AUTOMĀTISKAIS PILSĒTU DOSERIS: 14 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:56

Šis ir tablešu dozatora robots, kas spēj nodrošināt pacientam pareizo zāļu tablešu daudzumu un veidu. Tabletes dozēšana tiek veikta automātiski pareizajā diennakts laikā, pirms tam ir signāls. Ja mašīna ir tukša, lietotājs to viegli uzpilda. Dozēšanas un uzpildīšanas mehānismu kontrolē, izmantojot lietojumprogrammu, kas ar Bluetooth ir savienota ar robotu, un ar divām pogām.

Bruface mehatronikas projektu grupa 2

Komandas locekļi: Federiko Gezzi

Andrea Molino

Džūlija Ietro

Mohammad Fakih

Mouhamad Lakkis

1. darbība. Iepirkumu saraksts

• Adafruit Motor Shield v2.3 (montāžas komplekts) - Motor/Stepper/Servo Shield priekš Arduino
• Kwmobile mitruma temperatūras sensors
• AZDeliveary Carte for Arduino PCM2704 KY-006 Buzzer Passive
• AZDelivery reālā laika pulkstenis, RTC DS3231 I2C, Rasperry Pi
• 2. 28byj no 48 DC 5 V 4 Fil de 5 Micro Step fāze ar ULN2003 moduli Arduino
• AZDelivery Prototypage Prototype Shield priekš Arduino UNO R3
• AZDelivery PAQUET HD44780 LCD 1602, 2X16 rakstzīmes + interfeiss I2C
• OfficeTree® 20 Mini magnēti OfficeTree® 20 6x2 mm
• VĀRTU SAVIENOTĀJS POLOLU-1203 UNIVERSĀLAIS KALNU RĀDĪTĀJS
• 40 tapas 30 cm no tērauda līdz sievietei
• Maizes dēlis bez lodēšanas - 830 caurumi
• USB 2.0 A - B M/M 1.80M
• Pir kustības sensors Arduino
• AWG maizes dēļa džemperu vadu komplekts ar vienu tapu
• R18-25b spiedpogu slēdzis 1p izslēgts-ieslēgts
• L-793id LED 8mm sarkana izkliedēta 20mcd
• L-793gd LED 8mm zaļa izkliedēta 20mcd
• 2 x Poussoir Mtallique Carr+Avec Capuchon Bleu
• Taustāms slēdzis 6x6mm
• 2 izmēri 70x40 mm
• greep plastmasa ar 64 mm
• alumīnija kniede 12 mm
• ultragels 3 gr
• 50 nagels 2x35
• LCD rgb fona apgaismojums
• 2 lodīšu gultņi 6,4 mm vārpsta
• 2 pilnas mdf loksnes griešanai ar lāzeru
• 1 gabals plexiglass griešanai ar lāzeru
• 1 potenciometrs
• Arduino uno

2. darbība. Tehniski ieteikumi par komponentu izvēli

Izsniegšanas un uzpildīšanas mehānismi prasa lielu precizitāti un nelielu riteņu kustību, kas satur tabletes. Šī iemesla dēļ mēs nolemjam izmantot divus soļu motorus.

Pakāpju motori ir stabili, var vadīt plašu berzes un inerciālo slodžu klāstu, nav nepieciešama atgriezeniskā saite. Motors ir arī stāvokļa meklētājs: pozīcijas un ātruma sensori nav nepieciešami. Turklāt tiem ir lieliska atkārtojamība un tie precīzi atgriežas tajā pašā vietā.

Motora vairogs vada abus soļu motorus. Tas satur 4 H-tiltu, kas ļauj kontrolēt motoru virzienu un ātrumu. Izmantojot motora vairogu, mēs palielinām brīvo tapu skaitu.

Lai pārliecinātos, ka tabletes vienmēr ir labā stāvoklī, mitruma un temperatūras sensori dārgi mēra temperatūru un mitrumu dozatorā.

Lai paziņotu lietotājam, ka ir pienācis laiks veikt viņa terapiju, mēs izveidojām modinātāju ar skaņas signālu un reāllaika pulksteni. RTC modulis darbojas ar akumulatoru un var izsekot laikam pat tad, ja pārprogrammējam mikrokontrolleru vai atvienojam galveno strāvu.

