АВТОМАТИЧЕН ДОЗАТОР НА ХАПИЛИ: 14 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:52

Това е робот за дозиране на хапчета, способен да предостави на пациента правилното количество и вид хапчета за лекарства. Дозирането на хапчето се извършва автоматично в точното време на деня, предшествано от аларма. Когато е празна, машината се зарежда лесно от потребителя. Механизмът за дозиране и зареждане се управлява чрез приложение, свързано чрез Bluetooth към робота и с помощта на два бутона.

Група на проекта Bruface Mechatronics 2

Членовете на екипа: Федерико гези

Андреа Молино

Джулия Йетро

Мохамед Факих

Мухамад Лакис

Стъпка 1: Списък за пазаруване

• Adafruit Motor Shield v2.3 (комплект за монтаж) - Motor/Stepper/Servo Shield за Arduino
• Kwмобилен датчик за температура на влажността
• AZDelivery Carte за Arduino PCM2704 KY-006 Buzzer Passive
• AZDelivery часовник в реално време, RTC DS3231 I2C, Rasperry Pi
• 2. 28byj от 48 DC 5 V 4 Фаза на fil de 5 Micro Step с модул ULN2003 за Arduino
• AZDelivery Prototypage Prototype Shield за Arduino UNO R3
• AZDelivery PAQUET HD44780 LCD 1602, 2X16 знака + l'интерфейс I2C
• OfficeTree® 20 Мини магнити OfficeTree® 20 6x2 мм
• СЪЕДИНИТЕЛ НА ВАЛ POLOLU-1203 УНИВЕРСАЛНА МОНТАЖНА ХЪБ
• 40 щифта 30 см джъмпер от мъжки към женски
• Непояна платка - 830 дупки
• USB 2.0 A - B M/M 1.80M
• Pir сензор за движение за Arduino
• Комплект AWG кабелни джъмпери с един щифт
• R18-25b Натиснете превключвател 1p Изкл.-(включено)
• L-793id LED 8mm Red Diffused 20mcd
• L-793gd LED 8mm Зелен Дифузен 20mcd
• 2 x Poussoir Mtallique Carr+Avec Capuchon Bleu
• Тактилен превключвател 6x6mm
• 2 въглища 70x40 мм
• greep пластмаса с 64 мм
• алуминиев бутон 12 мм
• ултрагел 3 гр
• 50 нагела 2x35
• LCD rgb задна светлина
• 2 сачмени лагера 6,4 мм вал
• 2 пълни листа от мдф за лазерно рязане
• 1 брой плексиглас за лазерно рязане
• 1 потенциометър
• Arduino uno

Стъпка 2: Технически съвети относно избора на компонентите

Механизмите за дозиране и пълнене изискват голяма прецизност и малки движения на колелата, които съдържат хапчетата. Поради тази причина решаваме да използваме два стъпкови двигателя.

Стъпковите двигатели са стабилни, могат да управляват широк спектър от фрикционни и инерционни товари, не се нуждаят от обратна връзка. Двигателят също е датчик за положение: сензори за положение и скорост не са необходими. Освен това те имат отлична повторяемост и се връщат точно на същото място.

Моторният щит задвижва двата стъпкови двигателя. Той съдържа 4 H-Bridge, които позволяват да се контролират както посоката, така и скоростта на двигателите. С помощта на щит на двигателя увеличаваме броя на свободните щифтове.

За да сте сигурни, че хапчетата винаги са в добро състояние, сензорите за влажност и температура измерват постоянно температурата и влажността в дозатора.

За да уведомим потребителя, че е време да вземе терапията му, ние създадохме аларма със зумер и часовник в реално време. Модулът RTC работи на батерия и може да следи времето, дори ако препрограмираме микроконтролера или изключим основното захранване.

Два бутона и RGB дисплей с течни кристали позволяват на потребителя да взаимодейства с дозатора. Потребителят може също да зададе своята терапия и времето за раздаване чрез приложение за смартфон. Той може да свърже личното си устройство чрез Bluetooth връзка (Bluetooth модул е свързан към Arduino).

PIR сензорът открива движение, ако потребителят приема лекарството си и дава обратна връзка за правилната работа на дозатора. Поради голямата си чувствителност и широкия диапазон на откриване, той умишлено е затруднен в някои посоки, за да избегне безполезни измервания.

Стъпка 3: Производствена част

По -долу е представен подробен списък на частите, произведени или чрез 3D принтер, или чрез лазерна резачка. Всички размери и геометрични аспекти са избрани, за да имат подходящо съответствие между всички части със здрави връзки, както и добре изглеждащ дизайн.

Размерите и геометричният аспект обаче могат да се променят според различните цели. В следващите раздели е възможно да намерите CAD на всички компоненти, изброени тук.

