nejvyšší rozmanitost pilulek. V rámci rozsahu kurzu jsme omezili naši pozornost pouze na 2 z nich, ale s malou úpravou designu lze přidat další kola a dosáhnout cíle. Proto vám dáváme možnost libovolně upravovat náš design, abyste ho v případě, že se vám líbí, mohli změnit a přizpůsobit jakémukoli osobnímu vkusu.

Zde je seznam všech 3D tištěných a laserem řezaných dílů s tloušťkou mezi závorkami:

• zadní deska (mdf 4 mm) x1
• základní deska (mdf 4 mm) x1
• čelní deska (mdf 4 mm) x1
• boční deska_ bez otvoru (mdf 4 mm) x1
• boční deska_dírka (mdf 4 mm) x1
• arduino deska (mdf 4 mm) x1
• deska pro vertikální sustain (mdf 4 mm) x1
• připojovací deska (mdf 4 mm) x1
• deska pro víčko kola (mdf 4 mm) x2
• deska pro kolo (mdf 4 mm) x2
• horní deska (plexisklo 4 mm) x1
• otevírací deska (mdf 4 mm) x1
• držák ložiska (3D tištěný) x2
• kolečko čepice (3D tištěné) x2
• trychtýř (3D tištěný) x1
• trychtýřová patka (3D tištěná) x2
• Držák PIR (3D tištěný) x1
• zástrčka pro kryt kola (3D tištěná) x2
• kolo (3D tištěné) x2

Krok 4: Technické výkresy pro řezání laserem

Sestavení krabice je navrženo tak, aby se zabránilo použití lepidla. To umožňuje realizovat čistší práci a v případě potřeby lze pro vyřešení některých problémů provést demontáž.

Zejména je montáž prováděna pomocí šroubů a matic. V otvoru správné geometrie šroub z jedné strany a matice z druhé strany dokonale zapadají, aby bylo zajištěno silné spojení mezi všemi deskami MDF. Zejména pokud jde o různé desky:

• Boční deska má otvor umístěný tak, aby kabel procházel tak, aby bylo spojení mezi Arduinem a počítačem.
• Čelní deska má 2 otvory. Nejnižší je určen k použití, když si osoba musí vzít sklenici, kde byla pilulka vydána. Druhý se používá, když je čas na doplnění. V této konkrétní situaci existuje zástrčka (viz pozdější návrh), která může zespodu uzavřít otvor na víčku kola. Umístění této čepice se skutečně provádí využitím této druhé clony. Jakmile je zástrčka umístěna, pomocí tlačítek nebo aplikace může osoba nechat kolečko otáčet po jedné sekci a do každé sekce umístit pilulku.
• Udržovací deska je umístěna tak, aby měla svislou oporu pro kolejnice, kde je umístěno kolo a víčko, aby měla spolehlivější a pevnější strukturu.
• Otevírací deska je navržena, jak říká slovo, aby usnadnila uživateli mechanismus doplňování
• Horní deska, jak je vidět z obrázku, je vyrobena z plexiskla, aby zvenčí umožňovala vizi toho, co se děje uvnitř.

Všechny ostatní desky nemají žádné speciální účely, jsou navrženy tak, aby umožnily dokonalé sladění všech částí. Některé části mohou představovat konkrétní otvory s různým rozměrem a geometrií, aby mohly být použity všechny elektronické věci (jako Arduino a motory) nebo 3D vytištěné věci (jako trychtýř a držák PIR) připojte správným způsobem.

Krok 5: Krok 5: CAD pro laserem řezané díly

Krok 6: Technické kresby pro 3D tisk

3D tištěné díly jsou realizovány pomocí tiskáren Ultimakers 2 a Prusa iMK dostupných v laboratoři Fablab na univerzitě. Jsou podobné v tom smyslu, že oba používají stejný materiál, kterým je PLA (ten, který se používá pro všechny naše tištěné části), a mají stejný rozměr trysky. Zejména práce Prusy s tenčím vláknem jsou uživatelsky přívětivější díky odnímatelné desce (není nutné používat lepidlo) a senzoru, který kompenzuje nerovný povrch základní desky.

Všechny 3D tištěné díly jsou realizovány s ponecháním standardního nastavení, pokud není u kola, kde je použita hustota výplňového materiálu 80%, aby byl tužší hřídel. Zejména při prvním pokusu byla jako standardní nastavení ponechána hustota výplňového materiálu 20%, aniž by byla chyba zaznamenána. Na konci tisku bylo kolo dokonale realizováno, ale hřídel se okamžitě zlomil. Abychom kolo znovu nevytiskli, protože to trvá docela dlouho, rozhodli jsme se jít na chytřejší řešení. Rozhodli jsme se jen přetisknout hřídel základnou, která by byla připevněna ke kolu se 4 dalšími otvory, jak bude vidět na obrázcích.

