AUTOMATISK PILLEDISPENSER: 14 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:24

Dette er en pilledispenserrobot som kan gi pasienten riktig mengde og type medisinpiller. Doseringen av pillen utføres automatisk på riktig tidspunkt på dagen, med en alarm foran. Når den er tom, fylles maskinen enkelt opp av brukeren. Utleverings- og påfyllingsmekanismen styres ved hjelp av en applikasjon koblet via Bluetooth til roboten og ved hjelp av to knapper.

Bruface Mechatronics Project Group 2

Teammedlemmer: Federico ghezzi

Andrea Molino

Giulia Ietro

Mohammad Fakih

Mouhamad Lakkis

Trinn 1: Handleliste

• Adafruit Motor Shield v2.3 (monteringssett) - Motor/Stepper/Servo Shield for Arduino
• Kwmobile fuktighets temperatursensor
• AZDelivery Carte for Arduino PCM2704 KY-006 Summer Passive
• AZDelivery Real Time Clock, RTC DS3231 I2C, Rasperry Pi
• 2. 28byj av 48 DC 5 V 4 Fase av fil de 5 Micro Step med ULN2003 -modul for Arduino
• AZDelivery Prototypage Prototype Shield for Arduino UNO R3
• AZDelivery PAQUET HD44780 LCD 1602, 2X16 tegn + l'grensesnitt I2C
• OfficeTree® 20 Minimagneter OfficeTree® 20 6x2 mm
• AXELKOBLER POLOLU-1203 UNIVERSAL MOUNTIBG HUB
• 40 pins 30 cm fra mann til kvinne
• Loddefritt brødbrett - 830 hull
• USB 2.0 A - B M/M 1.80M
• Pir bevegelsessensor for Arduino
• Sett med AWG Breadboard Jumper Wires One Pin
• R18-25b Trykkbryter 1p Av- (på)
• L-793id LED 8mm rød diffusert 20mcd
• L-793gd LED 8mm Grønn Diffusert 20mcd
• 2 x Poussoir Mtallique Carr+Avec Capuchon Bleu
• Taktil bryter 6x6mm
• 2 kuler 70x40 mm
• greep plast med 64 mm
• knapp aluminium 12 mm
• ultragel 3gr
• 50 nagler 2x35
• LCD rgb bakgrunnslys
• 2 kulelager 6,4 mm aksel
• 2 fullt mdf -ark for laserskjæring
• 1 stykke plexiglass for laserskjæring
• 1 potensiometer
• Arduino uno

Trinn 2: Tekniske tips om valg av komponenter

Mekanismene for utlevering og påfylling krever stor presisjon og små bevegelser av hjulene som inneholder pillene. Av denne grunn bestemmer vi oss for å bruke to trinnmotorer.

Stepper Motors er staller, kan kjøre et stort utvalg av friksjons- og treghetsbelastninger, trenger ikke tilbakemelding. Motoren er også en posisjonsspor: sensor for posisjon og hastighet er ikke nødvendig. Videre har de utmerket repeterbarhet og går nøyaktig tilbake til samme sted.

Et motorskjerm driver de to trinnmotorene. Den inneholder 4 H-Bridge som gjør det mulig å kontrollere både retning og hastighet på motorene. Ved å bruke et motorskjerm øker vi antallet ledige pinner.

For å være sikker på at piller alltid er under gode forhold, måler en fuktighets- og temperatursensor dyrt temperaturen og fuktigheten inne i dispenseren.

For å varsle brukeren om at det er på tide å ta behandlingen, bygde vi en alarm med en summer og en sanntidsklokke. RTC -modulen går på et batteri og kan holde oversikt over tiden selv om vi omprogrammerer mikrokontrolleren eller kobler fra hovedstrømmen.

To knapper og en RGB Liquid Crystal Display tillater brukeren å samhandle med dispenseren. Brukeren kan også angi terapien og doseringstiden gjennom en app for smarphone. Han kan koble sin personlige enhet via Bluetooth -tilkobling (en Bluetooth -modul er koblet til Arduino).

En PIR -sensor oppdager en bevegelse hvis brukeren tar medisinen sin og gir en tilbakemelding om korrekt bruk av dispenseren. På grunn av sin store følsomhet og det store spekteret av deteksjon, er den forsettlig hindret i noen retninger for å unngå ubrukelige målinger.

Trinn 3: Produksjonsdel

I det følgende er en detaljert liste over delene som produseres enten av 3D -skriver eller laserskjærer. Alle dimensjoner og geometriske aspekter er valgt for å få en passende matchning mellom alle delene med sterke forbindelser samt et flott design.

Imidlertid kan dimensjoner og geometrisk aspekt endres i henhold til de forskjellige formålene. I de neste avsnittene er det mulig å finne CAD for alle komponentene som er oppført her.

