DISPENSADOR AUTOMÀTIC DE Píndoles: 14 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

Es tracta d’un robot dispensador de pastilles capaç de proporcionar al pacient la quantitat i el tipus correctes de pastilles medicinals. La dosificació de la píndola es realitza automàticament a l’hora correcta del dia, precedida d’una alarma. Quan està buida, l'usuari omple fàcilment la màquina. El mecanisme de distribució i recàrrega es controla mitjançant una aplicació connectada via Bluetooth al robot i mitjançant dos botons.

Grup de Projecte Mecatrònica Bruface 2

Membres de l'equip: Federico ghezzi

Andrea Molino

Giulia Ietro

Mohammad Fakih

Mouhamad Lakkis

Pas 1: llista de la compra

• Adafruit Motor Shield v2.3 (kit de muntatge) - Motor / Stepper / Servo Shield per Arduino
• Sensor de temperatura d'humitat Kwmobile
• Carta de lliurament AZ per a Arduino PCM2704 KY-006 Buzzer Passive
• Rellotge en temps real AZDelivery, RTC DS3231 I2C, Rasperry Pi
• 2. 28byj de 48 DC 5 V 4 Fase de fil de 5 Micro Step amb mòdul ULN2003 per Arduino
• Prototip de protecció de pàgina AZDelivery per a Arduino UNO R3
• AZDelivery PAQUET HD44780 LCD 1602, 2X16 caràcters + interfície I2C
• Mini imants OfficeTree® 20 OfficeTree® 20 6x2 mm
• ACOPLAMENT DELS EIXS POLOLU-1203 UNIVERSAL MOUNTIBG HUB
• 40 pins 30 cm de filferro masculí a femení
• Taula de pa sense soldadura - 830 forats
• USB 2.0 A - B M / M 1,80M
• Sensor de moviment Pir per a Arduino
• Conjunt de cables AWG Breadboard Jumper One Pin
• R18-25b Push Switch 1p Off- (activat)
• L-793id LED 8mm vermell difós 20mcd
• L-793gd LED 8mm verd difós 20mcd
• 2 x Poussoir Mtallique Carr + Avec Capuchon Bleu
• Interruptor tàctil 6x6mm
• 2 charn 70x40 mm
• greep plàstic amb enginy de 64 mm
• nus d'alumini de 12 mm
• ultragel 3gr
• 50 nagels 2x35
• Llum de fons LCD rgb
• 2 rodaments de boles eix de 6,4 mm
• 2 fulls de mdf complet per tallar amb làser
• 1 peça de plexiglàs per tall per làser
• 1 potenciòmetre
• Arduino uno

Pas 2: Consells tècnics sobre l’elecció dels components

Els mecanismes de distribució i de reompliment requereixen una gran precisió i pocs moviments de les rodes que contenen les pastilles. Per aquest motiu, decidim utilitzar dos motors pas a pas.

Els motors pas a pas són estables, poden conduir una àmplia gamma de càrregues friccionals i inercials, no necessiten retroalimentació. El motor també és un transductor de posició: no són necessaris sensors de posició i velocitat. A més, tenen una repetibilitat excel·lent i tornen a la mateixa ubicació amb precisió.

Un Motor Shield acciona els dos motors pas a pas. Conté 4 ponts H que permeten controlar la direcció i la velocitat dels motors. Mitjançant un escut del motor, augmentem el nombre de pins lliures.

Per assegurar-vos que les píndoles sempre estan en bones condicions, els sensors d'humitat i temperatura mesuren costosament la temperatura i la humitat a l'interior del dispensador.

Per notificar a l'usuari que és hora de prendre la seva teràpia, hem creat una alarma amb un timbre i un rellotge en temps real. El mòdul RTC funciona amb una bateria i pot fer un seguiment del temps fins i tot si reprogramem el microcontrolador o desconnectem l’alimentació principal.

Dos botons i una pantalla de cristall líquid RGB permeten a l'usuari interactuar amb el dispensador. L'usuari també pot configurar la seva teràpia i el temps de dispensació a través d'una aplicació per a smarphone. Pot enllaçar el seu dispositiu personal mitjançant connexió Bluetooth (un mòdul Bluetooth està connectat a Arduino).

Un sensor PIR detecta un moviment si l'usuari pren la seva medicina i li dóna una retroalimentació sobre el correcte treball del dispensador. A causa de la seva gran sensibilitat i la seva àmplia gamma de detecció, s’obstaculitza intencionadament en algunes direccions per evitar mesures inútils.

Pas 3: Part de fabricació

A continuació, es proporciona una llista detallada de les peces produïdes per la impressora 3D o el tallador làser. Es trien totes les dimensions i aspectes geomètrics per tal de tenir una adequada combinació entre totes les peces amb connexions fortes, així com un bon disseny.

No obstant això, les dimensions i l'aspecte geomètric es poden canviar segons els diferents propòsits. A les següents seccions és possible trobar el CAD de tots els components que s'enumeren aquí.

