Ավտոմատ հաբ դիսպենսեր `14 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:49

Սա դեղահատ դիսպենսերային ռոբոտ է, որը կարող է հիվանդին ապահովել դեղահատերի ճիշտ քանակությունն ու տեսակը: Հաբի չափաբաժինը կատարվում է ինքնաբերաբար օրվա ճիշտ ժամին, որին նախորդում է ահազանգը: Երբ դատարկ է, օգտագործողը հեշտությամբ լիցքավորում է մեքենան: Բաշխման և լիցքավորման մեխանիզմը վերահսկվում է Bluetooth- ի միջոցով ռոբոտին միացված ծրագրի միջոցով և երկու կոճակի միջոցով:

Bruface Mechatronics Project Group 2

Թիմի անդամներ ՝ Ֆեդերիկո գեզի

Անդրեա Մոլինո

Ulուլիա Իետրո

Մոհամմադ Ֆակիհ

Մուհամադ Լակկիս

Քայլ 1: Գնումների ցուցակ

• Adafruit Motor Shield v2.3 (հավաքման հավաքածու) - Motor/Stepper/Servo Shield Arduino- ի համար
• Kwmobile խոնավության ջերմաստիճանի տվիչ
• AZDelivery Carte Arduino PCM2704 KY-006 Buzzer Passive- ի համար
• AZDelivery իրական ժամանակի ժամացույց, RTC DS3231 I2C, Rasperry Pi
• 2. 48 DC 48 DC 5 V 4 Ֆայլ de 5 Micro Step- ի հետ ULN2003 մոդուլով Arduino- ի համար
• AZDelivery Prototypage Prototype Shield Arduino UNO R3- ի համար
• AZDelivery PAQUET HD44780 LCD 1602, 2X16 նիշ + l'interface I2C
• OfficeTree® 20 մինի մագնիսներ OfficeTree® 20 6x2 մմ
• SHAFT COUPLER POLOLU-1203 UNIVERSAL MOUNTIBG HUB
• 40 կապում 30 սմ արուից դեպի կին ցատկող մետաղալար
• Sոդման տախտակ - 830 անցք
• USB 2.0 A - B M/M 1.80M
• Pir Motion Sensor Arduino- ի համար
• Հավաքածու AWG Breadboard Jumper Wires One Pin
• R18-25b Հրել անջատիչ 1p Off- (միացված)
• L-793id LED 8 մմ կարմիր ցրված 20 մկդ
• L-793gd LED 8 մմ կանաչ ցրված 20 մկդ
• 2 x Poussoir Mtallique Carr+Avec Capuchon Bleu
• Շոշափելի անջատիչ 6x6 մմ
• 2 հատ 70x40 մմ
• greep plast խելամտություն 64 մմ
• կոճղ ալյումին 12 մմ
• ուլտրագել 3 գր
• 50 նագել 2x35
• LCD rgb հետևի լույս
• 2 գնդիկավոր առանցքակալ 6.4 մմ լիսեռ
• 2 ամբողջական mdf թերթ լազերային կտրման համար
• Պլեքսիգլաս 1 հատ լազերային կտրման համար
• 1 պոտենցիոմետր
• Արդուինո ունո

Քայլ 2. Տեխնիկական ակնարկներ բաղադրիչների ընտրության վերաբերյալ

Բաշխման և լիցքավորման մեխանիզմները պահանջում են դեղահատեր պարունակող անիվների մեծ ճշգրտություն և փոքր շարժումներ: Այդ պատճառով մենք որոշում ենք օգտագործել երկու քայլային շարժիչ:

Stepper Motors- ը կայուն է, կարող է վարել շփման և իներցիալ բեռների լայն տեսականի, հետադարձ կապի կարիք չունի: Շարժիչը նաև դիրքի փոխարկիչ է. Դիրքի և արագության տվիչներ չեն պահանջվում: Ավելին, նրանք ունեն գերազանց կրկնվողություն և ճշգրիտ վերադառնում են նույն վայր:

Երկու շարժիչային շարժիչը վարում է Motor Shield- ը: Այն պարունակում է 4 H-Bridge, որոնք թույլ են տալիս վերահսկել շարժիչների ինչպես ուղղությունը, այնպես էլ արագությունը: Շարժիչային վահանի օգնությամբ մենք ավելացնում ենք անվճար կապումների թիվը:

Համոզված լինելու համար, որ դեղահատերը միշտ լավ վիճակում են, Խոնավության և ջերմաստիճանի տվիչները ծախսատար չափում են դիսպենսերի ներսում ջերմաստիճանը և խոնավությունը:

Օգտվողին տեղեկացնելու համար, որ ժամանակն է անցնել իր թերապիան, մենք ահազանգ կառուցեցինք Buzzer- ով և Իրական ժամանակի ժամացույցով: RTC մոդուլը աշխատում է մարտկոցի վրա և կարող է հետևել ժամանակին, նույնիսկ եթե մենք վերապրագրավորենք միկրոկոնտրոլերը կամ անջատենք հիմնական էներգիան:

