OTOMATİK HAP DAĞITICI: 14 Adım (Resimli)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:19

Bu, hastaya doğru miktarda ve tipte ilaç hapı sağlayabilen bir hap dağıtma robotudur. Hapın dozajı, bir alarmdan önce günün doğru saatinde otomatik olarak gerçekleştirilir. Boş olduğunda, makine kullanıcı tarafından kolayca yeniden doldurulur. Dağıtım ve dolum mekanizması, Bluetooth üzerinden robota bağlanan bir uygulama ve iki düğme aracılığıyla kontrol edilir.

Bruface Mekatronik Proje Grubu 2

Takım üyeleri: Federico ghezzi

Andrea Molino

Giulia Ietro

Muhammed Fakih

Mouhamad Lakkis

1. Adım: Alışveriş Listesi

• Adafruit Motor Shield v2.3 (montaj kiti) – Arduino için Motor/Stepper/Servo Shield
• Kwmobile nem sıcaklık sensörü
• Arduino PCM2704 KY-006 Buzzer Pasif için AZDelivery Carte
• AZDelivery Gerçek Zamanlı Saat, RTC DS3231 I2C, Rasperry Pi
• 2. 28byj of 48 DC 5 V 4 Fazlı 5 Mikro Adım, Arduino için ULN2003 modülü ile
• Arduino UNO R3 için AZDelivery Prototypage Prototip Shield
• AZDelivery PAQUET HD44780 LCD 1602, 2X16 karakter + l'interface I2C
• OfficeTree® 20 Mini mıknatıslar OfficeTree® 20 6x2 mm
• ŞAFT KAPLİN POLOLU-1203 EVRENSEL MONTAJ HUB
• 40 Pin 30 cm Erkek - Dişi Jumper Teli
• Lehimsiz Breadboard – 830 Delik
• USB 2.0 A – B M/M 1.80M
• Arduino için Pir Hareket Sensörü
• AWG Breadboard Jumper Tel Seti Bir Pin
• R18-25b Push Anahtarı 1p Kapalı-(açık)
• L-793id LED 8mm Kırmızı Dağınık 20mcd
• L-793gd LED 8mm Yeşil Dağınık 20mcd
• 2 x Poussoir Mtallique Carr+Avec Capuchon Bleu
• Dokunsal anahtar 6x6mm
• 2 çubuk 70x40 mm
• 64 mm greep plast
• knop alüminyum 12 mm
• ultrajel 3gr
• 50 nagel 2x35
• LCD rgb arka plan ışığı
• 2 bilyalı rulman 6,4 mm mil
• Lazer kesim için 2 tam mdf levha
• Lazer kesim için 1 adet pleksiglas
• 1 potansiyometre
• Arduino uno

Adım 2: Bileşenlerin Seçimi Üzerine Teknik İpuçları

Dağıtma ve yeniden doldurma mekanizmaları, hapları içeren tekerleklerin çok hassas ve küçük hareketlerini gerektirir. Bu nedenle iki adet step motor kullanmaya karar verdik.

Step Motorlar ahırlardır, çok çeşitli sürtünme ve atalet yüklerini çalıştırabilir, geri bildirime ihtiyaç duymazlar. Motor aynı zamanda bir konum dönüştürücüdür: konum ve hız sensörleri gerekli değildir. Ayrıca, mükemmel tekrarlanabilirliğe sahiptirler ve aynı konuma doğru bir şekilde geri dönerler.

Bir Motor Kalkanı, iki kademeli motoru çalıştırır. Motorların hem yönünü hem de hızını kontrol etmeyi sağlayan 4 adet H-Bridge içerir. Bir motor kalkanı kullanarak serbest pin sayısını artırıyoruz.

Hapların her zaman iyi durumda olduğundan emin olmak için, bir Nem ve Sıcaklık sensörleri, dağıtıcının içindeki sıcaklık ve nemi sürekli olarak ölçer.

Kullanıcıya terapi alma zamanının geldiğini bildirmek için Buzzer ve Gerçek Zamanlı Saat içeren bir alarm kurduk. RTC modülü bir pille çalışır ve mikrodenetleyiciyi yeniden programlasak veya ana gücü kessek bile zamanı takip edebilir.

