AUTOMATISK PILLEDISPENSER: 14 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:28

Dette er en pilledispenserrobot, der kan give patienten den korrekte mængde og type medicinpiller. Doseringen af pillen udføres automatisk på det korrekte tidspunkt på dagen, forud for en alarm. Når den er tom, fyldes maskinen let op af brugeren. Dispenserings- og påfyldningsmekanismen styres ved hjælp af en applikation, der er forbundet via Bluetooth til robotten og ved hjælp af to knapper.

Bruface Mechatronics Project Group 2

Teammedlemmer: Federico ghezzi

Andrea Molino

Giulia Ietro

Mohammad Fakih

Mouhamad Lakkis

Trin 1: Indkøbsliste

• Adafruit Motor Shield v2.3 (montagesæt) - Motor/Stepper/Servo Shield til Arduino
• Kwmobile fugtighedstemperaturføler
• AZDelivery Carte til Arduino PCM2704 KY-006 Buzzer Passive
• AZDelivery Real Time Clock, RTC DS3231 I2C, Rasperry Pi
• 2. 28byj af 48 DC 5 V 4 Fase af fil de 5 Micro Step med ULN2003 modul til Arduino
• AZDelivery Prototypage Prototype Shield til Arduino UNO R3
• AZDelivery PAQUET HD44780 LCD 1602, 2X16 tegn + l'interface I2C
• OfficeTree® 20 Minimagneter OfficeTree® 20 6x2 mm
• AXELKOBLER POLOLU-1203 UNIVERSAL MOUNTIBG HUB
• 40 pins 30 cm fra mand til kvinde jumpertråd
• Loddefri brødbræt - 830 huller
• USB 2.0 A - B M/M 1.80M
• Pir bevægelsessensor til Arduino
• Sæt med AWG Breadboard Jumper Wires One Pin
• R18-25b Push Switch 1p Off- (on)
• L-793id LED 8mm Rød Diffused 20mcd
• L-793gd LED 8mm Grøn Spredt 20mcd
• 2 x Poussoir Mtallique Carr+Avec Capuchon Bleu
• Taktil kontakt 6x6mm
• 2 kulde 70x40 mm
• greep plast med 64 mm
• knop aluminium 12 mm
• ultragel 3gr
• 50 nagler 2x35
• LCD rgb baggrundslys
• 2 kuglelejer 6,4 mm aksel
• 2 fuld mdf ark til laserskæring
• 1 stykke plexiglas til laserskæring
• 1 potentiometer
• Arduino uno

Trin 2: Tekniske tip om valg af komponenter

Mekanismerne til udlevering og genopfyldning kræver stor præcision og små bevægelser af de hjul, der indeholder pillerne. Af denne grund beslutter vi os for at bruge to trinmotorer.

Steppermotorer er stalde, kan køre en lang række friktions- og inertiel belastninger, behøver ikke feedback. Motoren er også en positionstrasducer: sensorer for position og hastighed er ikke påkrævet. Desuden har de fremragende repeterbarhed og vender præcist tilbage til det samme sted.

Et motorskærm driver de to trinmotorer. Den indeholder 4 H-Bridge, der gør det muligt at kontrollere både motorens retning og hastighed. Ved hjælp af et motorskærm øger vi antallet af gratis stifter.

For at være sikker på, at piller altid er i gode forhold, måler en fugtigheds- og temperatursensorer dyrt temperaturen og fugtigheden inde i dispenseren.

For at give brugeren besked om, at det er på tide at tage sin terapi, byggede vi en alarm med en summer og et ur i realtid. RTC -modulet kører på et batteri og kan holde styr på tiden, selvom vi omprogrammerer mikrokontrolleren eller afbryder hovedstrømmen.

To knapper og et RGB Liquid Crystal Display giver brugeren mulighed for at interagere med dispenseren. Brugeren kan også indstille sin terapi og udleveringstiden via en app til smarphone. Han kan forbinde sin personlige enhed via Bluetooth -forbindelse (et Bluetooth -modul er forbundet til Arduino).

En PIR -sensor registrerer en bevægelse, hvis brugeren tager sin medicin og giver feedback om dispenserens korrekte arbejde. På grund af sin store følsomhed og dens store detektionsområde er den forsætligt forhindret i nogle retninger for at undgå ubrugelige målinger.

Trin 3: Fremstillingsdel

I det følgende er en detaljeret liste over de dele, der produceres enten af 3D -printer eller af laserskærer. Alle dimensioner og geometriske aspekter vælges for at få en korrekt matchning mellem alle delene med stærke forbindelser samt et flot design.

Imidlertid kan dimensioner og geometriske aspekter ændres i henhold til de forskellige formål. I de næste afsnit er det muligt at finde CAD'en for alle de komponenter, der er anført her.

