AUTOMAATTINEN PILLERIANNOSTIN: 14 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

Tämä on pillereiden annostelurobotti, joka pystyy tarjoamaan potilaalle oikean määrän ja tyypin lääkepillereitä. Pillerin annostelu suoritetaan automaattisesti oikeaan aikaan päivästä ennen hälytystä. Kun kone on tyhjä, käyttäjä voi helposti täyttää sen uudelleen. Annostelua ja täyttömekanismia ohjataan sovelluksella, joka on yhdistetty Bluetoothin kautta robottiin ja kahdella painikkeella.

Bruface Mechatronics -projektiryhmä 2

Joukkueen jäsenet: Federico ghezzi

Andrea Molino

Giulia Ietro

Mohammad Fakih

Mouhamad Lakkis

Vaihe 1: Ostoslista

• Adafruit Motor Shield v2.3 (kokoonpanosarja) - Moottori/Stepper/Servo Shield Arduinolle
• Kwmobile -kosteuslämpötila -anturi
• 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 vaihe fil de 5 Micro Step ULN2003 -moduulilla Arduinolle
• AZDelivery Prototypage Prototype Shield Arduinolle UNO R3
• AZDelivery PAQUET HD44780 LCD 1602, 2X16 merkkiä + l'liitäntä I2C
• OfficeTree® 20 Mini -magneetit OfficeTree® 20 6x2 mm
• Akseliliitin POLOLU-1203 UNIVERSAL MOUNTIBG HUB
• 40 nastaa 30 cm uros -naarasliitin
• Juotoslevy - 830 reikää
• USB 2.0 A - B M/M 1.80M
• Pir -liikeanturi Arduinolle
• Sarja AWG -leipälevyhyppyjohtimia, yksi nasta
• R18-25b Painokytkin 1p Pois päältä (päällä)
• L-793id LED 8mm punainen hajotettu 20mcd
• L-793gd LED 8mm vihreä hajotettu 20mcd
• 2 x Poussoir Mtallique Carr+Avec Capuchon Bleu
• Kosketuskytkin 6x6 mm
• 2 kpl 70x40 mm
• kädensija 64 mm
• nuppi alumiinia 12 mm
• ultrageeli 3 gr
• 50 nagelia 2x35
• LCD -rgb -taustavalo
• 2 kuulalaakeria 6,4 mm akseli
• 2 täyttä mdf -arkkia laserleikkaukseen
• 1 kpl pleksilaseria laserleikkaukseen
• 1 potentiometri
• Arduino uno

Vaihe 2: Teknisiä vinkkejä komponenttien valinnasta

Annostelun ja täyttömekanismit edellyttävät suurta tarkkuutta ja pieniä pillereitä sisältävien pyörien liikkeitä. Tästä syystä päätämme käyttää kahta askelmoottoria.

Askelmoottorit ovat vakaita, voivat ajaa monenlaisia kitka- ja hitauskuormia, eivät tarvitse palautetta. Moottori on myös asennonmuuttaja: sijainti- ja nopeusantureita ei tarvita. Lisäksi niillä on erinomainen toistettavuus ja ne palaavat samaan paikkaan tarkasti.

Moottoreita ohjaa kaksi askelmoottoria. Se sisältää 4 H-siltaa, joiden avulla voidaan ohjata sekä moottoreiden suuntaa että nopeutta. Käytämme moottorisuojaa lisäämällä vapaiden nastojen määrää.

Varmistaaksesi, että pillerit ovat aina hyvässä kunnossa, kosteus- ja lämpötila -anturit mittaavat kalliisti annostelijan sisällä olevan lämpötilan ja kosteuden.

Ilmoittaaksemme käyttäjälle, että on aika siirtyä terapiaan, rakensimme hälytyksen summerilla ja reaaliaikaisella kellolla. RTC -moduuli toimii paristolla ja voi seurata aikaa, vaikka ohjelmoisimme mikro -ohjaimen uudelleen tai katkaisisimme virran.

Kaksi painiketta ja RGB -nestekidenäyttö sallivat käyttäjän olla vuorovaikutuksessa annostelijan kanssa. Käyttäjä voi myös asettaa terapiansa ja annosteluajansa smarphone -sovelluksen kautta. Hän voi yhdistää henkilökohtaisen laitteensa Bluetooth -yhteyden kautta (Bluetooth -moduuli on yhdistetty Arduinoon).