Երկու կոճակ և RGB հեղուկ բյուրեղյա էկրան թույլ են տալիս օգտվողին շփվել դիսպենսերների հետ: Օգտագործողը կարող է նաև սահմանել իր թերապիան և տրամադրման ժամանակը սմարթֆոնի համար նախատեսված հավելվածի միջոցով: Նա կարող է իր անձնական սարքը կապել Bluetooth կապի միջոցով (Bluetooth մոդուլը միացված է Arduino- ին):

PIR սենսորը հայտնաբերում է շարժում, եթե օգտագործողը վերցնում է իր դեղամիջոցը և տալիս է հետադարձ կապ դիսպենսերի ճիշտ աշխատանքի մասին: Իր մեծ զգայունության և հայտնաբերման լայն շրջանակի պատճառով այն միտումնավոր խոչընդոտվում է որոշ ուղղություններով ՝ անիմաստ չափումներից խուսափելու համար:

Քայլ 3. Արտադրության մաս

Ստորև ներկայացված է մասերի մանրամասն ցանկը, որոնք արտադրվում են կամ 3D տպիչով, կամ լազերային դանակով: Բոլոր չափերն ու երկրաչափական ասպեկտներն ընտրված են, որպեսզի համապատասխան կապ ունենան ամուր կապերով բոլոր մասերի միջև, ինչպես նաև գեղեցիկ արտաքին տեսք ունենան:

Այնուամենայնիվ, չափերը և երկրաչափական կողմը կարող են փոխվել ՝ ըստ տարբեր նպատակների: Հաջորդ բաժիններում հնարավոր է գտնել այստեղ թվարկված բոլոր բաղադրիչների CAD- ը:

Մասնավորապես, նախագծի սկզբնական գաղափարը ստեղծում էր ավելի շատ անիվներով հաբերի դիսպենսեր, որպեսզի թողարկվեր ամենաբարձր քանակությամբ և ամենաբարձր դեղահատերը: Դասընթացի շրջանակի համար մենք սահմանափակեցինք մեր ուշադրությունը միայն դրանցից 2 -ի վրա, սակայն դիզայնի փոքր փոփոխությամբ, ավելի շատ անիվներ կարող են ավելացվել և հասնել նպատակին: Ահա թե ինչու մենք ձեզ հնարավորություն ենք տալիս ազատ ձևափոխել մեր դիզայնը, որպեսզի այն ձեզ դուր գալու դեպքում կարողանաք փոխել այն և հարմարեցնել այն ցանկացած անձնական ճաշակի:

Ահա փակագծերի միջև եղած հաստությամբ եռաչափ տպված և լազերային կտրված բոլոր մասերի ցանկը.

• հետևի ափսե (mdf 4 մմ) x1
• բազային ափսե (mdf 4 մմ) x1
• ճակատային ափսե (mdf 4 մմ) x1
• կողային ափսե_փոս չկա (mdf 4 մմ) x1
• կողային ափսեի_փոս (mdf 4 մմ) x1
• arduino ափսե (mdf 4 մմ) x1
• ափսե ուղղահայաց ամրացման համար (mdf 4 մմ) x1
• միակցիչ ափսե (mdf 4 մմ) x1
• ափսե անիվի գլխարկի համար (mdf 4 մմ) x2
• ափսե անիվի համար (mdf 4 մմ) x2
• վերին ափսե (plexiglass 4 մմ) x1
• բացման ափսե (mdf 4 մմ) x1
• կրող կրող (3D տպագիր) x2
• գլխարկ անիվ (3D տպագիր) x2
• ձագար (3D տպագիր) x1
• ձագար ոտք (3D տպագիր) x2
• PIR կրող (3D տպագիր) x1
• անիվի կափարիչի խրոցը (3D տպագիր) x2
• անիվ (3D տպագիր) x2

Քայլ 4. Լազերային կտրման տեխնիկական գծագրեր

Տուփի հավաքումը նախագծված է սոսինձի օգտագործումից խուսափելու համար: Սա թույլ է տալիս իրականացնել ավելի մաքուր աշխատանք և, անհրաժեշտության դեպքում, ապամոնտաժվել որոշ խնդիրների լուծման համար:

Մասնավորապես, հավաքումը կատարվում է պտուտակների և ընկույզների միջոցով: Properիշտ երկրաչափության փոսում մի կողմից պտուտակ, իսկ մյուս կողմից ընկույզ, միանգամայն տեղավորվում են, որպեսզի ամուր կապ ունենան բոլոր mdf սալերի միջև: Մասնավորապես, ինչ վերաբերում է տարբեր ափսեներին.