En particular, la idea inicial del projecte era crear un dispensador de pastilles amb més rodes per dispensar la quantitat més alta i la major varietat de pastilles. Per a l'abast del curs, limitem la nostra atenció només a 2 d'elles, però amb poques modificacions en el disseny, es poden afegir més rodes i assolir l'objectiu. Per això, us deixem la possibilitat de modificar el nostre disseny lliurement perquè, en cas que us agradi, pugueu canviar-lo i adaptar-lo al gust personal que vulgueu.

Aquí teniu la llista de totes les parts impreses en 3D i tallades amb làser amb el gruix entre parèntesis:

• placa posterior (mdf 4 mm) x1
• placa base (mdf 4 mm) x1
• placa frontal (mdf 4 mm) x1
• placa lateral_no forat (mdf 4 mm) x1
• placa lateral_forat (mdf 4 mm) x1
• placa arduino (mdf 4 mm) x1
• placa per a sosteniment vertical (mdf 4 mm) x1
• placa de connexió (mdf 4 mm) x1
• placa per a la tapa de la roda (mdf 4 mm) x2
• placa per a la roda (mdf 4 mm) x2
• placa superior (plexiglàs 4 mm) x1
• placa d'obertura (mdf 4 mm) x1
• suport de coixinets (imprès en 3D) x2
• roda de tap (imprès en 3D) x2
• embut (imprès en 3D) x1
• peu d’embut (imprès en 3D) x2
• Suport PIR (imprès en 3D) x1
• endoll per al tap de la roda (imprès en 3D) x2
• roda (imprès en 3D) x2

Pas 4: Dibuixos tècnics per al tall per làser

El conjunt de la caixa està dissenyat per evitar l'ús de cola. Això permet realitzar un treball més net i, si cal, es pot desmuntar per solucionar alguns problemes.

En particular, el muntatge es realitza mitjançant cargols i femelles. En un forat amb una geometria adequada, hi caben perfectament un pern d’un costat i una femella de l’altre costat per tenir una connexió forta entre totes les plaques de MDF. En particular pel que fa a les diferents plaques:

• La placa lateral té un forat posicionat per deixar passar el cable per tenir una connexió entre l'Arduino i l'ordinador.
• La placa frontal té 2 obertures. El més baix està destinat a utilitzar-lo quan la persona ha de prendre el got on s’ha dispensat la píndola. L’altre s’utilitza quan arriba el moment de la recàrrega. En aquesta situació particular hi ha un endoll (vegeu més endavant el disseny) que pot tancar l’obertura del tap de la roda des de baix. El posicionament d’aquest tap es realitza realment aprofitant aquesta segona obertura. Un cop posicionat l’endoll, mitjançant els botons o l’aplicació, la persona pot deixar que la roda giri una secció a la vegada i col·locar una pastilla a cada secció.
• La placa de sosteniment es col·loca per tal de tenir un suport vertical per als rails on es col·loquen la roda i la tapa per tenir una estructura més fiable i rígida.
• La placa d'obertura està dissenyada com diu la paraula per tal de facilitar a l'usuari el mecanisme de recàrrega
• La placa superior, com es pot veure a la imatge, es fa en plexiglàs per tal de permetre des de fora la visió del que passa a dins.

Totes les altres plaques no tenen cap propòsit especial, estan dissenyades per permetre que totes les parts s’adaptin perfectament. Algunes parts poden presentar forats particulars amb diferents dimensions i geometries per deixar totes les coses electròniques (com Arduino i motors) o les coses impreses en 3D (com l'embut i el suport PIR) per connectar-les de manera adequada.

Pas 5: Pas 5: CAD per a les peces tallades amb làser

Pas 6: Dibuixos tècnics per a la impressió en 3D

Les parts impreses en 3D es realitzen amb les impressores Ultimakers 2 i Prusa iMK disponibles al laboratori Fablab de la Universitat. Són similars en el sentit que tots dos utilitzen el mateix material que és el PLA (el que s’utilitza per a totes les nostres peces impreses) i tenen la mateixa dimensió del broquet. En particular, el treball de Prusa amb un filament més prim és més fàcil d’utilitzar gràcies a la placa extraïble (sense necessitat d’utilitzar la cola) i al sensor que compensa la superfície no plana de la placa base.

Totes les parts impreses en 3D es realitzen deixant els paràmetres estàndard tret que es faci servir per a la roda on s’utilitza una densitat de material d’ompliment del 80% per tal de tenir un eix més rígid. En particular, al primer intent, es va deixar una densitat de material d’ompliment del 20% com a configuració estàndard sense notar l’error. Al final de la impressió, la roda es va realitzar perfectament, però l'eix es va trencar immediatament. Per no tornar a imprimir de nou la roda, ja que triga molt de temps, hem decidit optar per una solució més intel·ligent. Vam decidir reimprimir l’eix amb una base que es fixaria a la roda amb 4 forats addicionals, tal com es veurà a les figures.

