AUTOMATIKUS PILLANYADÓ: 14 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:42

Ez egy pirulaadagoló robot, amely képes biztosítani a betegnek a megfelelő mennyiségű és típusú gyógyszert. A tabletta adagolása automatikusan történik a nap megfelelő időpontjában, riasztás előtt. Üres állapotban a gép könnyen feltölthető a felhasználó által. Az adagoló- és utántöltő mechanizmust egy Bluetooth -on keresztül a robothoz csatlakoztatott alkalmazás és két gomb vezérli.

Bruface Mechatronics Project Group 2

Csapattagok: Federico ghezzi

Andrea Molino

Giulia Ietro

Mohammad Fakih

Mouhamad Lakkis

1. lépés: Bevásárló lista

• Adafruit Motor Shield v2.3 (szerelőkészlet) - Motor/Stepper/Servo Shield az Arduino számára
• Kwmobile páratartalom hőmérséklet érzékelő
• AZDelivery Carte for Arduino PCM2704 KY-006 Buzzer Passive
• AZDelivery Real Time Clock, RTC DS3231 I2C, Rasperry Pi
• 2. 28byj 48 DC 5 V 4 fázis 5 de Micro lépés ULN2003 modullal Arduino
• AZDelivery Prototypage Prototype Shield az Arduino UNO R3 -hoz
• AZDelivery PAQUET HD44780 LCD 1602, 2X16 karakter + interfész I2C
• OfficeTree® 20 Mini mágnesek OfficeTree® 20 6x2 mm
• Tengelycsatlakozó POLOLU-1203 UNIVERSAL MOUNTIBG HUB
• 40 csap 30 cm -es férfi -női jumper huzal
• Forrasztás nélküli kenyértábla - 830 lyuk
• USB 2.0 A - B M/M 1.80M
• Pir mozgásérzékelő az Arduino számára
• AWG Breadboard jumper vezetékek egy tűs halmaza
• R18-25b nyomógomb 1p Ki- (be)
• L-793id LED 8 mm-es vörös szórt 20mcd
• L-793gd LED 8mm zöld diffúz 20mcd
• 2 x Poussoir Mtallique Carr+Avec Capuchon Bleu
• Tapintható kapcsoló 6x6mm
• 2 db 70x40 mm méretű
• markolat műanyag 64 mm
• alumínium horony 12 mm
• ultragél 3 gr
• 50 nagels 2x35
• LCD rgb háttérvilágítás
• 2 golyóscsapágy 6,4 mm -es tengely
• 2 teljes MDF lap lézervágáshoz
• 1 db plexi lézeres vágáshoz
• 1 potenciométer
• Arduino uno

2. lépés: Technikai tanácsok az alkatrészek kiválasztásához

Az adagolás és az újratöltés mechanizmusa nagy pontosságot és a tablettákat tartalmazó kerekek kis mozgását igényli. Ezért úgy döntünk, hogy két léptetőmotort használunk.

A léptetőmotorok istállók, sokféle súrlódási és tehetetlenségi terhelést képesek meghajtani, nincs szükség visszajelzésre. A motor helyzetmeghatározó is: nincs szükség helyzet- és sebességérzékelőre. Ezenkívül kiváló ismételhetőséggel rendelkeznek, és pontosan visszatérnek ugyanarra a helyre.

Motorpajzs hajtja a két léptetőmotort. 4 H-hidat tartalmaz, amelyek lehetővé teszik a motorok irányának és sebességének szabályozását. Motorpajzs segítségével növeljük a szabad csapok számát.

Annak érdekében, hogy a tabletták mindig jó állapotban legyenek, a páratartalom- és hőmérséklet -érzékelők költségesen mérik az adagoló belsejében lévő hőmérsékletet és páratartalmat.

Annak érdekében, hogy értesítsük a felhasználót, hogy eljött az ideje a terápiának, riasztót építettünk zümmögővel és valós idejű órával. Az RTC modul akkumulátorról működik, és akkor is nyomon tudja követni az időt, ha átprogramozzuk a mikrokontrollert, vagy lekapcsoljuk a tápellátást.

