AVTOMATSKI ŠTEDILNIK tablet: 14 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:05

To je robot za razdeljevanje tablet, ki lahko bolniku zagotovi pravo količino in vrsto tablet. Odmerjanje tablete se izvede samodejno ob pravem času dneva, pred tem pa se oglasi alarm. Ko je naprava prazna, jo uporabnik zlahka napolni. Mehanizem za točenje in polnjenje se upravlja z aplikacijo, ki je prek Bluetootha povezana z robotom, in z dvema gumboma.

Projektna skupina Bruface Mechatronics 2

Člani ekipe: Federico ghezzi

Andrea Molino

Giulia Ietro

Mohammad Fakih

Mouhamad Lakkis

1. korak: Seznam nakupov

• Adafruit Motor Shield v2.3 (komplet za montažo) - Motor/Stepper/Servo Shield za Arduino
• Senzor temperature vlažnosti Kwmobile
• AZDelivery Carte za Arduino PCM2704 KY-006 Buzzer Passive
• Ura v realnem času AZDelivery, RTC DS3231 I2C, Rasperry Pi
• 2. 28byj od 48 DC 5 V 4 Faza fil de 5 Micro Step z modulom ULN2003 za Arduino
• AZDelivery Prototypepage Prototype ščit za Arduino UNO R3
• AZDelivery PAQUET HD44780 LCD 1602, 2X16 znakov + l'internet I2C
• OfficeTree® 20 Mini magneti OfficeTree® 20 6x2 mm
• SPOJNIK GRIJALNIKA POLOLU-1203 UNIVERZALNO MONTAŽNO GLAVO
• 40 zatičev 30 cm moška žica za moške
• Spajkalna deska - 830 lukenj
• USB 2.0 A - B M/M 1.80M
• Pir senzor gibanja za Arduino
• Komplet mostičarskih žic AWG One Pin
• R18-25b Potisno stikalo 1p Izklopljeno-(vklopljeno)
• L-793id LED 8mm rdeča razpršena 20mcd
• L-793gd LED 8mm zelena razpršena 20mcd
• 2 x Poussoir Mtallique Carr+Avec Capuchon Bleu
• Taktilno stikalo 6x6 mm
• 2 oglja 70x40 mm
• grep plast s 64 mm
• ročaj iz aluminija 12 mm
• ultragel 3 gr
• 50 nagelov 2x35
• LCD rgb osvetlitev ozadja
• 2 kroglična ležaja, gred 6,4 mm
• 2 polna lista MDF za lasersko rezanje
• 1 kos pleksi stekla za lasersko rezanje
• 1 potenciometer
• Arduino uno

2. korak: Tehnični namigi o izbiri sestavnih delov

Mehanizmi točenja in polnjenja zahtevajo veliko natančnost in majhne premike koles, ki vsebujejo tablete. Zato se odločimo za uporabo dveh koračnih motorjev.

Koračni motorji so hlevi, lahko vozijo široko paleto tornih in inercijskih obremenitev, ne potrebujejo povratnih informacij. Motor je tudi merilnik položaja: senzorji položaja in hitrosti niso potrebni. Poleg tega se odlično ponavljajo in se natančno vračajo na isto lokacijo.

Motorni ščit poganja dva koračna motorja. Vsebuje 4 H-Bridge, ki omogočajo nadzor smeri in hitrosti motorjev. Z uporabo motornega ščita povečamo število prostih zatičev.

Za zagotovitev, da so tablete vedno v dobrem stanju, senzorji vlažnosti in temperature stalno merijo temperaturo in vlago v notranjosti razpršilnika.

Da bi uporabnika obvestili, da je čas za njegovo terapijo, smo zgradili alarm z zvočnikom in uro v realnem času. Modul RTC deluje na baterijo in lahko spremlja čas, tudi če mikroprogramiramo ali odklopimo glavno napajanje.