İki Düğme ve bir RGB Sıvı Kristal Ekran, kullanıcının dağıtıcı ile etkileşime girmesine izin verir. Kullanıcı ayrıca smarphone için bir Uygulama aracılığıyla terapisini ve dağıtım süresini ayarlayabilir. Kişisel cihazını Bluetooth bağlantısı ile bağlayabilir (Arduino'ya bir Bluetooth modülü bağlanır).

Bir PIR sensörü, kullanıcı ilacını aldığında bir hareketi algılar ve dağıtıcının doğru çalışması hakkında bir geri bildirim verir. Büyük duyarlılığı ve geniş algılama aralığı nedeniyle, gereksiz ölçümlerden kaçınmak için bazı yönlerde kasıtlı olarak engellenmiştir.

Adım 3: İmalat Parçası

Aşağıda, 3D yazıcı veya Lazer kesici ile üretilen parçaların ayrıntılı bir listesi verilmektedir. Tüm boyutlar ve geometrik yönler, güçlü bağlantıların yanı sıra iyi görünümlü bir tasarım ile tüm parçalar arasında uygun bir uyum sağlamak için seçilmiştir.

Ancak farklı amaçlara göre boyutlar ve geometrik görünüm değiştirilebilir. Sonraki bölümlerde, burada listelenen tüm bileşenlerin CAD'lerini bulmak mümkündür.

Özellikle, proje için ilk fikir, en yüksek miktarda ve en yüksek çeşitlilikte hap dağıtmak için daha fazla tekerlekli bir hap dağıtıcısı yaratmaktı. Kurs kapsamında dikkatimizi sadece 2 tanesiyle sınırladık, ancak tasarımda küçük bir değişiklikle daha fazla tekerlek eklenebilir ve hedefe ulaşılabilir. Bu yüzden tasarımımızı özgürce değiştirme olanağına izin veriyoruz, böylece beğenirseniz değiştirebilir ve kişisel zevkinize göre uyarlayabilirsiniz.

Parantezler arasında kalınlığa sahip tüm 3d baskılı ve lazerle kesilmiş parçaların listesi:

• arka plaka (mdf 4 mm) x1
• taban plakası (mdf 4 mm) x1
• ön plaka (mdf 4 mm) x1
• yan plaka_deliksiz (mdf 4 mm) x1
• yan plaka deliği (mdf 4 mm) x1
• arduino plakası (mdf 4 mm) x1
• dikey destek plakası (mdf 4 mm) x1
• bağlantı plakası (mdf 4 mm) x1
• tekerlek kapağı için plaka (mdf 4 mm) x2
• tekerlek için plaka (mdf 4 mm) x2
• üst plaka (pleksiglas 4 mm) x1
• açma plakası (mdf 4 mm) x1
• yatak tutucu (3d baskılı) x2
• kapak tekerleği (3d baskılı) x2
• huni (3d baskılı) x1
• huni ayağı (3d baskılı) x2
• PIR tutucu (3d baskılı) x1
• tekerlek kapağı için fiş (3d baskılı) x2
• tekerlek (3d baskılı) x2

Adım 4: Lazer Kesim İçin Teknik Çizimler

Kutunun montajı tutkal kullanımından kaçınmak için tasarlanmıştır. Bu, daha temiz bir çalışma gerçekleştirmeyi sağlar ve gerekirse bazı sorunları gidermek için demontaj yapılabilir.

Özellikle montaj civata ve somun vasıtasıyla yapılmaktadır. Uygun geometrideki bir delikte, tüm mdf plakalar arasında güçlü bir bağlantı olması için bir taraftan bir cıvata, diğer taraftan bir somun mükemmel uyum sağlar. Özellikle çeşitli plakalarla ilgili olarak:

• Yan plaka, Arduino ile bilgisayar arasında bağlantı kuracak şekilde kablonun geçmesine izin verecek şekilde konumlandırılmış bir deliğe sahiptir.
• Ön plaka 2 açıklığa sahiptir. En alttakinin, kişinin hapın verildiği bardağı alması gerektiğinde kullanılması amaçlanmıştır. Diğeri, yeniden doldurma zamanı geldiğinde kullanılır. Bu özel durumda, tekerlek kapağındaki açıklığı aşağıdan kapatabilen bir tapa (daha sonra tasarıma bakınız) vardır. Bu başlığın konumlandırılması aslında bu ikinci açıklığın kullanılmasıyla gerçekleştirilir. Fiş, düğmeleri veya uygulamayı kullanarak yerleştirildikten sonra, kişi tekerleğin her seferinde bir bölüm dönmesine izin verebilir ve her bölüme bir hap yerleştirebilir.
• Sürdürme plakası, tekerleğin ve kapağın konumlandırıldığı raylara dikey bir desteğe sahip olacak şekilde daha güvenilir ve sağlam bir yapıya sahip olacak şekilde konumlandırılmıştır.
• Açma plakası, kullanıcı tarafından yeniden doldurma mekanizmasını kolaylaştırmak için kelimenin söylediği gibi tasarlanmıştır.
• Üst plaka, resimden de anlaşılacağı gibi, içeride ne olup bittiğini dışarıdan görebilmek için pleksiglas olarak yapılmıştır.