Især den oprindelige idé til projektet var at oprette en pilleautomat med flere hjul for at give den største mængde og den største række piller. For kursets omfang begrænsede vi kun vores opmærksomhed til 2 af dem, men med lidt ændringer på designet kan der tilføjes flere hjul og nå målet. Derfor giver vi dig mulighed for frit at ændre vores design, så hvis du kan lide det, kan du ændre det og tilpasse det til enhver personlig smag.

Her er listen over alle de 3D -trykte og laserskårne dele med tykkelsen mellem parenteser:

• bagplade (mdf 4 mm) x1
• bundplade (mdf 4 mm) x1
• frontplade (mdf 4 mm) x1
• lateral plate_no hole (mdf 4 mm) x1
• sidepladehul (mdf 4 mm) x1
• arduino plade (mdf 4 mm) x1
• plade til lodret understøtning (mdf 4 mm) x1
• stikplade (mdf 4 mm) x1
• plade til hjulets låg (mdf 4 mm) x2
• plade til hjulet (mdf 4 mm) x2
• topplade (plexiglas 4 mm) x1
• åbningsplade (mdf 4 mm) x1
• lejeholder (3d printet) x2
• kasket hjul (3d trykt) x2
• tragt (3d -printet) x1
• tragtfod (3d trykt) x2
• PIR holder (3d printet) x1
• stik til hjuldækslet (3d printet) x2
• hjul (3d trykt) x2

Trin 4: Tekniske tegninger til laserskæring

Monteringen af kassen er designet for at undgå brug af lim. Dette gør det muligt at realisere et renere arbejde, og om nødvendigt kan demontering foretages for at løse nogle problemer.

Især udføres samlingen ved hjælp af bolte og møtrikker. I et hul med en ordentlig geometri passer en bolt fra den ene side og en møtrik fra den anden side perfekt ind for at have en stærk forbindelse mellem alle mdf -pladerne. Især hvad angår de forskellige plader:

• Sidepladen har et hul placeret for at lade kablet passere igennem for at have en forbindelse mellem Arduino og computeren.
• Frontpladen har 2 åbninger. Den laveste er beregnet til at blive brugt, når personen skal tage glasset, hvor pillen er blevet udleveret. Den anden bruges, når det er tid til genopfyldning. I denne særlige situation er der et stik (se senere designet), der kan lukke blænden på dækslet på hjulet nedenfra. Placeringen af denne hætte udføres faktisk ved at udnytte denne anden blænde. Når stikket er placeret, ved hjælp af knapperne eller appen, kan personen lade hjulet rotere en sektion ad gangen og placere en pille i hver sektion.
• Sustainpladen er placeret for at have en lodret støtte til skinnerne, hvor hjulet og hætten er placeret for at have en mere pålidelig og stiv struktur.
• Åbningspladen er designet som ordet siger for at lette brugerens påfyldningsmekanisme
• Toppladen, som det kan ses på billedet, er udført i plexiglas for at gøre det muligt udefra at se, hvad der sker indeni.

Alle de andre plader har ingen særlige formål, de er designet for at gøre det muligt for alle dele at passe perfekt sammen. Nogle dele kan præsentere bestemte huller med forskellig dimension og geometri for at lade alle elektroniske ting (som Arduino og motorer) eller de 3d -trykte ting (som tragten og PIR -holderen), der skal tilsluttes på en ordentlig måde.

Trin 5: Trin 5: CAD for laserskårne dele

Trin 6: Tekniske tegninger til 3d -udskrivning

De 3d -udskrevne dele realiseres ved hjælp af Ultimakers 2 og Prusa iMK -printere, der fås på Fablab -laboratoriet på universitetet. De er ens i den forstand, at de begge bruger det samme materiale, som er PLA (det, der bruges til alle vores trykte dele) og har samme dimension af dysen. Især Prusas arbejde med et tyndere filament er mere brugervenligt takket være den aftagelige plade (ingen brug for lim) og sensoren, der kompenserer for bundpladens ikke flade overflade.

Alle 3d -udskrevne dele realiseres og forlader standardindstillingerne, medmindre det er for hjulet, hvor der bruges en fyldmaterialetæthed på 80% for at få en mere stiv aksel. Især ved første forsøg blev en fyldningsmaterialetæthed på 20% tilbage som en standardindstilling uden at bemærke fejlen. I slutningen af printet blev hjulet perfekt realiseret, men akslen gik i stykker med det samme. For ikke at genoptrykke hjulet igen, da det tager ret lang tid, besluttede vi at gå efter en smartere løsning. Vi besluttede bare at genoptrykke akslen med en base, der ville blive fastgjort til hjulet med 4 ekstra huller, som det vil ses på figurerne.