A continuació, es farà una descripció particular de cada component:

• Suport del coixinet: aquest component es realitza per mantenir i mantenir el coixinet en una posició adequada. El suport del coixinet es realitza de fet amb un forat centrat amb la dimensió exacta del diàmetre del coixinet per tenir una connexió molt precisa. Les 2 ales estan pensades només per tenir una correcta fixació del component a la placa. Cal remarcar que el coixinet s’utilitza per mantenir l’eix de la roda que d’una altra manera es podria doblegar.
• Roda: la impressió en 3D representa gairebé el nucli del nostre projecte. Està dissenyat de manera que sigui el més gran possible per contenir la quantitat màxima de pastilles, però alhora és lleuger i fàcil de conduir pels motors. A més, està dissenyat amb vores llises al voltant per no tenir enganxades les pastilles. Té en particular 14 seccions on és possible assignar les pastilles. La part central, així com la vora entre cada tram, s'ha buidat per deixar la roda el més lleugera possible. Després hi ha un eix de 6,4 mm de diàmetre i 30 mm de llarg que pot encabir-se perfectament al coixinet de l'altre costat. Finalment, s’aconsegueix una forta connexió amb el motor mitjançant un acoblador d’eixos connectat per un costat amb la roda pels 4 forats que es poden veure a la imatge i per l’altre costat amb el motor pas a pas.
• Tapa de la roda: la tapa de la roda està dissenyada de manera que les pastilles un cop dins de la roda no en puguin sortir a no ser que arribin a la secció oberta a la part inferior de la roda. A més, la tapa pot protegir la roda de l’entorn exterior garantint un emmagatzematge adequat. El seu diàmetre és una mica més gran que la pròpia roda i té 2 obertures principals. La de la part inferior està destinada a alliberar la píndola, mentre que la de la part superior s’utilitza per al mecanisme de recàrrega detallat anteriorment. El forat principal del centre serveix per deixar passar l’eix de la roda i els 6 forats restants s’utilitzen per a la connexió amb la placa i el coixinet. A més, a la part inferior, hi ha 2 forats on es col·loquen 2 petits imants. Com es detalla després, es pretén que tinguin una connexió forta amb el connector.
• Embut: la idea de l’embut, com es pot endevinar clarament, és recollir les pastilles que cauen de la roda i recollir-les al got del fons. En particular per la seva impressió, s'ha dividit en 2 passos diferents. Hi ha el cos de l'embut i, després, 2 peus que s'han imprès separadament, en cas contrari, la impressió hauria implicat massa suports. Per al muntatge final, les dues parts s’han d’enganxar.
• Suport PIR: la seva funció és mantenir el PIR en una posició adequada. Té un forat quadrat a la paret per deixar passar els cables i dos braços per subjectar el PIR sense una unió permanent.
• Endoll: aquest petit component ha estat dissenyat per facilitar el mecanisme de recàrrega. Com es va esmentar anteriorment, un cop hagi arribat el moment de reomplir, el tap de la roda hauria de ser tancat pel tap, en cas contrari les pastilles durant la recàrrega caurien. Per facilitar la seva connexió amb el tap, hi ha 2 petits forats i dos imants. D'aquesta manera, l'enllaç amb el límit és fort i fàcil d'utilitzar. Es pot col·locar en posició i treure amb una tasca molt fàcil.

Pas 7: Pas 7: CAD per a peces impreses en 3D

Pas 8: Pas 8: Assemblea final CAD

Pas 9: proves de components individuals

S’han realitzat diverses proves individuals abans de connectar tots els components electrònics junts. En concret, els vídeos representen les proves del mecanisme de distribució i recàrrega, del funcionament del botó i de l’alarma per a la prova dels leds.

Pas 10: Assemblea final

La primera part del conjunt s’ha dedicat al muntatge de la part estructural del robot. A la placa base s’han col·locat les 2 plaques laterals i la placa frontal i s’ha fixat l’embut. Mentrestant, cada roda es relacionava amb el seu motor pas a pas mitjançant l’acoblador de l’eix i després es muntava amb el seu tap. Després, el sistema de tapa de roda s’ha muntat directament al robot. En aquest moment, els components electrònics es van fixar al robot. Finalment, es van muntar les plaques restants per completar el projecte.

Pas 11: Cablejar components a Arduino

Pas 12: organigrama del programa

El següent diagrama de flux mostra la lògica del programa que vam escriure per a una roda.

Pas 13: Programació

Pas 14: Connexió d'aplicacions per a telèfons intel·ligents

Com ja s'ha dit, la comunicació amb el robot està assegurada per una aplicació de telèfon intel·ligent connectada al robot mitjançant un mòdul bluetooth. Les imatges següents representen el funcionament de l'aplicació. La primera representa la icona de l'aplicació, mentre que la segona i la tercera, s'ocupen del mecanisme de distribució manual i del menú de temps de configuració respectivament. En aquest darrer cas, el mecanisme de dispensació es realitza automàticament en el moment seleccionat per l’usuari.

Aquesta aplicació es va crear a l'inventor d'aplicacions del Massachusetts Institute of Technology (ai2.appinventor.mit.edu/?locale=ca#6211792079552512).