Spesielt var den første ideen for prosjektet å lage en pilledispenser med flere hjul for å dispensere det høyeste beløpet og det største antallet piller. For kursets omfang begrenset vi oppmerksomheten vår bare til 2 av dem, men med liten modifikasjon på designet kan flere hjul legges til og nå målet. Derfor gir vi deg muligheten til å modifisere designet vårt fritt, slik at hvis du liker det, kan du endre det og tilpasse det til enhver personlig smak.

Her er listen over alle 3d -trykte og laserskårne deler med tykkelsen mellom parenteser:

• bakplate (mdf 4 mm) x1
• bunnplate (mdf 4 mm) x1
• frontplate (mdf 4 mm) x1
• lateral plate_no hull (mdf 4 mm) x1
• sideplatehull (mdf 4 mm) x1
• arduino -plate (mdf 4 mm) x1
• plate for vertikal sustain (mdf 4 mm) x1
• kontaktplate (mdf 4 mm) x1
• plate for lokket på hjulet (mdf 4 mm) x2
• plate for hjulet (mdf 4 mm) x2
• topplate (plexiglass 4 mm) x1
• åpningsplate (mdf 4 mm) x1
• lagerholder (3d -trykt) x2
• cap -hjul (3d -trykt) x2
• trakt (3d -trykt) x1
• traktfot (3d -trykt) x2
• PIR -holder (3d -trykt) x1
• plugg for hjuldekselet (3d -trykt) x2
• hjul (3d -trykt) x2

Trinn 4: Tekniske tegninger for laserskjæring

Monteringen av esken er designet for å unngå bruk av lim. Dette gjør det mulig å realisere et renere arbeid, og om nødvendig kan demontering gjøres for å fikse noen problemer.

Spesielt utføres monteringen ved hjelp av bolter og muttere. I et hull med riktig geometri passer en bolt fra den ene siden og en mutter fra den andre siden perfekt for å ha en sterk forbindelse mellom alle mdf -platene. Spesielt når det gjelder de forskjellige platene:

• Sideplaten har et hull plassert for å la kabelen passere gjennom for å ha en forbindelse mellom Arduino og datamaskinen.
• Frontplaten har 2 åpninger. Den laveste er ment å bli brukt når personen må ta glasset der pillen har blitt utlevert. Den andre brukes når det er tid for påfyll. I denne spesielle situasjonen er det en plugg (se senere designet) som kan lukke blenderåpningen på hjuldekselet nedenfra. Plasseringen av denne hetten utføres faktisk ved å utnytte denne andre blenderåpningen. Når pluggen er plassert, ved hjelp av knappene eller appen, kan personen la hjulet rotere en seksjon om gangen og plassere en pille i hver seksjon.
• Sustainplaten er plassert for å ha en vertikal støtte for skinnene der hjulet og hetten er plassert for å få en mer pålitelig og stiv struktur.
• Åpningsplaten er designet som ordet sier for å lette påfyllingsmekanismen for brukeren
• Topplaten, som det fremgår av bildet, er utført i plexiglass for å muliggjøre visjonen om hva som skjer inni utsiden.

Alle de andre platene har ingen spesielle formål, de er designet slik at alle delene kan passe perfekt sammen. Noen deler kan presentere bestemte hull med forskjellig dimensjon og geometri for å la alle elektroniske ting (som Arduino og motorer) eller 3d -trykte ting (som trakten og PIR -holderen) som skal kobles til på en skikkelig måte.

Trinn 5: Trinn 5: CAD for laserskårne deler

Trinn 6: Tekniske tegninger for 3d -utskrift

De 3d -trykte delene realiseres ved hjelp av Ultimakers 2 og Prusa iMK -skrivere tilgjengelig på Fablab -laboratoriet ved universitetet. De er like i den forstand at de begge bruker det samme materialet som er PLA (det som brukes for alle våre trykte deler) og har samme dimensjon av dysen. Spesielt Prusas arbeid med et tynnere filament er mer brukervennlig takket være den avtagbare platen (ikke nødvendig å bruke limet) og sensoren som kompenserer for den ikke flate overflaten på grunnplaten.

Alle de 3D -trykte delene er realisert og forlater standardinnstillingene, med mindre det er for hjulet der det brukes en fyllmaterialtetthet på 80% for å få en mer stiv aksel. Spesielt ved første forsøk ble en fyllmaterialetetthet på 20% igjen som en standardinnstilling uten å legge merke til feilen. På slutten av trykket ble hjulet perfekt realisert, men akselen brøt umiddelbart. For ikke å skrive ut hjulet igjen, siden det tar ganske lang tid, bestemte vi oss for å gå for en smartere løsning. Vi bestemte oss for å bare trykke akselen på nytt med en base som ville være festet til hjulet med 4 ekstra hull, slik det vil sees på figurene.