Her følger en særlig beskrivelse af hver komponent:

• Lejeholder: Denne komponent er realiseret for at holde og understøtte lejet i en korrekt position. Lejeholderen realiseres faktisk med et centreret hul med den nøjagtige dimension af lejets diameter for at få en meget præcis forbindelse. De 2 vinger er kun beregnet til at have en korrekt fastgørelse af komponenten på pladen. Det skal bemærkes, at lejet bruges til at opretholde akslen på hjulet, der ellers kunne bøje.
• Hjul: 3D -printet repræsenterer næsten kernen i vores projekt. Det er designet til at være så stort som muligt, så det kan indeholde den maksimale mængde piller, men samtidig forblive let og let at køre af motorerne. Det har desuden designet med glatte kanter rundt omkring for ikke at få piller til at sidde fast. Det har især 14 sektioner, hvor det er muligt at allokere pillerne. Den centrale del, såvel som grænsen mellem hver sektion, er blevet tømt for at lade hjulet være så let som muligt. Så er der en aksel på 6,4 mm i diameter og 30 mm lang, som perfekt kan passe ind i lejet på den anden side. Endelig opnås en stærk forbindelse med motoren ved hjælp af en akselkobling på den ene side med hjulet ved de 4 huller, der kan ses på billedet og på den anden side med trinmotoren.
• Hjulkapsel: Dækslet på hjulet er designet på en sådan måde, at pillerne, når de er inde i hjulet, ikke kan forlade det, medmindre de når den åbnede sektion på hjulets bund. Desuden kan hætten beskytte hjulet mod det ydre miljø og sikre en ordentlig opbevaring. Dens diameter er lidt større end selve hjulet og har 2 hovedåbninger. Den nederste er beregnet til at frigive pillen, mens den øverst bruges til genopfyldningsmekanismen, der tidligere er beskrevet. Hovedhullet i midten er til at lade hjulets aksel passere igennem, og de resterende 6 huller bruges til forbindelsen med pladen og lejet. Derudover er der på undersiden 2 huller, hvor der placeres 2 små magneter. Som detaljeret efter vil disse være beregnet til at have en stærk forbindelse med stikket.
• Tragt: Idéen med tragten, som klart kan gætte, er at samle pillerne ned fra hjulet og samle dem i glasset på bunden. Især til udskrivning er den blevet opdelt i 2 forskellige trin. Der er tragtekroppen og derefter 2 fod, der er blevet udskrevet fra hinanden, ellers ville trykket have medført for mange understøtninger. Til den sidste samling skal de 2 dele limes sammen.
• PIR holder: dens funktion er at holde PIR i en korrekt position. Den har et firkantet hul i væggen for at lade kablerne passere igennem og 2 arme til at holde PIR uden en permanent samling.
• Stik: denne lille komponent er designet til at lette genopfyldningsmekanismen. Som tidligere nævnt skal bunden af dækslet på hjulet, når det er tid til påfyldning, lukkes af proppen, ellers falder piller under påfyldningen ned. For at lette forbindelsen til hætten findes 2 små huller og to magneter. På denne måde er forbindelsen til hætten stærk og brugervenlig. Det kan placeres på plads og fjernes med en meget let opgave.

Trin 7: Trin 7: CAD til 3D -udskrevne dele

Trin 8: Trin 8: Sidste CAD -samling

Trin 9: Test for individuelle komponenter

Flere individuelle tests er blevet udført, før alle elektronikkomponenter blev forbundet, især videoerne repræsenterer testene til doserings- og påfyldningsmekanisme, til knappens funktion, til alarmen til lysdiodernes test.

Trin 10: Sidste samling

Den første del af samlingen er afsat til montering af robotens konstruktionsdel. På bundpladen er de 2 sideplader og frontpladen blevet indstillet, og tragten blev fikseret. I mellemtiden blev hvert hjul forbundet med sin trinmotor ved hjælp af akselkoblingen og derefter monteret med dets låg. Bagefter er hjulkapselsystemet monteret direkte på robotten. På dette tidspunkt blev de elektroniske komponenter sat på robotten. Endelig blev de resterende plader samlet til at fuldføre projektet.

Trin 11: Ledningsføringskomponenter til Arduino

Trin 12: Program Flowchart

Følgende flowdiagram viser logikken i det program, vi skrev, for et hjul.

Trin 13: Programmering

Trin 14: Tilslutning til robot- smartphone-applikation

Som allerede sagt er kommunikationen med robotten sikret af en smartphone -applikation, der er forbundet via et bluetooth -modul til robotten. Følgende billeder repræsenterer appens funktion. Den første repræsenterer programmets ikon, mens den anden og den tredje omhandler henholdsvis den manuelle doseringsmekanisme og menuen for indstilling af tid. I sidstnævnte tilfælde udføres doseringsmekanismen automatisk på det tidspunkt, som brugeren har valgt.

Denne applikation blev bygget på Massachusetts Institute of Technology App Inventor (ai2.appinventor.mit.edu/?locale=da#6211792079552512).