PIR -anturi havaitsee liikkeen, jos käyttäjä ottaa lääkkeensä, ja antaa palautteen annostelijan oikeasta toiminnasta. Suuren herkkyytensä ja laajan havaintoalueensa vuoksi se on tarkoituksellisesti estetty joissakin suunnissa, jotta vältetään turhat mittaukset.

Vaihe 3: Valmistusosa

Seuraavassa on yksityiskohtainen luettelo 3D -tulostimen tai laserleikkurin tuottamista osista. Kaikki mitat ja geometriset näkökohdat valitaan, jotta kaikki osat, joilla on vahvat liitännät, ja oikea muotoilu sopivat yhteen.

Mitat ja geometriset piirteet voivat kuitenkin muuttua eri tarkoitusten mukaan. Seuraavissa osioissa on mahdollista löytää kaikkien tässä lueteltujen komponenttien CAD.

Erityisesti hankkeen alkuperäinen idea oli luoda pillereiden annostelija, jossa on enemmän pyöriä, jotta annostellaan suurin määrä ja suurin valikoima pillereitä. Kurssin laajuuden vuoksi rajoittimme huomiomme vain kahteen niistä, mutta pienillä muutoksilla suunnitteluun voidaan lisätä lisää pyöriä ja saavuttaa tavoite. Siksi annamme sinulle mahdollisuuden muokata suunnittelua vapaasti niin, että jos pidät siitä, voit muuttaa sitä ja mukauttaa sen henkilökohtaiseen makuun.

Tässä on luettelo kaikista 3D -painetuista ja laserleikattuista osista, joiden paksuus on sulkeiden välissä:

• takalevy (mdf 4 mm) x1
• pohjalevy (mdf 4 mm) x1
• etulevy (mdf 4 mm) x1
• sivulevy_reikä (mdf 4 mm) x1
• sivulevy_reikä (mdf 4 mm) x1
• arduino -levy (mdf 4 mm) x1
• levy pystysuoraan tukeen (mdf 4 mm) x1
• liitinlevy (mdf 4 mm) x1
• levy pyörän korkille (mdf 4 mm) x2
• pyörän levy (mdf 4 mm) x2
• ylälevy (pleksilasi 4 mm) x1
• avauslevy (mdf 4 mm) x1
• laakeripidike (3D -painettu) x2
• korkki (3D -painettu) x2
• suppilo (3D -tulostettu) x1
• suppilon jalka (3d -tulostettu) x2
• PIR -pidike (3D -painettu) x1
• pyörätulpan tulppa (3d -tulostettu) x2
• pyörä (3D -tulostettu) x2

Vaihe 4: Tekniset piirustukset laserleikkaukseen

Laatikon kokoonpano on suunniteltu liiman käytön välttämiseksi. Tämä mahdollistaa puhtaamman työn toteuttamisen ja tarvittaessa purkamisen joidenkin ongelmien korjaamiseksi.

Kokoonpano suoritetaan erityisesti pulttien ja muttereiden avulla. Asianmukaisen geometrian reiässä pultti yhdeltä puolelta ja mutteri toiselta puolelta sopivat täydellisesti, jotta kaikkien mdf -levyjen välillä olisi vahva yhteys. Erityisesti eri levyjen osalta:

• Sivulevyssä on reikä, joka mahdollistaa kaapelin läpiviennin, jotta Arduinon ja tietokoneen välillä on yhteys.
• Etulevyssä on 2 aukkoa. Alin on tarkoitettu käytettäväksi, kun henkilön on otettava lasi, johon pilleri on jaettu. Toista käytetään, kun on aika täyttää. Tässä erityistilanteessa on tulppa (katso malli myöhemmin), joka voi sulkea pyörän korkin aukon alhaalta. Tämän korkin paikannus suoritetaan todella käyttämällä tätä toista aukkoa. Kun pistoke on asetettu paikalleen, henkilö voi painikkeiden tai sovelluksen avulla antaa pyörän pyöriä yhden osan kerrallaan ja asettaa pillerin jokaiseen osaan.
• Tukilevy on sijoitettu siten, että sillä on pystysuora tuki kiskoille, joissa pyörä ja korkki on sijoitettu siten, että niiden rakenne on luotettavampi ja jäykempi.
• Avauslevy on suunniteltu sanan mukaan helpottamaan käyttäjän täyttömekanismia
• Ylälevy, kuten kuvasta näkyy, on valmistettu pleksilasista, jotta ulkopuolelta voidaan nähdä, mitä sisällä tapahtuu.