Két gomb és egy RGB folyadékkristályos kijelző lehetővé teszi a felhasználó számára, hogy interakcióba lépjen az adagolóval. A felhasználó a smarphone alkalmazáson keresztül is beállíthatja terápiáját és az adagolási időt. Személyes eszközét Bluetooth -kapcsolaton keresztül tudja összekapcsolni (egy Bluetooth -modul csatlakozik az Arduino -hoz).

A PIR érzékelő mozgást észlel, ha a felhasználó beveszi a gyógyszert, és visszajelzést ad az adagoló helyes munkájáról. Nagy érzékenysége és széles észlelési tartománya miatt szándékosan akadályozza bizonyos irányokban, hogy elkerülje a haszontalan méréseket.

3. lépés: Gyártó rész

A következőkben a 3D nyomtatóval vagy lézervágóval előállított alkatrészek részletes listáját mutatjuk be. Minden méretet és geometriai szempontot úgy választunk meg, hogy a megfelelő illeszkedést biztosítsuk az erős összeköttetésű alkatrészek és a jó megjelenés között.

A méretek és a geometriai szempontok azonban a különböző céloknak megfelelően változhatnak. A következő szakaszokban megtalálhatja az itt felsorolt összes komponens CAD -jét.

A projekt kezdeti ötlete különösen az volt, hogy több kerekű pirulaadagolót hozzanak létre a legnagyobb mennyiségű és legkülönfélébb tabletták adagolása érdekében. A tanfolyam terjedelmében csak 2 -re korlátoztuk figyelmünket, de a kialakítás kis módosításával több kerék is hozzáadható, és eléri a célt. Ezért lehetővé tesszük Önnek, hogy szabadon módosítsa a dizájnt, hogy ha úgy tetszik, meg tudja változtatni, és bármilyen személyes ízléshez igazítsa.

Itt található az összes 3D nyomtatott és lézerrel vágott rész listája, zárójel közötti vastagsággal:

• hátlap (mdf 4 mm) x1
• alaplemez (mdf 4 mm) x1
• homloklemez (mdf 4 mm) x1
• oldalsó lemez_ nincs lyuk (mdf 4 mm) x1
• oldallemez_lyuk (mdf 4 mm) x1
• arduino lemez (mdf 4 mm) x1
• lemez függőleges tartáshoz (mdf 4 mm) x1
• csatlakozólemez (mdf 4 mm) x1
• lemez a kerék kupakjához (mdf 4 mm) x2
• lemez a kerékhez (mdf 4 mm) x2
• felső lemez (plexi 4 mm) x1
• nyitólap (mdf 4 mm) x1
• csapágytartó (3d nyomtatott) x2
• sapkakerék (3d nyomtatott) x2
• tölcsér (3d nyomtatott) x1
• tölcsértalp (3d nyomtatott) x2
• PIR tartó (3d nyomtatott) x1
• dugó a kupakhoz (3d nyomtatott) x2
• kerék (3d nyomtatott) x2

4. lépés: Műszaki rajzok lézervágáshoz

A doboz összeszerelése a ragasztó használatának elkerülése érdekében készült. Ez lehetővé teszi a tisztább munka elvégzését, és ha szükséges, szétszerelhető bizonyos problémák megoldása.

Az összeszerelést különösen csavarok és anyák végzik. Egy megfelelő geometriájú lyukban az egyik oldalról egy csavar és a másik oldalról egy anya tökéletesen illeszkedik annak érdekében, hogy az összes mdf lemez között erős kapcsolat legyen. Különösen a különböző lemezek tekintetében:

• Az oldalsó lemezen van egy lyuk, amely lehetővé teszi a kábel áthaladását, hogy kapcsolatba kerüljön az Arduino és a számítógép között.
• Az elülső lemez 2 nyílással rendelkezik. A legalacsonyabbat akkor kell használni, ha a személynek be kell vennie az üveget, ahol a tablettát kiadták. A másikat akkor használják, amikor el kell tölteni. Ebben a konkrét helyzetben van egy dugó (lásd később a kialakítást), amely alulról le tudja zárni a kerék kupakján lévő nyílást. Ennek a kupaknak a pozicionálása valóban a második rekesz kihasználásával történik. Miután a dugót elhelyezte, a gombok vagy az alkalmazás segítségével a személy hagyhatja a kereket egy -egy részt elforgatni, és egy tablettát helyezhet minden szakaszba.
• A tartólemez úgy van elhelyezve, hogy függőleges támaszt kapjon a sínekhez, ahol a kerék és a kupak van elhelyezve, hogy megbízhatóbb és merevebb szerkezetet biztosítson.
• A nyitólap úgy van kialakítva, ahogy a szó mondja, hogy megkönnyítse a felhasználó számára az utántöltési mechanizmust
• A felső lemez, amint az a képen is látható, plexiüvegből készült, hogy kívülről lehetővé tegye a belső események látását.