Dva gumba in zaslon s tekočimi kristali RGB uporabniku omogočata interakcijo z razdelilnikom. Uporabnik lahko svojo terapijo in čas točenja nastavi tudi prek aplikacije za pametni telefon. Svojo osebno napravo lahko poveže prek povezave Bluetooth (modul Bluetooth je priključen na Arduino).

Senzor PIR zazna gibanje, če uporabnik vzame zdravilo, in poda povratne informacije o pravilnem delovanju dozirnika. Zaradi velike občutljivosti in širokega razpona zaznavanja je v nekaterih smereh namerno oviran, da bi se izognili neuporabnim meritvam.

3. korak: Proizvodni del

V nadaljevanju je podroben seznam delov, ki jih proizvaja 3D tiskalnik ali laserski rezalnik. Vse dimenzije in geometrijski vidiki so izbrani tako, da se ustrezno ujemajo med vsemi deli z močnimi povezavami, pa tudi lepo izgledajo.

Mere in geometrijski vidik pa se lahko spreminjajo glede na različne namene. V naslednjih razdelkih je mogoče najti CAD vseh tukaj naštetih komponent.

Zlasti začetna zamisel projekta je bila ustvariti razpršilnik tablet z več kolesi, da bi razdelili največjo količino in najrazličnejše tablete. Za obseg tečaja smo svojo pozornost omejili le na 2 izmed njih, a z majhnimi spremembami v zasnovi je mogoče dodati več koles in doseči cilj. Zato vam omogočamo, da prosto spremenite naš dizajn, tako da ga lahko, če vam je všeč, spremenite in prilagodite kakršnemu koli osebnemu okusu.

Tu je seznam vseh 3D tiskanih in lasersko izrezanih delov z debelino med oklepaji:

• zadnja plošča (mdf 4 mm) x1
• osnovna plošča (mdf 4 mm) x1
• čelna plošča (mdf 4 mm) x1
• stranska plošča - brez luknje (mdf 4 mm) x1
• stranska luknja (mdf 4 mm) x1
• arduino plošča (mdf 4 mm) x1
• plošča za navpični nosilec (mdf 4 mm) x1
• priključna plošča (mdf 4 mm) x1
• plošča za pokrovček kolesa (mdf 4 mm) x2
• plošča za kolo (mdf 4 mm) x2
• zgornja plošča (pleksi steklo 4 mm) x1
• odpiralna plošča (mdf 4 mm) x1
• nosilec ležaja (3d natisnjen) x2
• pokrovček (3d natisnjeno) x2
• lijak (3d natisnjen) x1
• stojalo za lijak (3d natisnjeno) x2
• PIR držalo (3d tiskanje) x1
• vtič za pokrovček kolesa (3d tiskanje) x2
• kolo (3d natisnjeno) x2

4. korak: Tehnične risbe za lasersko rezanje

Sestavljanje škatle je oblikovano, da se izognemo uporabi lepila. To omogoča izvedbo čistejšega dela, po potrebi pa je mogoče razstaviti in odpraviti nekatere težave.

Zlasti se sestavljanje izvede s pomočjo vijakov in matic. V luknjo ustrezne geometrije se vijak z ene strani in matica z druge strani popolnoma prilegata, da imata močno povezavo med vsemi ploščami iz mdf. Zlasti glede različnih plošč:

• Stranska plošča ima luknjo, ki omogoča prehod kabla tako, da ima povezavo med Arduinom in računalnikom.
• Sprednja plošča ima 2 odprtini. Najnižji je namenjen uporabi, ko mora oseba vzeti kozarec, kjer je bila tabletka izdana. Druga se uporablja, ko je čas za ponovno polnjenje. V tej posebni situaciji je vtikač (glej kasneje zasnovo), ki lahko zapre odprtino na pokrovu kolesa od spodaj. Pozicioniranje tega pokrova se dejansko izvede z izkoriščanjem te druge odprtine. Ko je vtič nameščen, lahko z gumbi ali aplikacijo pusti, da se kolo vrti za en odsek naenkrat in v vsak odstavek položi tableto.
• Nosilna plošča je nameščena tako, da ima navpično oporo za tirnice, kjer sta kolo in pokrov postavljena tako, da imata bolj zanesljivo in trdo strukturo.
• Odpiralna plošča je zasnovana tako, kot pravi beseda, da uporabniku olajša mehanizem polnjenja
• Zgornja plošča, kot je razvidno iz slike, je narejena iz pleksi stekla, da od zunaj omogoča vizijo dogajanja v notranjosti.

