מחלק גלולות אוטומטי: 14 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:15

זהו רובוט מחלק כדורים המסוגל לספק למטופל את הכמות והסוג הנכון של כדורי התרופה. מינון הגלולה מתבצע באופן אוטומטי בזמן הנכון של היום, לפני האזעקה. כשהיא ריקה, המשתמש מתמלא בקלות על ידי המשתמש. מנגנון ההזרקה והמילוי נשלט באמצעות אפליקציה המחוברת באמצעות בלוטות 'לרובוט ועל ידי שני כפתורים.

קבוצת פרוייקטים של Mechatronics Bruface 2

חברי הקבוצה: פדריקו גאזי

אנדראה מולינו

ג'וליה איטרו

מוחמד פקיח

מוחמד לאקיס

שלב 1: רשימת קניות

• Adafruit Motor Shield v2.3 (ערכת הרכבה) - מגן/Stepper/מגן סרוו עבור Arduino
• חיישן טמפרטורת לחות Kwmobile
• AZDelivery Carte עבור Arduino PCM2704 KY-006 באזר פסיבי
• AZDelivery שעון בזמן אמת, RTC DS3231 I2C, Rasperry Pi
• 2. 28byj של 48 DC 5 V 4 Phase של fil de 5 Micro Step עם מודול ULN2003 עבור Arduino
• AZDelivery Prototypage מגן אב טיפוס עבור Arduino UNO R3
• AZDelivery PAQUET HD44780 LCD 1602, 2X16 תווים + ממשק I2C
• מגנטי מיני OfficeTree® 20 OfficeTree® 20 6x2 מ"מ
• CUPLER COUPER POLOLU-1203 UNIVERSAL MOUNTIBG HUB
• 40 סיכות 30 ס"מ חוט מגשר זכר לנקבה
• לוח לחם ללא הלחמה - 830 חורים
• USB 2.0 A - B M/M 1.80M
• חיישן תנועה של Pir עבור Arduino
• סט חוטי מגשר של לוח AWG סיכה אחת
• מתג דחיפה R18-25b 1p כבוי- (מופעל)
• L-793id LED 8mm אדום מפוזר 20mcd
• L-793gd LED 8mm ירוק מפוזר 20mcd
• 2 x Poussoir Mtallique Carr+Avec Capuchon Bleu
• מתג מישוש 6x6 מ"מ
• 2 חרוזים 70x40 מ"מ
• greep פלסט שנינות 64 מ"מ
• כפתור אלומיניום 12 מ"מ
• אולטראג'ל 3 גר '
• 50 מסננים 2x35
• תאורת אחורית LCD rgb
• 2 מיסבי כדור 6.4 מ"מ פיר
• 2 גיליון mdf מלא לחיתוך בלייזר
• חתיכת פרספקס אחת לחיתוך בלייזר
• פוטנציומטר אחד
• ארדואינו אונו

שלב 2: רמזים טכניים לבחירת הרכיבים

מנגנוני ההפצה והמילוי דורשים דיוק רב ותנועות מועטות של הגלגלים המכילים את הכדורים. מסיבה זו, אנו מחליטים להשתמש בשני מנועי צעד.

מנועי צעד הם אורוות, יכולים להניע מגוון רחב של עומסי חיכוך ואינרציה, אינם זקוקים למשוב. המנוע הוא גם חוט מיקום: אין צורך בחיישני מיקום ומהירות. יתר על כן, יש להם יכולת הדירות מעולה וחוזרים לאותו מיקום במדויק.

מגן מנוע מניע את שני מנועי הצעדים. הוא מכיל 4 H-Bridge המאפשרים לשלוט בכיוון ובמהירות המנועים. בעזרת מגן מנוע אנו מגדילים את מספר הסיכות החינמיות.

כדי להיות בטוחים שכדורים תמיד נמצאים בתנאים טובים, חיישני לחות וטמפרטורה מודדים ביוקר את הטמפרטורה והלחות בתוך המתקן.

כדי להודיע למשתמש שהגיע הזמן לקחת את הטיפול שלו בנינו אזעקה עם באזר ושעון בזמן אמת. מודול RTC פועל על סוללה ויכול לעקוב אחר הזמן גם אם נתכנת מחדש את הבקר או מנתק את החשמל הראשי.