Her følger en spesiell beskrivelse av hver komponent:

• Lagerholder: Denne komponenten er realisert for å holde og støtte lageret i riktig posisjon. Lagerholderen er virkelig realisert med et sentrert hull med den nøyaktige dimensjonen til lagerdiameteren for å ha en veldig presis forbindelse. De to vingene er bare ment å ha en skikkelig festing av komponenten på platen. Det må bemerkes at lageret brukes for å opprettholde akselen på hjulet som ellers kan bøyes.
• Hjul: 3D -trykket representerer nesten kjernen i prosjektet vårt. Den er designet for å være så stor som mulig for å holde maksimal mengde piller, men samtidig forbli lett og lett å kjøre av motorene. Den har dessuten designet med glatte kanter rundt for ikke å sette piller fast. Det har spesielt 14 seksjoner der det er mulig å tildele pillene. Den sentrale delen, så vel som grensen mellom hver seksjon, er tømt for å la hjulet være så lett som mulig. Så er det en aksel på 6,4 mm i diameter og 30 mm lang som kan passe perfekt inn i lageret på den andre siden. Til slutt oppnås en sterk forbindelse med motoren av en akselkobler koblet på den ene siden med hjulet med de 4 hullene som kan sees på bildet og på den andre siden med trinnmotoren.
• Hjulhette: Hetten på hjulet er utformet på en slik måte at pillene når de er inne i hjulet ikke kan komme ut av det med mindre de når den åpne delen på bunnen av hjulet. Videre kan hetten beskytte hjulet mot det ytre miljøet og sikre en forsvarlig lagring. Diameteren er litt større enn selve hjulet og har 2 hovedåpninger. Den på bunnen er ment å frigjøre pillen mens den på toppen brukes til påfyllingsmekanismen som tidligere er beskrevet. Hovedhullet i midten er for å la akselen på hjulet passere og de resterende 6 hullene brukes til tilkobling med platen og lageret. I tillegg er det 2 hull på undersiden hvor 2 små magneter er plassert. Som beskrevet senere vil disse være ment å ha en sterk forbindelse med støpselet.
• Trakt: Tanken med trakten, som klart kan gjettes, er å samle pillene som faller fra hjulet og samle dem i glasset på bunnen. Spesielt for utskriften har den blitt delt inn i 2 forskjellige trinn. Det er traktens kropp og deretter 2 fot som er skrevet ut fra hverandre ellers ville utskriften ha medført for mye støtter. For den siste monteringen må de to delene limes sammen.
• PIR -holder: funksjonen er å holde PIR i riktig posisjon. Den har et firkantet hull i veggen for å la kablene passere gjennom og 2 armer for å holde PIR uten permanent skjøt.
• Plug: denne lille komponenten er designet for å lette påfyllingsmekanismen. Som tidligere nevnt, bør bunnen av hetten på hjulet lukkes med pluggen når det er på tide å fylle på, ellers vil piller under påfyllingen falle ned. For å lette tilkoblingen til hetten er det to små hull og to magneter. På denne måten er koblingen med hetten sterk og brukervennlig. Den kan plasseres på plass og fjernes med en veldig enkel oppgave.

Trinn 7: Trinn 7: CAD for 3D -trykte deler

Trinn 8: Trinn 8: Endelig CAD -montering

Trinn 9: Tester for individuelle komponenter

Flere individuelle tester har blitt utført før du kobler alle elektronikkomponentene sammen. Spesielt representerer videoene testene for doserings- og påfyllingsmekanisme, for knappens funksjon, for alarmen for lysdioder.

Trinn 10: Sluttmontering

Den første delen av aggregatet er viet til montering av robotens konstruksjonsdel. På bunnplaten er de 2 sideplatene og frontplaten satt og trakten festet. I mellomtiden ble hvert hjul knyttet til trinnmotoren ved hjelp av akselkoblingen og deretter montert med hetten. Etterpå har hjulkapselsystemet blitt montert direkte på roboten. På dette tidspunktet ble de elektroniske komponentene satt på roboten. Til slutt ble de resterende platene satt sammen for å fullføre prosjektet.

Trinn 11: Kablingskomponenter til Arduino

Trinn 12: Program flytskjema

Følgende flytdiagram viser logikken til programmet vi skrev, for ett hjul.

Trinn 13: Programmering

Trinn 14: Tilkobling av robot- smarttelefonapplikasjon

Som allerede sagt er kommunikasjonen med roboten sikret av en smarttelefonapplikasjon som er koblet til en robot via en Bluetooth -modul. Følgende bilder representerer funksjonen til appen. Den første representerer applikasjonens ikon, mens den andre og den tredje omhandler henholdsvis den manuelle utleveringsmekanismen og menyen for innstilling av tid. I sistnevnte tilfelle utføres utleveringsmekanismen automatisk på det tidspunktet som er valgt av brukeren.

Denne applikasjonen ble bygget på Massachusetts Institute of Technology App Inventor (ai2.appinventor.mit.edu/?locale=en#6211792079552512).