Az összes többi lemeznek nincs különleges célja, úgy tervezték, hogy az összes alkatrész tökéletesen illeszkedjen egymáshoz. Egyes alkatrészek különbözõ méretû és geometriájú lyukakat tartalmazhatnak, hogy minden elektronikus anyag (például Arduino és motorok) a 3D nyomtatott anyagokat (például a tölcsért és a PIR -tartót) megfelelő módon kell csatlakoztatni.

5. lépés: 5. lépés: CAD a lézerrel vágott alkatrészekhez

6. lépés: Műszaki rajzok 3D nyomtatáshoz

A 3D nyomtatott részek az Ultimakers 2 és a Prusa iMK nyomtatókkal készülnek, amelyek az Egyetem Fablab laboratóriumában kaphatók. Hasonlóak abban az értelemben, hogy mindkettő ugyanazt az anyagot használja, amely a PLA (az összes nyomtatott részünknél használt), és azonos méretű a fúvóka. Különösen a Prusa vékonyabb izzószállal végzett munkája felhasználóbarátabb, köszönhetően a levehető lemeznek (nem kell ragasztót használni) és az érzékelőnek, amely kompenzálja az alaplemez nem sík felületét.

Az összes 3D nyomtatott rész a szabványos beállításoktól mentesen készül el, kivéve a kereket, ahol a töltőanyag 80% -os sűrűségét használják a merevebb tengely érdekében. Különösen az első kísérletnél 20% -os töltőanyag -sűrűséget hagytak alapbeállításként, anélkül, hogy észrevették volna a hibát. A nyomtatás végén a kerék tökéletesen megvalósult, de a tengely azonnal eltört. Annak érdekében, hogy ne nyomtassuk újra a kereket, mivel ez elég sok időt vesz igénybe, úgy döntöttünk, hogy okosabb megoldást választunk. Úgy döntöttünk, hogy újra kinyomtatjuk a tengelyt egy alappal, amelyet 4 további lyukkal rögzítünk a kerékhez, amint az az ábrákon is látható lesz.

Az alábbiakban az egyes összetevők leírása következik:

• Csapágytartó: ez az alkatrész a csapágy megfelelő helyzetben tartására és megtámasztására szolgál. A csapágytartó valóban egy központosított lyukkal van kialakítva, amely pontosan meghatározza a csapágy átmérőjét, és így nagyon pontos kapcsolatot biztosít. A 2 szárny csak arra szolgál, hogy megfelelően rögzítse az alkatrészt a lemezre. Meg kell jegyezni, hogy a csapágyat a kerék tengelyének fenntartására használják, amely egyébként meghajolhat.
• Kerék: A 3D nyomtatás szinte a projektünk magját jelenti. Úgy tervezték, hogy a lehető legnagyobb legyen, hogy a lehető legtöbb tablettát elférje, ugyanakkor könnyű és könnyen vezérelhető a motorok által. Ezenkívül sima szélekkel van kialakítva, hogy ne ragadjanak le a tabletták. Különösen 14 részből áll, ahol a tablettákat ki lehet osztani. A központi részt, valamint az egyes szakaszok közötti szegélyt kiürítették annak érdekében, hogy a kerék a lehető legkönnyebb legyen. Ezután van egy 6,4 mm átmérőjű és 30 mm hosszú tengely, amely tökéletesen illeszkedik a másik oldalon lévő csapágyba. Végül a motorral való szoros kapcsolatot egy tengelykapcsoló biztosítja, amely az egyik oldalon a kerékkel van összekötve a képen látható 4 lyukkal, a másik oldalon a léptetőmotorral.
• Keréksapka: A kerék kupakja úgy van kialakítva, hogy a kerék belsejében lévő tabletták csak akkor tudnak kilépni belőle, ha el nem érik a kerék alján lévő nyitott részt. Ezenkívül a kupak megvédheti a kereket a külső környezettől, biztosítva a megfelelő tárolást. Átmérője valamivel nagyobb, mint maga a kerék, és 2 fő nyílással rendelkezik. Az alul lévőt a pirula felszabadítására, míg a felül lévőt a korábban részletezett utántöltő mechanizmusra használják. A középső fő lyuk a kerék tengelyének átengedésére szolgál, a fennmaradó 6 furat pedig a lemezhez és a csapágyhoz való csatlakoztatáshoz szolgál. Ezenkívül az alsó oldalon 2 lyuk található, ahol 2 kis mágnest helyeznek el. Amint azt később részletezzük, ezeknek erős csatlakozást kell biztosítaniuk a dugóval.
• Tölcsér: A tölcsér ötlete, amint azt világosan sejteni lehet, az, hogy összegyűjti a kerékről lehulló pirulákat, és összegyűjti az alján lévő pohárba. Különösen a nyomtatáshoz két különböző lépésre osztották. A tölcsér teste, majd 2 láb szét van nyomtatva, különben a nyomtatás túl sok támaszt jelentett volna. A végső összeszereléshez a 2 alkatrészt össze kell ragasztani.
• PIR tartó: funkciója a PIR megfelelő helyzetben tartása. Négyzet alakú lyuk van a falban, hogy a kábelek áthaladjanak, és 2 karja tartja a PIR -t állandó kötés nélkül.
• Dugó: ezt a kis alkatrészt úgy tervezték, hogy megkönnyítse az utántöltési mechanizmust. Amint azt korábban említettük, ha már itt az ideje az utántöltésnek, a kerék kupakjának alját le kell zárni a dugóval, különben a tabletták az utántöltés során leesnek. A kupakhoz való csatlakoztatás megkönnyítése érdekében 2 kis lyuk és két mágnes található. Ily módon a kupakkal való kapcsolat erős és felhasználóbarát. Nagyon könnyű feladattal elhelyezhető és eltávolítható.

7. lépés: 7. lépés: CAD 3D nyomtatott alkatrészekhez

8. lépés: 8. lépés: Végső CAD összeszerelés

9. lépés: Az egyes összetevők tesztelése

Az egyes elektronikai alkatrészek összekötése előtt számos egyedi tesztet végeztek. A videók különösen az adagoló- és utántöltő mechanizmus, a gombok működésének és a LED -ek riasztásának tesztjeit mutatják be.

10. lépés: Végső összeszerelés

Az összeszerelés első részét a robot szerkezeti részének felszerelésére fordították. Az alaplemezre a 2 oldalsó lemezt és az elülső lemezt behelyezték, és a tölcsért rögzítették. Időközben minden kerék a tengelykapcsoló segítségével össze volt kapcsolva a léptetőmotorjával, majd a kupakjával rögzítették. Ezt követően a keréksapka-rendszert közvetlenül a robotra szerelték fel. Ekkor az elektronikai alkatrészeket a robotra állították. Végül a fennmaradó lemezeket összeszerelték a projekt befejezéséhez.

11. lépés: Alkatrészek bekötése az Arduino -hoz

12. lépés: Programozási folyamatábra

A következő folyamatábra az általunk írt program logikáját mutatja egy kerékre vonatkozóan.

13. lépés: Programozás

14. lépés: Robot-okostelefon-alkalmazás csatlakoztatása

Mint már említettük, a robottal való kommunikációt egy okostelefonos alkalmazás biztosítja, amely bluetooth modulon keresztül csatlakozik a robothoz. Az alábbi képek az alkalmazás működését mutatják be. Az első az alkalmazás ikonját képviseli, míg a második és a harmadik a kézi adagolási mechanizmussal és a beállítási idő menüvel foglalkozik. Ez utóbbi esetben az adagoló mechanizmus automatikusan végrehajtódik a felhasználó által kiválasztott időpontban.

Ez az alkalmazás a Massachusetts Institute of Technology App Inventor -ra épült (ai2.appinventor.mit.edu/?locale=en#6211792079552512).