По -специално, първоначалната идея за проекта беше създаването на дозатор за хапчета с повече колела, така че да се разпредели най -голямо количество и най -голямо разнообразие от хапчета. За обхвата на курса, ние ограничихме вниманието си само до 2 от тях, но с малки промени в дизайна, може да се добавят още колела и да се достигне целта. Ето защо ви предоставяме възможността да променяте нашия дизайн свободно, така че в случай, че ви харесва, да можете да го промените и да го адаптирате към всеки личен вкус.

Ето списъка с всички 3D отпечатани и лазерно изрязани части с дебелина между скобите:

• задна плоча (mdf 4 mm) x1
• основна плоча (mdf 4 mm) x1
• челна плоча (mdf 4 mm) x1
• странична плоча_ без отвор (mdf 4 mm) x1
• странична дупка на плоча (mdf 4 mm) x1
• arduino плоча (mdf 4 mm) x1
• плоча за вертикално поддържане (mdf 4 mm) x1
• съединителна плоча (mdf 4 mm) x1
• плоча за капачката на колелото (mdf 4 mm) x2
• плоча за колелото (mdf 4 mm) x2
• горна плоча (плексиглас 4 мм) x1
• отваряща се плоча (mdf 4 mm) x1
• държач на лагер (3d отпечатан) x2
• колело с капачка (3d отпечатано) x2
• фуния (3d печат) x1
• крак на фунията (3d печат) x2
• PIR държач (3d отпечатан) x1
• щепсел за капачката на колелото (3d печат) x2
• колело (3d отпечатано) x2

Стъпка 4: Технически чертежи за лазерно рязане

Сглобяването на кутията е проектирано, за да се избегне използването на лепило. Това позволява да се реализира по -чиста работа и, ако е необходимо, може да се извърши разглобяване, за да се отстранят някои проблеми.

По -специално, монтажът се извършва с помощта на болтове и гайки. В отвор с правилна геометрия, болт от едната страна и гайка от другата страна, перфектно се вписват, за да имат здрава връзка между всички MDF плочи. По -специално по отношение на различните табели:

• Страничната плоча има отвор, разположен така, че да позволява на кабела да минава, така че да има връзка между Arduino и компютъра.
• Челната плоча има 2 отвора. Най -ниската е предназначена да се използва, когато лицето трябва да вземе чашата, където е излязло хапчето. Другият се използва, когато е време за зареждане. В тази конкретна ситуация има щепсел (вижте по -късно дизайна), който може да затвори отвора на капачката на колелото отдолу. Позиционирането на тази капачка наистина се извършва чрез използване на тази втора бленда. След като щепселът е позициониран, с помощта на бутоните или приложението, човекът може да остави колелото да се върти една по една секция и да постави хапче във всяка секция.
• Поддържащата плоча е разположена така, че да има вертикална опора за релсите, където колелото и капачката са разположени така, че да имат по -надеждна и твърда структура.
• Отварящата плоча е проектирана така, както казва думата, за да улесни механизма за зареждане от потребителя
• Горната плоча, както може да се види от снимката, е направена от плексиглас, за да се даде възможност отвън да се вижда какво се случва вътре.

Всички останали плочи нямат специални цели, те са проектирани така, че да позволяват на всички части да съвпадат перфектно заедно. 3D отпечатаните неща (като фунията и PIR държача) да бъдат свързани по подходящ начин.

Стъпка 5: Стъпка 5: CAD за лазерно нарязани части

Стъпка 6: Технически чертежи за 3D печат

3D отпечатаните части се реализират с помощта на принтери Ultimakers 2 и Prusa iMK, налични в лабораторията Fablab на университета. Те са сходни в смисъл, че и двамата използват един и същ материал, който е PLA (този, който се използва за всички наши печатни части) и имат еднакви размери на дюзата. По -специално работата на Prusa с по -тънка нишка е по -лесна за употреба благодарение на подвижната плоча (няма нужда да се използва лепилото) и на сензора, който компенсира неравната повърхност на основната плоча.

Всички 3D отпечатани части се реализират, като напускат стандартните настройки, освен за колелото, където се използва плътност на материала от 80%, за да има по -твърд вал. По -специално при първия опит, плътността на материала за пълнене от 20% беше оставена като стандартна настройка, без да забележите грешката. В края на отпечатването колелото беше перфектно реализирано, но валът веднага се счупи. За да не отпечатваме отново колелото, тъй като отнема доста дълго време, решихме да отидем за по -интелигентно решение. Решихме просто да отпечатаме отново вала с основа, която ще бъде фиксирана към колелото с 4 допълнителни отвора, както ще се види на фигурите.