שני לחצנים והרשת תצוגת קריסטל נוזלי RGB למשתמש לקיים אינטראקציה עם המתקן. המשתמש יכול גם לקבוע את הטיפול והזמן שלו באמצעות אפליקציה לסמארטפון. הוא יכול לקשר את המכשיר האישי שלו באמצעות חיבור Bluetooth (מודול Bluetooth מחובר ל- Arduino).

חיישן PIR מזהה תנועה אם המשתמש לוקח את התרופה שלו ונותן משוב על העבודה הנכונה של המתקן. בגלל הרגישות הרבה שלה ומגוון הזיהוי הרחב שלה, הוא מכשול בכוונה בכמה כיוונים כדי להימנע ממדידות חסרות תועלת.

שלב 3: חלק ייצור

להלן רשימה מפורטת של החלקים המיוצרים על ידי מדפסת תלת מימד או על ידי חותך לייזר. כל הממדים וההיבטים הגיאומטריים נבחרים על מנת שיהיה התאמה נכונה בין כל החלקים בעלי חיבורים חזקים כמו גם עיצוב טוב למראה.

עם זאת, המידות וההיבט הגיאומטרי עשויים להשתנות בהתאם למטרות השונות. בחלקים הבאים ניתן למצוא את ה- CAD של כל הרכיבים המפורטים כאן.

בפרט, הרעיון הראשוני לפרויקט היה יצירת מתקן כדורים עם יותר גלגלים על מנת להוציא את הכמות הגבוהה ביותר ואת המגוון הגבוה ביותר של כדורים. בהיקף הקורס, הגבלנו את תשומת הלב רק לשניים מהם, אך עם מעט שינוי בעיצוב, ניתן להוסיף גלגלים נוספים ולהגיע למטרה. לכן אנו מאפשרים לך לשנות את העיצוב שלנו באופן חופשי כך שבמקרה שתאהב אותו תוכל לשנות אותו ולהתאים אותו לכל טעם אישי.

להלן רשימת כל החלקים המודפסים בתלת מימד ולחיתוך בלייזר בעובי שבין סוגריים:

• לוח אחורי (mdf 4 מ"מ) x1
• צלחת בסיס (mdf 4 מ"מ) x1
• צלחת חזיתית (mdf 4 מ"מ) x1
• צלחת לרוחב_אין חור (mdf 4 מ"מ) x1
• חור צלחת לרוחב (mdf 4 מ"מ) x1
• צלחת ארדואינו (mdf 4 מ"מ) x1
• צלחת לקיים אנכי (mdf 4 מ"מ) x1
• לוח מחבר (mdf 4 מ"מ) x1
• צלחת לכובע הגלגל (mdf 4 מ"מ) x2
• צלחת לגלגל (mdf 4 מ"מ) x2
• צלחת עליונה (פרספקס 4 מ"מ) x1
• צלחת פתיחה (mdf 4 מ"מ) x1
• מחזיק נושאות (מודפס בתלת מימד) x2
• גלגל כובע (מודפס בתלת מימד) x2
• משפך (מודפס בתלת מימד) x1
• כף רגל משפך (מודפס בתלת מימד) x2
• מחזיק PIR (מודפס בתלת מימד) x1
• תקע לכובע הגלגל (מודפס בתלת מימד) x2
• גלגל (מודפס בתלת מימד) x2

שלב 4: שרטוטים טכניים לחיתוך בלייזר

הרכבת הקופסה מעוצבת על מנת להימנע משימוש בדבק. זה מאפשר לממש עבודה נקייה יותר, ובמידת הצורך ניתן לבצע פירוק כדי לתקן כמה בעיות.

בפרט, ההרכבה מתבצעת באמצעות ברגים ואומים. בחור של גיאומטריה מתאימה, בורג מצד אחד ואגוז מהצד השני, מתאימים בצורה מושלמת על מנת שיהיה חיבור חזק בין כל לוחות ה- mdf. במיוחד לגבי מה שנוגע ללוחות השונים:

• לצלחת לרוחב יש חור הממוקם על מנת לאפשר לכבל לעבור דרכו כך שיהיה חיבור בין הארדואינו למחשב.
• הלוח הקדמי כולל 2 צמצמים. האחת הנמוכה מיועדת לשימוש כאשר האדם צריך לקחת את הכוס שבה ניתנה הגלולה. השני משמש כשמגיע הזמן למלא. במצב מסוים זה יש תקע (ראה מאוחר יותר העיצוב) שיכול לסגור את הצמצם על מכסה הגלגל מלמטה. המיקום של מכסה זה אכן מבוצע על ידי ניצול הצמצם השני. לאחר מיקום התקע באמצעות הכפתורים או האפליקציה, האדם יכול לתת לגלגל לסובב קטע אחד בכל פעם ולהניח כדור בכל קטע.
• צלחת ה- Sustain ממוקמת על מנת לקבל תמיכה אנכית למסילות בהן ממוקמים הגלגל והכובע כך שיהיה לו מבנה אמין ונוקשה יותר.
• צלחת הפתיחה מעוצבת כדברי המילה על מנת להקל על מנגנון המילוי על ידי המשתמש
• הצלחת העליונה, כפי שניתן לראות מהתמונה, נעשית בפרספקס על מנת לאפשר מבחוץ את ראיית המתרחש בפנים.

לכל הלוחות האחרים אין מטרות מיוחדות, הם נועדו על מנת לאפשר לכל החלקים להתאים באופן מושלם ביחד. חלקים מסוימים יכולים להציג חורים מסוימים בעלי ממד וגיאומטריה שונים על מנת לאפשר לכל הדברים האלקטרוניים (כמו Arduino ומנועים) או את הדברים המודפסים בתלת -ממד (כמו המשפך ומחזיק ה- PIR) שיחוברו בצורה נכונה.

שלב 5: שלב 5: CAD עבור החלקים החתוכים בלייזר

שלב 6: שרטוטים טכניים להדפסה תלת מימדית

החלקים המודפסים בתלת -ממד מתממשים באמצעות מדפסות Ultimakers 2 ו- Prusa iMK הזמינות במעבדת Fablab של האוניברסיטה. הם דומים במובן זה ששניהם משתמשים באותו חומר שהוא ה- PLA (זה המשמש את כל החלקים המודפסים שלנו) ויש להם את אותו המימד של הזרבובית. בפרט העבודה של פרוסה עם נימה דקה יותר, ידידותית יותר למשתמש הודות ללוח הניתן להסרה (אין צורך להשתמש בדבק) והחיישן המפצה על המשטח הלא שטוח של לוח הבסיס.

כל החלקים המודפסים בתלת מימד מתממשים עוזבים את ההגדרות הסטנדרטיות, אלא אם כן עבור הגלגל שבו נעשה שימוש בצפיפות חומר מילוי של 80% על מנת לקבל פיר נוקשה יותר. במיוחד בניסיון הראשון, צפיפות חומרי מילוי של 20% נותרה כסטנדרט סטנדרטי מבלי לשים לב לטעות. בסוף ההדפס הגלגל מומש בצורה מושלמת אך הפיר נשבר מיד. כדי לא להדפיס את הגלגל שוב, מכיוון שזה לוקח הרבה זמן, החלטנו ללכת על פתרון חכם יותר. החלטנו רק להדפיס מחדש את הפיר עם בסיס שיתוקן לגלגל עם 4 חורים נוספים כפי שנראה באיורים.

להלן תיאור מסוים של כל רכיב:

• מחזיק מיסב: רכיב זה ממומש על מנת להחזיק ולשאת את המסב במיקום הנכון. מחזיק המיסב אכן מתממש עם חור מרוכז בעל הממד המדויק של קוטר המסב כך שיהיה לו חיבור מדויק מאוד. 2 הכנפיים נועדו רק לקיבוע נכון של הרכיב על הצלחת. יש לציין כי המיסב משמש כדי לקיים את פיר הגלגל שאחרת עלול להתכופף.
• גלגל: התלת -ממד המודפס מייצג כמעט את ליבת הפרויקט שלנו. הוא נועד להיות גדול ככל האפשר כדי להחזיק את כמות הכדורים המרבית אך בו זמנית להישאר קל וקל להניע אותו על ידי המנועים. הוא מעוצב בנוסף עם קצוות חלקים מסביב כדי לא להיתקע כדורים. יש בו במיוחד 14 חלקים שבהם אפשר להקצות את הכדורים. החלק המרכזי, כמו גם הגבול בין כל קטע, התרוקן על מנת להשאיר את הגלגל בהיר ככל האפשר. אז יש פיר בקוטר 6.4 מ"מ ואורך 30 מ"מ שיכול להתאים בצורה מושלמת למסב בצד השני. לבסוף מתקבל חיבור חזק עם המנוע באמצעות מצמד פיר המחובר בצד אחד עם הגלגל על ידי 4 החורים שניתן לראות בתמונה ובצד השני עם מנוע הצעד.
• מכסה גלגל: מכסה הגלגל מעוצב באופן שהכדורים שנמצאים בתוך הגלגל לא יכולים לצאת ממנו אלא אם הם מגיעים לחלק הפתוח בתחתית הגלגל. יתר על כן, המכסה יכול להגן על הגלגל מהסביבה החיצונית ולהבטיח אחסון תקין. הקוטר שלו מעט גדול יותר מהגלגל עצמו ויש לו 2 פתחים עיקריים. האחת שבתחתית נועדה לשחרר את הגלולה בעוד זו שבחלקה העליון משמשת למנגנון המילוי המפורט קודם לכן. החור המרכזי במרכז נועד לתת לפיר הגלגל לעבור ו -6 החורים הנותרים משמשים לחיבור עם הלוח והמסב. בנוסף, בצד התחתון ישנם 2 חורים שבהם ממוקמים 2 מגנטים קטנים. כפי שיפורט לאחר מכן, אלה נועדו לקיים קשר חזק עם התקע.
• משפך: הרעיון של המשפך, כפי שניתן לנחש בבירור, הוא לאסוף את הכדורים הנופלים מהגלגל ולאסוף אותם בכוס שבתחתיתו. במיוחד להדפסה שלו, הוא חולק לשני שלבים שונים. יש גוף המשפך ואז 2 רגל שהודפסו בנפרד אחרת ההדפסה הייתה מרמזת על יותר מדי תומכים. לצורך ההרכבה הסופית יש להדביק את 2 החלקים.
• מחזיק PIR: תפקידו להחזיק את ה- PIR במיקום נכון. יש לו חור בריבוע בקיר על מנת לתת לכבלים לעבור ו -2 זרועות להחזיק את ה- PIR ללא מפרק קבוע.
• תקע: רכיב קטן זה תוכנן על מנת להקל על מנגנון המילוי. כפי שצוין לעיל, ברגע שהגיע הזמן למלא מחדש, יש לסגור את החלק התחתון של מכסה הגלגל על ידי התקע, אחרת כדורים במהלך המילוי ייפלו. כדי להקל על החיבור שלה עם המכסה קיימים 2 חורים קטנים ושני מגנטים. בדרך זו הקישור עם הכובע חזק וידידותי למשתמש. ניתן למקם אותו ולהסירו בעזרת משימה קלה מאוד.

שלב 7: שלב 7: CAD עבור חלקים מודפסים בתלת -ממד

שלב 8: שלב 8: הרכבת CAD אחרונה

שלב 9: בדיקות לרכיבים בודדים

מספר בדיקות בודדות בוצעו לפני חיבור כל רכיבי האלקטרוניקה יחדיו. בפרט, הסרטונים מייצגים את הבדיקות למנגנון ההפצה והמילוי, לתפקוד הכפתור, לאזעקה לבדיקת הנורות.

שלב 10: הרכבה אחרונה

החלק הראשון של המכלול הוקדש להתקנה של החלק המבני של הרובוט. על צלחת הבסיס, 2 הלוחות הרוחביים והצלחת הפרונטלית הוגדרו והמשפך תוקן. בינתיים כל גלגל נקשר למנוע הצעד שלו באמצעות מצמד הפיר ולאחר מכן הותקן עם המכסה שלו. לאחר מכן מערכת מכסה הגלגל הותקנה ישירות על הרובוט. בשלב זה הרכיבים האלקטרוניים הוצבו על הרובוט. לבסוף, הלוחות הנותרים הורכבו להשלמת הפרויקט.

שלב 11: רכיבי חיווט ל- Arduino

שלב 12: תרשים זרימה של התוכנית

תרשים הזרימה הבא מציג את ההיגיון של התוכנית שכתבנו, עבור גלגל אחד.

שלב 13: תכנות

שלב 14: חיבור יישומי סמארטפון לרובוט

כפי שכבר נאמר, התקשורת עם הרובוט מובטחת על ידי יישום סמארטפון המחובר באמצעות מודול בלוטות 'לרובוט. התמונות הבאות מייצגות את תפקוד האפליקציה. הראשון מייצג את סמל האפליקציה ואילו השני והשלישי עוסקים במנגנון ההפצה הידני ובתפריט זמן ההגדרה בהתאמה. במקרה האחרון, מנגנון ההפצה מתבצע באופן אוטומטי בזמן שנבחר על ידי המשתמש.

יישום זה נבנה על ממציא האפליקציות של המכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס (ai2.appinventor.mit.edu/?locale=en#6211792079552512).