Kaikilla muilla levyillä ei ole erityistarkoituksia, ne on suunniteltu siten, että kaikki osat sopivat täydellisesti yhteen. Jotkut osat voivat esittää tiettyjä reikiä, joilla on eri koko ja geometria, jotta kaikki elektroniset asiat (kuten Arduino ja moottorit) tai 3D -tulostetut materiaalit (kuten suppilo ja PIR -pidike) liitetään oikein.

Vaihe 5: Vaihe 5: Laserleikattujen osien CAD

Vaihe 6: Tekniset piirustukset 3D -tulostukseen

3D -painetut osat toteutetaan käyttämällä Ultimakers 2- ja Prusa iMK -tulostimia, jotka ovat saatavilla yliopiston Fablab -laboratoriossa. Ne ovat samankaltaisia siinä mielessä, että ne molemmat käyttävät samaa materiaalia, joka on PLA (jota käytetään kaikissa painetuissa osissamme), ja niiden suutin on sama. Erityisesti Prusan työ ohuemman filamentin kanssa on käyttäjäystävällisempää irrotettavan levyn (ei tarvitse käyttää liimaa) ja pohjalevyn epätasaista pintaa kompensoivan anturin ansiosta.

Kaikki 3D -painetut osat toteutetaan jättämällä vakioasetukset, paitsi jos vanteessa käytetään täyttömateriaalitiheyttä 80%, jotta akseli on jäykempi. Erityisesti ensimmäisellä yrityksellä täyttömateriaalitiheys 20% jätettiin vakioasetukseksi huomaamatta virhettä. Tuloksen lopussa pyörä oli täydellisesti toteutettu, mutta akseli rikkoutui välittömästi. Jotta rengasta ei tulostettaisi uudelleen, koska se kestää melko kauan, päätimme etsiä älykkäämmän ratkaisun. Päätimme vain tulostaa akselin uudelleen pohjaan, joka kiinnitetään pyörään 4 lisäreiällä, kuten kuvista näkyy.

Seuraavassa on kuvaus jokaisesta komponentista:

• Laakeripidike: tämä komponentti on suunniteltu pitämään ja tukemaan laakeria oikeassa asennossa. Laakeripidike on todellakin toteutettu keskitetyllä reiällä, jonka mitat ovat laakerin halkaisijan tarkat, jotta liitos olisi erittäin tarkka. Kaksi siipiä on tarkoitettu vain komponentin asianmukaiseen kiinnitykseen levyyn. On huomattava, että laakeria käytetään pyörän akselin ylläpitämiseen, joka muuten voisi taipua.
• Pyörä: 3D -painettu edustaa melkein projektimme ydintä. Se on suunniteltu siten, että se on mahdollisimman suuri, jotta siihen mahtuu mahdollisimman suuri määrä pillereitä, mutta samalla se on kevyt ja helppo ajaa moottoreilla. Lisäksi siinä on sileät reunat ympäri, jotta pillereitä ei ole tukossa. Siinä on erityisesti 14 osastoa, joissa on mahdollista jakaa pillereitä. Keskiosa ja jokaisen osan välinen raja on tyhjennetty, jotta pyörä pysyisi mahdollisimman kevyenä. Sitten on akseli, jonka halkaisija on 6,4 mm ja pituus 30 mm ja joka sopii täydellisesti laakerille toisella puolella. Lopuksi vahva yhteys moottoriin saavutetaan akselikytkimellä, joka on liitetty toiselle puolelle pyörän kanssa 4 reiästä, jotka näkyvät kuvassa, ja toisella puolella askelmoottorin kanssa.
• Pyörän korkki: Pyörän korkki on suunniteltu siten, että pyörän sisällä olevat pillerit eivät voi poistua siitä, elleivät ne saavuta pyörän pohjassa olevaa avattua osaa. Lisäksi korkki voi suojata pyörää ulkoiselta ympäristöltä ja varmistaa asianmukaisen säilytyksen. Sen halkaisija on hieman suurempi kuin itse pyörä ja siinä on 2 pääaukkoa. Pohjassa olevan pillerin on tarkoitus vapauttaa pilleri, kun taas ylhäällä olevaa käytetään täyttömekanismiin, joka on kuvattu aiemmin. Keskellä oleva pääreikä on tarkoitettu pyörän akselin läpäisemiseen ja loput 6 reikää käytetään levyn ja laakerin liittämiseen. Lisäksi alareunassa on 2 reikää, joihin on sijoitettu 2 pientä magneettia. Kuten myöhemmin kerrotaan, näillä on tarkoitus olla vahva yhteys pistokkeeseen.
• Suppilo: Suppilon idea, kuten voidaan selvästi arvata, on kerätä pyörältä putoavat pillerit ja kerätä ne pohjassa olevaan lasiin. Erityisesti tulostuksen osalta se on jaettu kahteen eri vaiheeseen. Siellä on suppilon runko ja sitten 2 jalkaa, jotka on tulostettu erilleen, muuten tulostus olisi merkinnyt liikaa tukea. Lopullista kokoonpanoa varten kaksi osaa on liimattava yhteen.
• PIR -pidike: sen tehtävänä on pitää PIR oikeassa asennossa. Siinä on neliömäinen reikä seinässä, jotta kaapelit kulkevat läpi, ja 2 varsia pitämään PIR ilman pysyvää liitosta.
• Pistoke: tämä pieni komponentti on suunniteltu helpottamaan täyttömekanismia. Kuten aiemmin mainittiin, kun on aika täyttää täyttö, pyörän korkin pohjan tulee olla suljettu tulpalla, muuten pillerit putoavat täytön aikana. Sen liittämisen helpottamiseksi korkin kanssa on kaksi pientä reikää ja kaksi magneettia. Tällä tavalla kansiyhteys on vahva ja käyttäjäystävällinen. Se voidaan asettaa paikalleen ja poistaa erittäin helpolla tehtävällä.

Vaihe 7: Vaihe 7: 3D -tulostettujen osien CAD

Vaihe 8: Vaihe 8: Lopullinen CAD -kokoonpano

Vaihe 9: Yksittäisten komponenttien testit

Ennen kaikkien elektroniikkakomponenttien liittämistä on suoritettu useita yksittäisiä testejä, erityisesti videot edustavat annostelun ja täyttömekanismin testejä, painikkeiden toimintaa, LED -testin hälytystä.

Vaihe 10: Lopullinen kokoonpano

Kokoonpanon ensimmäinen osa on omistettu robotin rakenneosan asennukseen. Pohjalevyssä on 2 sivulevyä ja etulevy asetettu ja suppilo kiinnitetty. Sillä välin jokainen pyörä liitettiin askelmoottoriinsa akselikytkimen avulla ja asennettiin sitten korkillaan. Tämän jälkeen pyöränsuojusjärjestelmä on asennettu suoraan robottiin. Tässä vaiheessa elektroniset komponentit asetettiin robottiin. Lopuksi loput levyt koottiin projektin loppuun saattamiseksi.

Vaihe 11: Komponenttien kytkentä Arduinoon

Vaihe 12: Ohjelmoi vuokaavio

Seuraavassa vuokaaviossa esitetään yhden pyörän kirjoittamamme ohjelman logiikka.

Vaihe 13: Ohjelmointi

Vaihe 14: Robotti-älypuhelinsovellusyhteys

Kuten jo sanottu, kommunikointi robotin kanssa varmistetaan älypuhelinsovelluksella, joka on yhdistetty bluetooth -moduulin kautta robottiin. Seuraavat kuvat kuvaavat sovelluksen toimintaa. Ensimmäinen edustaa sovelluksen kuvaketta, kun taas toinen ja kolmas käsittävät manuaalista annostelumekanismia ja asetusajan valikkoa. Jälkimmäisessä tapauksessa annostelumekanismi suoritetaan automaattisesti käyttäjän valitsemana ajankohtana.

Tämä sovellus rakennettiin Massachusetts Institute of Technology App Inventor -ohjelmaan (ai2.appinventor.mit.edu/?locale=fi#6211792079552512).