Zde bude následovat konkrétní popis každé součásti:

• Držák ložiska: tato součást je realizována za účelem držení a podpory ložiska ve správné poloze. Držák ložiska je skutečně realizován se středovým otvorem s přesným rozměrem průměru ložiska tak, aby měl velmi přesné spojení. 2 křídla jsou určena pouze k řádnému upevnění součásti na desku. Je třeba poznamenat, že ložisko je používáno k udržení hřídele kola, které by se jinak mohlo ohnout.
• Kolo: 3D tisk představuje téměř jádro našeho projektu. Je navržen tak, aby byl co největší, aby pojal maximální množství pilulek, ale zároveň zůstal lehký a snadno ovladatelný motory. Navíc je navržen s hladkými hranami všude kolem, aby nedošlo k zaseknutí pilulek. Má zejména 14 sekcí, kde je možné alokovat pilulky. Centrální část, stejně jako hranice mezi každou sekcí, byla vyprázdněna, aby bylo kolo co nejlehčí. Pak je tu hřídel o průměru 6,4 mm a délce 30 mm, který se dokonale vejde do ložiska na druhé straně. Nakonec je silného spojení s motorem dosaženo spojkou hřídele spojenou na jedné straně s kolem 4 otvory, které jsou vidět na obrázku, a na druhé straně s krokovým motorem.
• Víčko kola: Víčko kola je navrženo takovým způsobem, že pilulky, jakmile jsou uvnitř kola, z něj nemohou vystoupit, pokud se nedostanou do otevřené části ve spodní části kola. Víčko navíc může chránit kolo před vnějším prostředím a zajistit tak řádné skladování. Jeho průměr je o něco větší než samotné kolo a má 2 hlavní otvory. Ten na dně je určen k uvolnění pilulky, zatímco ten nahoře je použit pro dříve popsaný mechanismus doplňování. Hlavní otvor uprostřed umožňuje průchod hřídele kola a zbývajících 6 otvorů slouží pro spojení s deskou a ložiskem. Kromě toho jsou na spodní straně 2 otvory, kde jsou umístěny 2 malé magnety. Jak je podrobně popsáno dále, tyto budou mít silné spojení se zástrčkou.
• Trychtýř: Myšlenka trychtýře, jak lze jasně uhodnout, je shromáždit pilulky padající z kola a shromáždit je ve sklenici na dně. Zejména kvůli tisku byl rozdělen do 2 různých kroků. Je zde tělo trychtýře a potom 2 stopy, které byly vytištěny od sebe, jinak by tisk znamenal příliš mnoho podpěr. Pro konečnou montáž musí být 2 díly slepeny dohromady.
• Držák PIR: jeho funkcí je držet PIR ve správné poloze. Má čtvercový otvor ve zdi, který umožňuje průchod kabelů, a 2 ramena, která drží PIR bez trvalého spoje.
• Zástrčka: tato malá součástka byla navržena tak, aby usnadnila mechanismus doplňování. Jak již bylo zmíněno, jakmile je čas doplnit, spodní část víčka kola by měla být uzavřena zátkou, jinak by pilulky během doplňování spadly. Aby bylo zajištěno jeho spojení s víčkem, jsou k dispozici 2 malé otvory a dva magnety. Tímto způsobem je propojení s čepicí silné a uživatelsky přívětivé. Lze jej umístit na místo a vyjmout pomocí velmi snadného úkolu.

Krok 7: Krok 7: CAD pro 3D tištěné díly

Krok 8: Krok 8: Konečná montáž CAD

Krok 9: Testy jednotlivých komponent

Před propojením všech součástí elektroniky bylo provedeno několik jednotlivých testů. Videa zejména představují testy pro dávkovací a doplňovací mechanismus, pro funkci tlačítka, pro alarm pro testování LED.

Krok 10: Konečná montáž

První část sestavy byla věnována montáži konstrukční části robota. Na základní desce byly nastaveny 2 boční desky a přední deska a trychtýř byl upevněn. Mezitím bylo každé kolo spojeno se svým krokovým motorem pomocí spojky hřídele a poté namontováno pomocí uzávěru. Poté byl systém uzávěru kola namontován přímo na robota. V tomto okamžiku byly na robota nastaveny elektronické součásti. Nakonec byly zbývající desky sestaveny, aby byl projekt dokončen.

Krok 11: Zapojení komponent do Arduina

Krok 12: Programujte vývojový diagram

Následující vývojový diagram ukazuje logiku programu, který jsme napsali, pro jedno kolo.

Krok 13: Programování

Krok 14: Připojení aplikace Robot- Smartphone

Jak již bylo řečeno, komunikaci s robotem zajišťuje aplikace pro chytré telefony připojená přes bluetooth modul k robotu. Následující obrázky představují fungování aplikace. První představuje ikonu aplikace, zatímco druhá a třetí se týkají mechanismu ručního dávkování a nabídky času nastavení. V druhém případě je dávkovací mechanismus prováděn automaticky v čase zvoleném uživatelem.

Tato aplikace byla vytvořena na App Inventor Massachusetts Institute of Technology (ai2.appinventor.mit.edu/?locale=en#6211792079552512).