Diğer tüm plakaların özel bir amacı yoktur, tüm parçaların birbirine mükemmel şekilde uymasını sağlamak için tasarlanmıştır. Bazı parçalar, tüm elektronik malzemelerin (Arduino ve motorlar gibi) veya 3d baskılı öğelerin (huni ve PIR tutucu gibi) uygun bir şekilde bağlanması.

Adım 5: Adım 5: Lazerle Kesilmiş Parçalar için CAD

Adım 6: 3B Baskı için Teknik Çizimler

3d baskılı parçalar, Üniversitenin Fablab laboratuvarında bulunan Ultimaker 2 ve Prusa iMK yazıcıları kullanılarak gerçekleştiriliyor. Her ikisi de PLA (tüm basılı parçalarımız için kullanılan) olan aynı malzemeyi kullanmaları ve aynı ağızlık boyutuna sahip olmaları bakımından benzerdirler. Özellikle Prusa'nın daha ince bir filamentle çalışması, çıkarılabilir plaka (tutkal kullanmaya gerek yoktur) ve taban plakasının düz olmayan yüzeyini telafi eden sensör sayesinde daha kullanıcı dostudur.

Daha sert bir şafta sahip olmak için %80 dolgu malzeme yoğunluğunun kullanıldığı tekerlek hariç, tüm 3d baskılı parçalar standart ayarlardan ayrılarak gerçekleştirilir. Özellikle ilk denemede, hata fark edilmeden %20'lik bir dolgu malzemesi yoğunluğu standart ayar olarak bırakılmıştır. Baskının sonunda tekerlek mükemmel bir şekilde gerçekleşti ancak şaft hemen kırıldı. Tekerleğe tekrar baskı yapmamak için oldukça uzun bir zaman aldığından daha akıllı bir çözüme gitmeye karar verdik. Şekillerde de görüleceği gibi 4 ek delik ile tekerleğe sabitlenecek bir kaide ile sadece şaftı yeniden basmaya karar verdik.

Burada her bir bileşenin belirli bir açıklamasını takip edecektir:

• Rulman tutucu: Bu bileşen, rulmanı uygun bir konumda tutmak ve desteklemek için gerçekleştirilir. Yatak tutucu gerçekten de, çok hassas bir bağlantıya sahip olacak şekilde, yatağın çapının tam boyutuna sahip ortalanmış bir delik ile gerçekleştirilir. 2 kanat, bileşenin plaka üzerine düzgün bir şekilde sabitlenmesi için tasarlanmıştır. Rulmanın, aksi takdirde bükülebilecek olan tekerleğin milini desteklemek için kullanıldığına dikkat edilmelidir.
• Tekerlek: 3B baskı, projemizin neredeyse özünü temsil ediyor. Mümkün olduğu kadar büyük olacak, böylece maksimum miktarda hap tutacak, ancak aynı zamanda hafif kalacak ve motorlar tarafından sürülmesi kolay olacak şekilde tasarlanmıştır. Ayrıca hapların sıkışmaması için her tarafı pürüzsüz kenarlarla tasarlanmıştır. Özellikle hapları ayırmanın mümkün olduğu 14 bölüme sahiptir. Tekerleği mümkün olduğunca hafif bırakmak için orta kısım ve her bölüm arasındaki bordür boşaltılmıştır. Ardından, diğer taraftaki yatağa tam olarak oturabilen 6,4 mm çapında ve 30 mm uzunluğunda bir mil vardır. Son olarak bir tarafta resimde görülen 4 delikle tekerleğe bağlanan şaft kuplörü ve diğer tarafta step motor ile motor ile güçlü bir bağlantı sağlanır.
• Tekerlek kapağı: Tekerleğin kapağı, tekerlek içine girdikten sonra haplar, tekerleğin altındaki açılan bölüme ulaşmadıkça dışarı çıkamayacak şekilde tasarlanmıştır. Ayrıca kapak, tekerleği dış ortamdan koruyabilir ve uygun bir saklama sağlar. Çapı, tekerleğin kendisinden biraz daha büyüktür ve 2 ana açıklığa sahiptir. Alttakinin hapı bırakması amaçlanırken, üstteki daha önce detaylandırılan yeniden doldurma mekanizması için kullanılır. Merkezdeki ana delik, çark milinin geçmesine izin vermek içindir ve kalan 6 delik, plaka ve yatak ile bağlantı için kullanılır. Ayrıca alt tarafta 2 adet küçük mıknatısın yerleştirildiği 2 adet delik mevcuttur. Daha sonra detaylandırılacağı gibi, bunların fiş ile güçlü bir bağlantısı olması amaçlanacaktır.
• Huni: Huni fikri, açıkça tahmin edilebileceği gibi, çarktan düşen hapları toplamak ve alttaki bardakta toplamaktır. Özellikle basımı için 2 farklı aşamaya ayrılmıştır. Huninin gövdesi ve ardından birbirinden ayrı basılmış 2 ayak vardır, aksi takdirde baskı çok fazla destek anlamına gelirdi. Son montaj için 2 parça birbirine yapıştırılmalıdır.
• PIR tutucu: işlevi, PIR'yi uygun bir konumda tutmaktır. Duvarda kabloların geçmesine izin verecek şekilde kare şeklinde bir delik ve kalıcı bir bağlantı olmadan PIR'yi tutmak için 2 kol vardır.
• Fiş: Bu küçük bileşen, yeniden doldurma mekanizmasını kolaylaştırmak için tasarlanmıştır. Daha önce de belirtildiği gibi, yeniden doldurma zamanı geldiğinde, tekerlek kapağının alt kısmı tapa ile kapatılmalıdır, aksi takdirde doldurma sırasında haplar düşecektir. Kapakla bağlantısını kolaylaştırmak için 2 küçük delik ve iki mıknatıs mevcuttur. Bu şekilde kapak ile bağlantı güçlü ve kullanıcı dostudur. Çok kolay bir görevle yerine yerleştirilebilir ve çıkarılabilir.

Adım 7: Adım 7: 3d Basılı Parçalar için CAD

Adım 8: Adım 8: Son CAD Montajı

9. Adım: Bireysel Bileşenler için Testler

Tüm elektronik bileşenleri birbirine bağlamadan önce birkaç ayrı test gerçekleştirilmiştir. Özellikle videolar, dağıtma ve yeniden doldurma mekanizması, düğme işlevi, led testi için alarm için testleri temsil etmektedir.

Adım 10: Son Montaj

Montajın ilk kısmı, robotun yapısal kısmının montajına ayrılmıştır. Taban plakasında 2 yan plaka ve ön plaka yerleştirildi ve huni sabitlendi. Bu esnada her bir tekerlek, şaft kuplörü vasıtasıyla step motoruna bağlandı ve ardından kapağı ile monte edildi. Daha sonra tekerlek kapağı sistemi doğrudan robotun üzerine monte edilmiştir. Bu noktada elektronik bileşenler robotun üzerine yerleştirildi. Son olarak, projeyi tamamlamak için kalan plakalar monte edildi.

Adım 11: Bileşenleri Arduino'ya Kablolama

Adım 12: Program Akış Şeması

Aşağıdaki akış şeması yazdığımız programın mantığını tek teker için göstermektedir.

Adım 13: Programlama

Adım 14: Robot- Akıllı Telefon Uygulama Bağlantısı

Daha önce de belirtildiği gibi robotla iletişim, robota bluetooth modülü üzerinden bağlanan bir akıllı telefon uygulaması ile sağlanmaktadır. Aşağıdaki resimler uygulamanın işleyişini temsil etmektedir. İlki uygulamanın simgesini temsil ederken, ikincisi ve üçüncüsü sırasıyla manuel dağıtım mekanizması ve ayar zamanı menüsü ile ilgilenir. İkinci durumda, dağıtım mekanizması, kullanıcı tarafından seçilen zamanda otomatik olarak gerçekleştirilir.

Bu uygulama, Massachusetts Institute of Technology App Inventor (ai2.appinventor.mit.edu/?locale=en#6211792079552512) üzerine inşa edilmiştir.