Тук ще последва конкретно описание на всеки компонент:

• Поставка за лагер: този компонент е реализиран, за да държи и поддържа лагера в правилното положение. Лагерният държач наистина е реализиран с центриран отвор с точния размер на диаметъра на лагера, така че да има много прецизна връзка. Двете крила са предназначени само за правилното фиксиране на компонента върху плочата. Трябва да се отбележи, че лагерът се използва така, че да поддържа вала на колелото, който иначе би могъл да се огъне.
• Колело: 3D печатът представлява почти ядрото на нашия проект. Той е проектиран по начин да бъде възможно най -голям, за да побере максималното количество хапчета, но в същото време да остане лек и лесен за управление от моторите. Освен това е проектиран с гладки ръбове навсякъде, така че да няма залепени хапчета. Той има по -специално 14 раздела, където е възможно да се разпределят хапчетата. Централната част, както и границата между всяка секция, са изпразнени, за да оставят колелото възможно най -леко. След това има вал с диаметър 6,4 мм и дължина 30 мм, който може перфектно да се впише в лагера от другата страна. Накрая силна връзка с двигателя се постига чрез съединител на вал, свързан от едната страна с колелото чрез 4 -те отвора, които могат да се видят на снимката, а от другата страна със стъпковия двигател.
• Капачка на колелото: Капачката на колелото е проектирана по такъв начин, че хапчетата, попаднали вътре в колелото, да не могат да излязат от него, освен ако не достигнат отворената секция в долната част на колелото. Освен това капачката може да предпази колелото от външната среда, осигурявайки правилно съхранение. Диаметърът му е малко по -голям от самото колело и има 2 основни отвора. Този отдолу е предназначен за освобождаване на хапчето, докато този отгоре се използва за механизма за зареждане, описан по -рано. Основният отвор в центъра е за пропускане на вала на колелото, а останалите 6 дупки се използват за свързване с плочата и лагера. Освен това, от долната страна има 2 дупки, където са поставени 2 малки магнита. Както е описано по -нататък, те ще имат силна връзка с щепсела.
• Фуния: Идеята на фунията, както може ясно да се предположи, е да събере хапчетата, падащи от колелото, и да ги събере в чашата на дъното. По -специално за отпечатването си, той е разделен на 2 различни стъпки. Има тялото на фунията и след това 2 фута, които са отпечатани отделно, в противен случай отпечатването би означавало твърде много опори. За окончателното сглобяване двете части трябва да бъдат залепени заедно.
• PIR държач: неговата функция е да държи PIR в правилна позиция. Той има квадратна дупка в стената, така че да позволява на преминаващите кабели и 2 рамена да държат PIR без постоянна връзка.
• Щепсел: този малък компонент е проектиран така, че да улесни механизма за зареждане. Както бе споменато по -горе, след като дойде време за пълнене, долната част на капачката на колелото трябва да бъде затворена от щепсела, в противен случай хапчетата по време на зареждането ще паднат надолу. За да се улесни свързването му с капачката, има 2 малки отвора и два магнита. По този начин връзката с капачката е здрава и лесна за употреба. Може да се постави на място и да се премахне с много лесна задача.

Стъпка 7: Стъпка 7: CAD за 3D отпечатани части

Стъпка 8: Стъпка 8: Окончателно CAD сглобяване

Стъпка 9: Тестове за отделни компоненти

Преди свързването на всички компоненти на електрониката бяха извършени няколко отделни теста. По -специално видеоклиповете представляват тестовете за механизъм за дозиране и зареждане, за функциониране на бутона, за аларма за тестване на светодиодите.

Стъпка 10: Окончателно сглобяване

Първата част от сглобяването е посветена на монтажа на конструктивната част на робота. На основната плоча, 2 странични плочи и челната плоча са поставени и фунията е фиксирана. Междувременно всяко колело беше свързано със своя стъпков двигател посредством съединителя на вала и след това монтирано със своята капачка. След това системата за капачки на колелата е монтирана директно върху робота. В този момент електронните компоненти бяха настроени на робота. Накрая останалите плочи бяха събрани, за да завършат проекта.

Стъпка 11: Окабеляване на компоненти към Arduino

Стъпка 12: Програма на програмата

Следващата диаграма показва логиката на програмата, която написахме, за едно колело.

Стъпка 13: Програмиране

Стъпка 14: Свързване на робот- приложение за смартфон

Както вече беше казано, комуникацията с робота се осигурява от приложение за смартфон, свързано чрез Bluetooth модул към робота. Следните изображения представят функционирането на приложението. Първият представлява иконата на приложението, докато вторият и третият се занимават съответно с механизма за ръчно дозиране и менюто за настройка на времето. В последния случай механизмът за дозиране се изпълнява автоматично в избраното от потребителя време.

Това приложение е създадено на Масачузетския технологичен институт App Inventor (ai2.appinventor.mit.edu/?locale=bg#6211792079552512).