Divas pogas un RGB šķidro kristālu displejs ļauj lietotājam mijiedarboties ar dozatoru. Lietotājs var arī iestatīt savu terapiju un izsniegšanas laiku, izmantojot lietotni smarphone. Viņš var saistīt savu personīgo ierīci, izmantojot Bluetooth savienojumu (Bluetooth modulis ir savienots ar Arduino).

PIR sensors nosaka kustību, ja lietotājs lieto zāles un sniedz atgriezenisko saiti par dozatora pareizo darbību. Lielās jutības un plašā noteikšanas diapazona dēļ dažos virzienos tas ir apzināti traucēts, lai izvairītos no nevajadzīgiem mērījumiem.

3. darbība. Ražošanas daļa

Tālāk ir sniegts detalizēts to detaļu saraksts, kuras ražo vai nu 3D printeris, vai lāzera griezējs. Visi izmēri un ģeometriskie aspekti ir izvēlēti, lai būtu pareizi saskaņotas visas detaļas ar stipriem savienojumiem, kā arī izskatīgs dizains.

Tomēr izmērus un ģeometrisko aspektu var mainīt atkarībā no dažādiem mērķiem. Nākamajās sadaļās ir iespējams atrast visu šeit uzskaitīto komponentu CAD.

Jo īpaši projekta sākotnējā ideja bija izveidot tablešu dozatoru ar vairāk riteņiem, lai izdalītu lielāko daudzumu un visdažādākās tabletes. Kursa apjomā mēs aprobežojāmies tikai ar diviem no tiem, taču, nedaudz mainot dizainu, var pievienot vairāk riteņu un sasniegt mērķi. Tāpēc mēs ļaujam jums brīvi mainīt savu dizainu, lai, ja jums tas patīk, jūs varētu to mainīt un pielāgot jebkurai personiskajai gaumei.

Šeit ir saraksts ar visām 3D drukātajām un lāzergrieztajām daļām ar biezumu starp iekavām:

• aizmugurējā plāksne (mdf 4 mm) x1
• pamatplāksne (mdf 4 mm) x1
• priekšējā plāksne (mdf 4 mm) x1
• sānu plāksne bez cauruma (mdf 4 mm) x1
• sānu plāksnes caurums (mdf 4 mm) x1
• arduino plāksne (mdf 4 mm) x1
• plāksne vertikālai noturēšanai (mdf 4 mm) x1
• savienotāja plāksne (mdf 4 mm) x1
• plāksne riteņa vāciņam (mdf 4 mm) x2
• plāksne ritenim (mdf 4 mm) x2
• augšējā plāksne (plexiglass 4 mm) x1
• atvēršanas plāksne (mdf 4 mm) x1
• gultņu turētājs (3D drukāts) x2
• vāciņš (3D drukāts) x2
• piltuve (3D drukāta) x1
• piltuves pēda (3D drukāta) x2
• PIR turētājs (3D drukāts) x1
• riteņa vāciņa spraudnis (3D drukāts) x2
• ritenis (3D drukāts) x2

4. solis: Lāzera griešanas tehniskie rasējumi

Kastes montāža ir veidota tā, lai izvairītos no līmes izmantošanas. Tas ļauj veikt tīrāku darbu un, ja nepieciešams, var veikt demontāžu, lai novērstu dažas problēmas.

Jo īpaši montāža tiek veikta, izmantojot skrūves un uzgriežņus. Pareizas ģeometrijas caurumā skrūve no vienas puses un uzgrieznis no otras puses lieliski iederas, lai būtu cieša saikne starp visām mdf plāksnēm. Jo īpaši attiecībā uz dažādām plāksnēm:

• Sānu plāksnei ir caurums, kas novietots, lai vads varētu iziet cauri, lai būtu savienojums starp Arduino un datoru.
• Priekšējai plāksnei ir 2 atveres. Zemāko ir paredzēts lietot, kad personai jāņem glāze, kurā tablete ir izdalīta. Otru izmanto, kad ir pienācis laiks uzpildīšanai. Šajā konkrētajā situācijā ir kontaktdakša (skatiet vēlāk konstrukciju), kas no apakšas var aizvērt riteņa vāciņa atveri. Šī vāciņa pozicionēšana patiešām tiek veikta, izmantojot šo otro apertūru. Kad spraudnis ir novietots, izmantojot pogas vai lietotni, persona var ļaut ritenim pagriezties pa vienai sadaļai un katrā sadaļā ievietot tableti.
• Uzturēšanas plāksne ir novietota tā, lai sliedēm būtu vertikāls balsts, kur ritenis un vāciņš ir novietoti tā, lai tiem būtu uzticamāka un stingrāka struktūra.
• Atvēršanas plāksne ir veidota tā, kā teikts vārdā, lai atvieglotu lietotājam uzpildīšanas mehānismu
• Augšējā plāksne, kā redzams attēlā, ir izgatavota no organiskā stikla, lai no ārpuses ļautu redzēt, kas notiek iekšpusē.