Vse druge plošče nimajo posebnih namenov, oblikovane so tako, da omogočajo popolno ujemanje vseh delov. Nekateri deli lahko predstavljajo posebne luknje z različnimi dimenzijami in geometrijo, da se pustijo vse elektronske stvari (na primer Arduino in motorji) ali 3D natisnjene stvari (na primer lijak in držalo PIR), ki jih je treba pravilno povezati.

5. korak: 5. korak: CAD za lasersko rezane dele

6. korak: Tehnične risbe za 3D tiskanje

3D natisnjeni deli so realizirani s tiskalniki Ultimakers 2 in Prusa iMK, ki so na voljo v laboratoriju Fablab Univerze. So si podobni v smislu, da oba uporabljata isti material, ki je PLA (tisti, ki se uporablja za vse naše tiskane dele), in imata enako dimenzijo šobe. Zlasti delo Prusa s tanjšo nitjo je uporabniku prijaznejše zaradi odstranljive plošče (ni potrebe po uporabi lepila) in senzorja, ki kompenzira neravne površine osnovne plošče.

Vsi 3D natisnjeni deli so realizirani, pri čemer so standardne nastavitve, razen za kolo, pri katerem se uporablja gostota materiala 80%, da se zagotovi bolj trda gred. Zlasti pri prvem poskusu je kot standardna nastavitev ostala 20% gostota materiala za polnjenje, ne da bi opazili napako. Na koncu tiskanja je bilo kolo odlično realizirano, vendar se je gred takoj zlomila. Da ne bi znova natisnili kolesa nazaj, ker traja kar nekaj časa, smo se odločili za pametnejšo rešitev. Odločili smo se, da gred ponovno natisnemo s podlago, ki bi jo pritrdili na kolo s štirimi dodatnimi luknjami, kot bo razvidno iz številk.

Sledi poseben opis vsake komponente:

• Nosilec ležaja: ta komponenta je zasnovana tako, da drži in podpira ležaj v pravilnem položaju. Nosilec ležaja je res izveden s centrirano luknjo z natančno dimenzijo premera ležaja, da ima zelo natančno povezavo. 2 krila sta namenjena le pravilni pritrditvi komponente na ploščo. Opozoriti je treba, da se ležaj uporablja za vzdrževanje gredi kolesa, ki bi se sicer lahko upognila.
• Kolo: 3D tiskanje predstavlja skoraj jedro našega projekta. Zasnovan je tako, da je čim večji, da zadrži največjo količino tablet, hkrati pa ostane lahek in ga motorji enostavno vozijo. Poleg tega je oblikovan z gladkimi robovi na vseh straneh, da ne bi prilepili tablet. Ima zlasti 14 razdelkov, kjer je mogoče dodeliti tablete. Osrednji del in meja med vsakim odsekom sta bila izpraznjena, da bi bilo kolo čim lažje. Potem je še gred premera 6,4 mm in dolžine 30 mm, ki se lahko popolnoma prilega ležaju na drugi strani. Končno močno povezavo z motorjem doseže spojka gredi, ki je na eni strani s kolesom povezana s 4 luknjami, ki so vidne na sliki, na drugi strani pa s koračnim motorjem.
• Pokrovček kolesa: Pokrovček kolesa je zasnovan tako, da tablete, ki so enkrat v kolesu, ne morejo izstopiti iz njega, razen če dosežejo odprt del na dnu kolesa. Poleg tega lahko pokrovček zaščiti kolo pred zunanjim okoljem in zagotovi ustrezno shranjevanje. Njegov premer je nekoliko večji od samega kolesa in ima 2 glavni odprtini. Spodnja je namenjena sprostitvi tabletke, zgornja pa se uporablja za mehanizem polnjenja, ki je bil podrobno opisan. Glavna luknja na sredini je namenjena prepuščanju gredi kolesa, preostalih 6 lukenj pa se uporablja za povezavo s ploščo in ležajem. Poleg tega sta na spodnji strani dve luknji, kjer sta nameščena 2 majhna magneta. Kot je podrobneje opisano, bodo ti imeli močno povezavo z vtičem.
• Lijak: Ideja lijaka je, kot je mogoče jasno uganiti, zbrati tablete, ki padajo s kolesa, in jih zbrati v kozarec na dnu. Zlasti za tiskanje je bil razdeljen na 2 različna koraka. Obstaja telo lijaka in nato 2 nogi, ki sta bili natisnjeni narazen, sicer bi tiskanje pomenilo preveč podpor. Za končno montažo je treba dva dela zlepiti skupaj.
• Nosilec PIR: njegova funkcija je, da drži PIR v pravilnem položaju. V steni ima kvadratno luknjo, ki omogoča prehod kablov in 2 roki, ki držita PIR brez stalnega spoja.
• Vtič: ta majhna komponenta je zasnovana tako, da olajša mehanizem polnjenja. Kot smo že omenili, ko je čas za ponovno polnjenje, je treba dno pokrova kolesa zapreti s čepom, sicer bi tablete med polnjenjem padle navzdol. Za lažjo povezavo s pokrovčkom sta prisotni 2 majhni luknji in dva magneta. Na ta način je povezava s pokrovčkom močna in uporabniku prijazna. Lahko ga namestite in odstranite z zelo enostavno nalogo.

7. korak: 7. korak: CAD za 3D tiskane dele

8. korak: 8. korak: Končna montaža CAD -a

9. korak: Preizkusi za posamezne komponente

Pred povezovanjem vseh komponent elektronike skupaj je bilo izvedenih več posameznih preskusov. Zlasti videoposnetki predstavljajo preizkuse mehanizma za točenje in polnjenje, delovanja tipk, alarma za testiranje LED.

10. korak: Končna montaža

Prvi del sestave je bil namenjen vgradnji konstrukcijskega dela robota. Na osnovni plošči sta bili postavljeni 2 stranski plošči in čelna plošča ter pritrjen lijak. Medtem je bilo vsako kolo s pomočjo sklopke gredi povezano s koračnim motorjem in nato pritrjeno s pokrovčkom. Nato je bil sistem kolesnih pokrovčkov nameščen neposredno na robota. Na tej točki so bile elektronske komponente nastavljene na robotu. Na koncu so preostale plošče sestavili za dokončanje projekta.

11. korak: Ožičenje komponent na Arduino

12. korak: Diagram poteka programa

Naslednji diagram poteka prikazuje logiko programa, ki smo ga napisali za eno kolo.

13. korak: Programiranje

Korak 14: Povezava aplikacije Robot- pametni telefon

Kot že rečeno, komunikacijo z robotom zagotavlja aplikacija za pametni telefon, ki je prek modula bluetooth povezana z robotom. Naslednje slike prikazujejo delovanje aplikacije. Prva predstavlja ikono aplikacije, druga in tretja pa obravnavata ročni mehanizem za točenje in meni za nastavitev časa. V slednjem primeru se mehanizem točenja samodejno izvede v času, ki ga izbere uporabnik.

Ta aplikacija je bila zgrajena na Massachusetts Institute of Technology App Inventor (ai2.appinventor.mit.edu/?locale=en#6211792079552512).