BỘ KHUYẾN CÁO PILL TỰ ĐỘNG: 14 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:34

Đây là một robot phân phối thuốc có thể cung cấp cho bệnh nhân số lượng và loại thuốc chính xác. Việc định lượng thuốc được thực hiện tự động vào đúng thời điểm trong ngày, trước khi có báo thức. Khi hết sạch, máy dễ dàng được người dùng đổ đầy lại. Cơ chế phân phối và chiết rót được điều khiển bằng một ứng dụng được kết nối qua Bluetooth với rô bốt và bằng hai nút.

Nhóm Dự án Cơ điện tử Bruface 2

Thành viên trong nhóm: Federico ghezzi

Andrea Molino

Giulia Ietro

Mohammad Fakih

Mouhamad Lakkis

Bước 1: Danh sách mua sắm

• Adafruit Motor Shield v2.3 (bộ lắp ráp) - Motor / Stepper / Servo Shield cho Arduino
• Cảm biến nhiệt độ độ ẩm Kwmobile
• AZDelivery Carte cho Arduino PCM2704 KY-006 Buzzer Passive
• Đồng hồ thời gian thực AZDelivery, RTC DS3231 I2C, Rasperry Pi
• 2. 28byj của 48 DC 5 V 4 Pha fil de 5 Micro Step với mô-đun ULN2003 cho Arduino
• AZDelivery Prototype Shield Prototype Shield cho Arduino UNO R3
• AZDelivery PAQUET HD44780 LCD 1602, 2X16 ký tự + l'interface I2C
• OfficeTree® 20 Nam châm mini OfficeTree® 20 6x2 mm
• BỘ NUÔI TRỤC POLOLU-1203 UNIVERSAL MOUNTIBG HUB
• 40 chân Dây nhảy nam nữ 30 cm
• Bảng mạch không hàn - 830 lỗ
• USB 2.0 A - B M / M 1,80M
• Cảm biến chuyển động Pir cho Arduino
• Bộ dây AWG Breadboard Jumper One Pin
• Công tắc đẩy R18-25b 1p Tắt- (bật)
• L-793id LED 8mm đỏ khuếch tán 20mcd
• L-793gd LED 8mm Khuếch tán màu xanh lá cây 20mcd
• 2 x Poussoir Mtallique Carr + Avec Capuchon Bleu
• Công tắc xúc giác 6x6mm
• 2 ký tự 70x40 mm
• greep plast wit 64 mm
• nút nhôm 12 mm
• ultragel 3gr
• 50 nagels 2x35
• Đèn nền LCD rgb
• 2 ổ bi trục 6,4 mm
• 2 tấm mdf đầy đủ để cắt laser
• 1 miếng plexiglass để cắt laser
• 1 chiết áp
• Arduino una

Bước 2: Gợi ý kỹ thuật về việc lựa chọn các thành phần

Các cơ chế phân phối và nạp thuốc đòi hỏi độ chính xác cao và chuyển động nhỏ của các bánh xe chứa thuốc. Vì lý do này, chúng tôi quyết định sử dụng hai động cơ bước.

Động cơ bước là chuồng ngựa, có thể truyền động nhiều loại tải trọng ma sát và quán tính, không cần phản hồi. Động cơ cũng là một đầu dò vị trí: không cần cảm biến vị trí và tốc độ. Hơn nữa, chúng có khả năng lặp lại tuyệt vời và quay trở lại vị trí cũ một cách chính xác.

Một tấm chắn động cơ dẫn động hai động cơ bước. Nó chứa 4 cầu H cho phép điều khiển cả hướng và tốc độ của động cơ. Sử dụng một tấm chắn động cơ, chúng tôi tăng số lượng chân miễn phí.

Để đảm bảo rằng thuốc luôn ở trong điều kiện tốt, cảm biến Độ ẩm và Nhiệt độ sẽ đo nhiệt độ và độ ẩm bên trong bộ phân phối đắt tiền.

Để thông báo cho người dùng rằng đã đến lúc thực hiện liệu pháp của họ, chúng tôi đã chế tạo một báo thức bằng Buzzer và Đồng hồ thời gian thực. Mô-đun RTC chạy bằng pin và có thể theo dõi thời gian ngay cả khi chúng tôi lập trình lại bộ vi điều khiển hoặc ngắt kết nối nguồn điện chính.