Visām pārējām plāksnēm nav īpašu mērķu, tās ir veidotas tā, lai visas detaļas varētu lieliski saderēt. Dažās daļās var būt īpaši caurumi ar dažādu izmēru un ģeometriju, lai ļautu visām elektroniskajām lietām (piemēram, Arduino un motoriem) vai 3D drukātās lietas (piemēram, piltuvi un PIR turētāju) pareizi savienot.

5. darbība: 5. darbība: CAD lāzera grieztām detaļām

6. darbība. Tehniskie rasējumi 3D drukāšanai

3D drukātās detaļas tiek izgatavotas, izmantojot Ultimakers 2 un Prusa iMK printerus, kas pieejami universitātes Fablab laboratorijā. Tie ir līdzīgi tādā ziņā, ka abi izmanto vienu un to pašu materiālu, kas ir PLA (tas, ko izmanto visām mūsu drukātajām daļām), un tiem ir vienāds sprauslas izmērs. Prusa darbs ar plānāku kvēldiegu ir lietotājam draudzīgāks, pateicoties noņemamai plāksnei (nav jāizmanto līme) un sensoram, kas kompensē pamatplāksnes nelīdzenu virsmu.

Visas 3D drukātās detaļas tiek izgatavotas, atstājot standarta iestatījumus, ja vien ritenim, kur pildījuma materiāla blīvums ir 80%, tiek izmantota stingrāka vārpsta. Jo īpaši pirmajā mēģinājumā 20% pildījuma materiāla blīvums tika atstāts kā standarta iestatījums, nemanot kļūdu. Drukas beigās ritenis tika lieliski realizēts, bet vārpsta nekavējoties salūza. Lai ritenis netiktu atkārtoti izdrukāts, jo tas prasa diezgan ilgu laiku, mēs nolēmām meklēt gudrāku risinājumu. Mēs nolēmām tikai atkārtoti izdrukāt vārpstu ar pamatni, kas tiks piestiprināta pie riteņa ar 4 papildu caurumiem, kā tas būs redzams attēlos.

Šeit tiks sniegts konkrēts katras sastāvdaļas apraksts:

• Gultņa turētājs: šī detaļa ir veidota, lai noturētu un atbalstītu gultni pareizajā stāvoklī. Gultņa turētājs patiešām ir veidots ar centrālo caurumu ar precīzu gultņa diametra izmēru, lai būtu ļoti precīzs savienojums. 2 spārni ir paredzēti tikai, lai sastāvdaļa būtu pareizi piestiprināta pie plāksnes. Jāatzīmē, ka gultnis tiek izmantots, lai noturētu riteņa vārpstu, kas citādi varētu saliekties.
• Ritenis: 3D drukātais attēlo gandrīz mūsu projekta kodolu. Tas ir veidots tā, lai tas būtu pēc iespējas lielāks, lai turētu maksimālo tablešu daudzumu, bet tajā pašā laikā paliek viegls un viegli darbināms ar motoriem. Turklāt tas ir veidots ar gludām malām visapkārt, lai netiktu saspringtas tabletes. Tajā jo īpaši ir 14 sadaļas, kurās ir iespējams izdalīt tabletes. Centrālā daļa, kā arī robeža starp katru posmu ir iztukšota, lai ritenis būtu pēc iespējas vieglāks. Tad ir 6,4 mm diametra un 30 mm garš vārpsta, kas lieliski iederas gultnē otrā pusē. Visbeidzot, spēcīgs savienojums ar motoru tiek panākts ar vārpstas savienotāju, kas vienā pusē ar riteni ir savienots ar 4 caurumiem, kas redzami attēlā, un otrā pusē ar pakāpju motoru.
• Riteņa vāciņš: riteņa vāciņš ir veidots tā, lai tabletes, kas nokļuvušas riteņa iekšpusē, nevarētu izkļūt no tā, ja vien tās nesasniegtu riteņa apakšā atvērto sadaļu. Turklāt vāciņš var aizsargāt riteni no ārējās vides, nodrošinot pareizu uzglabāšanu. Tā diametrs ir nedaudz lielāks nekā pats ritenis, un tam ir 2 galvenās atveres. Apakšā esošais ir paredzēts tabletes atbrīvošanai, bet augšpusē esošais tiek izmantots iepriekš aprakstītajam uzpildes mehānismam. Galvenais caurums centrā ir paredzēts riteņa vārpstas izlaišanai, un atlikušie 6 caurumi tiek izmantoti savienošanai ar plāksni un gultni. Turklāt apakšējā pusē ir 2 caurumi, kur ir ievietoti 2 mazi magnēti. Kā aprakstīts tālāk, tiem būs paredzēts spēcīgs savienojums ar kontaktdakšu.
• Piltuve: Piltuves ideja, kā var skaidri uzminēt, ir savākt no riteņa krītošās tabletes un savākt tās apakšā esošajā glāzē. Jo īpaši drukāšanai tas ir sadalīts 2 dažādos posmos. Ir piltuves korpuss un pēc tam 2 pēdas, kas ir iespiestas atsevišķi, pretējā gadījumā drukāšana būtu nozīmējusi pārāk daudz balstu. Galīgajai montāžai abas detaļas ir jāpielīmē kopā.
• PIR turētājs: tā funkcija ir turēt PIR pareizā stāvoklī. Tam ir kvadrātveida caurums sienā, lai izietu kabeļi, un 2 rokas, lai noturētu PIR bez pastāvīga savienojuma.
• Spraudnis: šī mazā sastāvdaļa ir veidota tā, lai atvieglotu uzpildīšanas mehānismu. Kā jau iepriekš minēts, kad ir pienācis laiks uzpildīt, riteņa vāciņa apakšdaļa jāaizver ar aizbāzni, pretējā gadījumā tabletes uzpildīšanas laikā nokristu. Lai atvieglotu savienošanu ar vāciņu, ir divi mazi caurumi un divi magnēti. Tādā veidā saite ar vāciņu ir spēcīga un lietotājam draudzīga. To var novietot vietā un noņemt ar ļoti vienkāršu uzdevumu.

7. darbība: 7. darbība: CAD 3D drukātajām detaļām

8. darbība: 8. darbība: galīgā CAD montāža

9. darbība: atsevišķu komponentu testi

Pirms visu elektronikas komponentu savienošanas ir veikti vairāki individuāli testi. Videoklipi jo īpaši attēlo testus, kas attiecas uz izsniegšanas un uzpildīšanas mehānismu, pogu darbību un LED testēšanas trauksmi.

10. solis: galīgā montāža

Montāžas pirmā daļa ir veltīta robota konstrukcijas daļas montāžai. Uz pamatnes plāksnes ir uzstādītas 2 sānu plāksnes un priekšējā plāksne, un piltuve ir nostiprināta. Tikmēr katrs ritenis tika savienots ar tā pakāpiena motoru, izmantojot vārpstas savienotāju, un pēc tam tika uzstādīts ar vāciņu. Pēc tam riteņu vāciņu sistēma ir uzstādīta tieši uz robota. Šajā brīdī elektroniskie komponenti tika uzstādīti uz robota. Visbeidzot, atlikušās plāksnes tika samontētas, lai pabeigtu projektu.

11. darbība: komponentu savienošana ar Arduino

12. darbība. Programmu blokshēma

Sekojošā blokshēma parāda mūsu uzrakstītās programmas loģiku vienam ritenim.

13. solis: programmēšana

14. solis: robots- viedtālruņa lietojumprogrammas savienojums

Kā jau minēts, saziņu ar robotu nodrošina viedtālruņa lietojumprogramma, kas ar Bluetooth moduli ir savienota ar robotu. Šie attēli parāda lietotnes darbību. Pirmais attēlo lietojumprogrammas ikonu, bet otrais un trešais attiecas attiecīgi uz manuālās dozēšanas mehānismu un iestatīšanas laika izvēlni. Pēdējā gadījumā dozēšanas mehānisms tiek veikts automātiski lietotāja izvēlētajā laikā.

Šī lietojumprogramma tika izveidota, izmantojot Masačūsetsas Tehnoloģiju institūta lietotņu izgudrotāju (ai2.appinventor.mit.edu/?locale=en#6211792079552512).