Hai Nút và Màn hình tinh thể lỏng RGB cho phép người dùng tương tác với bộ phân phối. Người dùng cũng có thể cài đặt liệu pháp và thời gian pha chế thông qua Ứng dụng dành cho smarphone. Anh ta có thể liên kết thiết bị cá nhân của mình thông qua kết nối Bluetooth (một mô-đun Bluetooth được kết nối với Arduino).

Cảm biến PIR phát hiện chuyển động nếu người dùng uống thuốc và đưa ra phản hồi về hoạt động chính xác của bộ phân phối. Do khả năng nhạy cảm tuyệt vời và phạm vi phát hiện rộng, nó được cố ý cản trở ở một số hướng để tránh các phép đo vô ích.

Bước 3: Phần sản xuất

Sau đây, danh sách chi tiết của các bộ phận được sản xuất bằng máy in 3D hoặc bằng máy cắt Laser được cung cấp. Tất cả các kích thước và khía cạnh hình học đều được chọn để có sự phù hợp phù hợp giữa tất cả các bộ phận với các kết nối chắc chắn cũng như thiết kế đẹp mắt.

Tuy nhiên, kích thước và khía cạnh hình học có thể được thay đổi theo các mục đích khác nhau. Trong các phần tiếp theo, có thể tìm thấy CAD của tất cả các thành phần được liệt kê ở đây.

Đặc biệt, ý tưởng ban đầu cho dự án là tạo ra một máy phân phối thuốc có nhiều bánh xe hơn để phân phối lượng thuốc cao nhất và nhiều loại thuốc nhất. Đối với phạm vi của khóa học, chúng tôi chỉ giới hạn sự chú ý của chúng tôi đến 2 trong số chúng, nhưng với một chút sửa đổi về thiết kế, nhiều bánh xe hơn có thể được thêm vào và đạt được mục tiêu. Đó là lý do tại sao chúng tôi cho phép bạn có thể tự do sửa đổi thiết kế của chúng tôi để trong trường hợp bạn thích nó, bạn có thể thay đổi nó và điều chỉnh nó cho phù hợp với sở thích cá nhân.

Dưới đây là danh sách tất cả các bộ phận được in 3d và cắt bằng laser với độ dày ở giữa dấu ngoặc đơn:

• tấm sau (mdf 4 mm) x1
• tấm đế (mdf 4 mm) x1
• tấm trước (mdf 4 mm) x1
• tấm bên_không có lỗ (mdf 4 mm) x1
• lỗ bên (mdf 4 mm) x1
• tấm arduino (mdf 4 mm) x1
• tấm để giữ thẳng đứng (mdf 4 mm) x1
• tấm kết nối (mdf 4 mm) x1
• tấm cho nắp của bánh xe (mdf 4 mm) x2
• tấm cho bánh xe (mdf 4 mm) x2
• tấm trên cùng (plexiglass 4 mm) x1
• tấm mở (mdf 4 mm) x1
• ổ đỡ (in 3d) x2
• bánh xe nắp (in 3d) x2
• phễu (in 3d) x1
• chân phễu (in 3d) x2
• Giá đỡ PIR (in 3d) x1
• phích cắm cho nắp bánh xe (in 3d) x2
• bánh xe (in 3d) x2

Bước 4: Bản vẽ kỹ thuật cắt laser

Việc lắp ráp hộp được thiết kế để tránh sử dụng keo. Điều này cho phép thực hiện một công việc sạch sẽ hơn và nếu cần, có thể thực hiện tháo rời để khắc phục một số vấn đề.

Đặc biệt, việc lắp ráp được thực hiện bằng bu lông và đai ốc. Trong một lỗ có hình dạng thích hợp, một bu lông từ một bên và một đai ốc từ phía bên kia, hoàn toàn phù hợp để có kết nối chắc chắn giữa tất cả các tấm mdf. Đặc biệt đối với những gì liên quan đến các tấm khác nhau:

• Tấm bên có một lỗ được định vị để cho cáp đi qua để có kết nối giữa Arduino và máy tính.
• Tấm chắn trước có 2 khẩu độ. Loại thấp nhất được dự định sẽ được sử dụng khi người đó phải lấy chiếc ly đã được phân phát thuốc. Cái còn lại được sử dụng khi đến lúc nạp tiền. Trong tình huống cụ thể này, có một phích cắm (xem phần sau của thiết kế) có thể đóng khẩu trên nắp bánh xe từ bên dưới. Vị trí của nắp này thực sự được thực hiện bằng cách khai thác khẩu độ thứ hai này. Khi phích cắm đã được định vị, bằng cách sử dụng các nút hoặc ứng dụng, người đó có thể để bánh xe quay từng phần một và đặt một viên thuốc vào mỗi phần.
• Tấm đỡ được định vị để có giá đỡ thẳng đứng cho các đường ray nơi bánh xe và nắp được định vị để có kết cấu cứng và đáng tin cậy hơn.
• Tấm mở được thiết kế như lời nói để tạo điều kiện thuận lợi cho cơ chế nạp lại của người dùng
• Tấm trên cùng, như có thể nhìn thấy từ hình ảnh, được làm bằng thủy tinh để cho phép từ bên ngoài có thể nhìn thấy những gì đang xảy ra bên trong.

Tất cả các tấm khác không có mục đích đặc biệt, chúng được thiết kế để cho phép tất cả các bộ phận khớp hoàn hảo với nhau. nội dung in 3d (như phễu và giá đỡ PIR) được kết nối theo cách thích hợp.

Bước 5: Bước 5: CAD cho các bộ phận được cắt bằng Laser

Bước 6: Bản vẽ kỹ thuật cho in 3d

Các bộ phận in 3d được thực hiện bằng cách sử dụng máy in Ultimakers 2 và Prusa iMK có sẵn tại phòng thí nghiệm Fablab của trường Đại học. Chúng giống nhau ở chỗ cả hai đều sử dụng cùng một vật liệu là PLA (loại được sử dụng cho tất cả các bộ phận in của chúng tôi) và có cùng kích thước của vòi phun. Đặc biệt, sản phẩm của Prusa có sợi mỏng hơn, thân thiện với người dùng hơn nhờ tấm nền có thể tháo rời (không cần sử dụng keo) và cảm biến bù cho bề mặt không bằng phẳng của tấm nền.

Tất cả các bộ phận in 3d được thực hiện để lại các cài đặt tiêu chuẩn trừ khi bánh xe có mật độ vật liệu chèn 80% được sử dụng để có trục cứng hơn. Cụ thể là ở lần thử đầu tiên, mật độ vật liệu chèn vào là 20% được giữ nguyên như một cài đặt tiêu chuẩn mà không nhận thấy sai sót. Vào cuối bản in, bánh xe đã được nhận ra một cách hoàn hảo nhưng trục bị gãy ngay lập tức. Để không phải in lại bánh xe lần nữa, vì mất một khoảng thời gian khá dài, chúng tôi quyết định đi đến một giải pháp thông minh hơn. Chúng tôi quyết định chỉ in lại trục với một đế sẽ được cố định vào bánh xe với 4 lỗ bổ sung như bạn sẽ thấy trong hình.

Dưới đây là mô tả cụ thể của từng thành phần:

• Giá đỡ vòng bi: thành phần này được thực hiện để giữ và hỗ trợ vòng bi ở vị trí thích hợp. Giá đỡ vòng bi thực sự được thực hiện với một lỗ ở giữa với kích thước chính xác của đường kính của vòng bi để có một kết nối rất chính xác. 2 cánh nhằm mục đích cố định chính xác thành phần trên tấm. Cần lưu ý rằng ổ trục được sử dụng để giữ trục của bánh xe có thể bị uốn cong.
• Bánh xe: Bản in 3d đại diện cho gần như cốt lõi của dự án của chúng tôi. Nó được thiết kế theo cách lớn nhất có thể để chứa được lượng thuốc tối đa nhưng đồng thời vẫn nhẹ và dễ điều khiển bởi các động cơ. Hơn nữa, nó còn được thiết kế với các cạnh nhẵn xung quanh để không bị kẹt thuốc. Nó có 14 phần cụ thể để có thể phân bổ các viên thuốc. Phần trung tâm, cũng như đường viền giữa mỗi phần, đã được làm trống để bánh xe nhẹ nhất có thể. Sau đó, có một trục đường kính 6,4 mm và dài 30 mm có thể khớp hoàn toàn vào ổ trục ở phía bên kia. Cuối cùng, kết nối mạnh mẽ với động cơ được thực hiện nhờ một bộ ghép trục được kết nối ở một bên với bánh xe bằng 4 lỗ có thể nhìn thấy trong hình và ở phía bên kia với động cơ bước.
• Nắp bánh xe: Nắp của bánh xe được thiết kế theo cách sao cho các viên thuốc khi đã ở bên trong bánh xe không thể thoát ra khỏi nó trừ khi chúng chạm đến phần mở ở dưới cùng của bánh xe. Hơn nữa, nắp có thể bảo vệ bánh xe khỏi môi trường bên ngoài đảm bảo lưu trữ đúng cách. Đường kính của nó lớn hơn một chút so với bánh xe và có 2 khẩu độ chính. Cái ở dưới cùng dùng để giải phóng viên thuốc trong khi cái ở trên cùng được sử dụng cho cơ chế nạp lại đã được trình bày chi tiết trước đó. Lỗ chính ở giữa là để cho trục của bánh xe đi qua và 6 lỗ còn lại dùng để liên kết với đĩa và ổ trục. Ngoài ra, ở phía dưới cùng, có 2 lỗ để đặt 2 nam châm nhỏ. Như đã trình bày chi tiết sau đây, chúng sẽ được thiết kế để có kết nối mạnh mẽ với phích cắm.
• Phễu: Ý tưởng của cái phễu, như có thể được đoán rõ, là thu thập những viên thuốc rơi ra từ bánh xe và gom chúng vào chiếc ly ở phía dưới. Riêng đối với việc in ấn, nó đã được chia thành 2 bước khác nhau. Có thân của phễu và sau đó là 2 feet đã được in tách rời nếu không việc in sẽ ngụ ý có quá nhiều giá đỡ. Để lắp ráp cuối cùng, 2 phần phải được dán lại với nhau.
• Giá đỡ PIR: chức năng của nó là giữ PIR ở một vị trí thích hợp. Nó có một lỗ hình vuông trên tường để cho cáp đi qua và 2 tay để giữ PIR mà không cần khớp cố định.
• Phích cắm: thành phần nhỏ này đã được thiết kế để tạo điều kiện thuận lợi cho cơ chế nạp lại. Như đã đề cập trước đây, khi đã đến lúc đổ đầy, cần đậy nắp dưới của bánh xe bằng phích cắm, nếu không thuốc trong quá trình nạp sẽ rơi xuống. Để tạo điều kiện kết nối với nắp có 2 lỗ nhỏ và hai nam châm. Bằng cách này, liên kết với cap rất mạnh và thân thiện với người dùng. Nó có thể được đặt vào vị trí và loại bỏ với một nhiệm vụ rất dễ dàng.

Bước 7: Bước 7: CAD cho các bộ phận in 3d

Bước 8: Bước 8: Lắp ráp CAD cuối cùng

Bước 9: Kiểm tra các thành phần riêng lẻ

Một số thử nghiệm riêng lẻ đã được thực hiện trước khi kết nối tất cả các thành phần điện tử với nhau. Đặc biệt, các video đại diện cho các thử nghiệm đối với cơ chế phân phối và đổ đầy, đối với chức năng của nút, đối với báo động đối với kiểm tra đèn led.

Bước 10: Lắp ráp cuối cùng

Phần đầu tiên của quá trình lắp ráp được dành cho việc lắp các bộ phận cấu trúc của robot. Trên tấm đế, 2 tấm bên và tấm trước đã được đặt và cố định phễu. Trong khi đó, mỗi bánh xe được liên kết với động cơ bước của nó bằng bộ ghép trục và sau đó được gắn với nắp của nó. Sau đó, hệ thống nắp bánh xe đã được gắn trực tiếp vào robot. Tại thời điểm này, các thành phần điện tử đã được thiết lập trên robot. Cuối cùng, những tấm còn lại đã được lắp ráp để hoàn thiện công trình.

Bước 11: Kết nối các thành phần với Arduino

Bước 12: Lưu đồ chương trình

Lưu đồ sau đây cho thấy logic của chương trình chúng tôi đã viết, cho một bánh xe.

Bước 13: Lập trình

Bước 14: Kết nối ứng dụng Robot- điện thoại thông minh

Như đã nói, giao tiếp với robot được đảm bảo bởi một ứng dụng điện thoại thông minh được kết nối qua mô-đun bluetooth với robot. Các hình ảnh sau đây mô tả hoạt động của ứng dụng. Cái đầu tiên đại diện cho biểu tượng của ứng dụng trong khi cái thứ hai và thứ ba, liên quan đến cơ chế phân phối thủ công và menu cài đặt thời gian tương ứng. Trong trường hợp thứ hai, cơ chế phân phối được thực hiện tự động tại thời điểm người dùng đã chọn.

Ứng dụng này được xây dựng dựa trên Nhà phát minh ứng dụng của Viện Công nghệ Massachusetts (ai2.appinventor.mit.edu/?locale=vi#6211792079552512).