• Կողային ափսեն ունի անցք, որը տեղադրված է մալուխի միջով անցնելու համար, որպեսզի կապ ունենա Arduino- ի և համակարգչի միջև:
• Alակատի ափսեն ունի 2 բացվածք: Ամենացածրը նախատեսված է օգտագործել այն դեպքում, երբ անձը պետք է վերցնի այն բաժակը, որտեղ հաբը բաժանվել է: Մյուսը օգտագործվում է, երբ լիցքավորման ժամանակն է: Կոնկրետ այս իրավիճակում կա խրոցակ (տե՛ս ավելի ուշ դիզայնը), որը կարող է փակել անիվի կափարիչի բացվածքը ներքևից: Այս կափարիչի տեղադրումը իսկապես կատարվում է այս երկրորդ բացվածքի շահագործմամբ: Խրոցը տեղադրվելուց հետո, օգտագործելով կոճակները կամ հավելվածը, անձը կարող է թույլ տալ, որ անիվը պտտվի միաժամանակ և յուրաքանչյուր հատվածում հաբ տեղադրի:
• Հենակետը տեղադրված է ռելսերի ուղղահայաց հենարան ունենալու համար, որտեղ անիվը և կափարիչը տեղադրված են այնպես, որ ունենան ավելի հուսալի և թունդ կառուցվածք:
• Բացման ափսեը նախագծված է այնպես, ինչպես բառն է ասում `օգտագործողի կողմից լիցքավորման մեխանիզմը հեշտացնելու համար
• Վերին սալիկը, ինչպես երևում է նկարից, պատրաստված է պլեքսիգլասով, որպեսզի դրսից հնարավորություն տա տեսնելու, թե ինչ է կատարվում ներսում:

Մնացած բոլոր ափսեները հատուկ նպատակներ չունեն, դրանք նախագծված են այնպես, որ բոլոր մասերը կատարյալ համապատասխանեն միմյանց: Որոշ մասեր կարող են ներկայացնել տարբեր չափսերով և երկրաչափությամբ որոշակի անցքեր, որպեսզի թույլ տան բոլոր էլեկտրոնային իրերը (օրինակ ՝ Arduino- ն և շարժիչները) կամ 3d տպված իրերը (ինչպես ձագարը և PIR պահողը) պետք է միացված լինեն պատշաճ կերպով:

Քայլ 5. Քայլ 5. CAD լազերային կտրված մասերի համար

Քայլ 6: Տեխնիկական գծագրեր 3D տպագրության համար

3D տպագիր մասերն իրականացվում են Ultimakers 2 և Prusa iMK տպիչների միջոցով, որոնք առկա են համալսարանի Fablab լաբորատորիայում: Նրանք նման են այն առումով, որ երկուսն էլ օգտագործում են նույն նյութը, որը PLA- ն է (այն, ինչ օգտագործվում է մեր տպագրված բոլոր մասերի համար) և ունեն վարդակի նույն հարթությունը: Մասնավորապես, Պրուսայի աշխատանքը ավելի բարակ թելերով ավելի հարմարավետ է շարժական ափսեի շնորհիվ (սոսինձ օգտագործելու կարիք չկա) և սենսորի շնորհիվ, որը փոխհատուցում է հիմքի ափսեի ոչ հարթ մակերեսը:

Բոլոր 3D տպագիր մասերը կատարվում են թողնելով ստանդարտ պարամետրերը, եթե անիվի դեպքում, որտեղ 80% լցված նյութի խտություն է օգտագործվում, ավելի կոշտ լիսեռ ունենալու համար: Մասնավորապես, առաջին փորձի դեպքում լցված նյութի խտությունը 20% մնացել է որպես ստանդարտ պարամետր ՝ առանց սխալը նկատելու: Տպագրության վերջում անիվը կատարյալ հասկացվեց, բայց առանցքն անմիջապես կոտրվեց: Անիվը նորից հետ չտպագրելու համար, քանի որ դա բավականին երկար ժամանակ է պահանջում, մենք որոշեցինք գնալ ավելի խելացի լուծման: Մենք որոշեցինք պարզապես լիսեռը վերատպել հիմքով, որը ամրացվելու էր անիվի վրա ՝ 4 լրացուցիչ անցքերով, ինչպես դա կերևա նկարներում:

Այստեղ կհետևի յուրաքանչյուր բաղադրիչի առանձին նկարագրությանը.

• Կրող ամրակ. Այս բաղադրիչն իրականացվում է առանցքակալը պատշաճ դիրքում պահելու և ամրացնելու համար: Առանցքակալը, իրոք, իրականացվում է առանցքակալի տրամագծի ճշգրիտ չափսերով կենտրոնացված անցքով, որպեսզի ունենա շատ ճշգրիտ կապ: 2 թևերը նախատեսված են միայն բաղադրիչի պատշաճ ամրացում ափսեի վրա: Պետք է նշել, որ առանցքակալն օգտագործվում է այնպես, որ պահի ղեկի առանցքը, որն այլապես կարող էր թեքվել:
• Անիվ. 3D տպագրությունը ներկայացնում է մեր նախագծի գրեթե առանցքը: Այն նախագծված է այնպես, որ հնարավորինս մեծ լինի, որպեսզի պահի առավելագույն քանակությամբ դեղահատեր, բայց միևնույն ժամանակ մնա թեթև և հեշտ շարժվի շարժիչներով: Ավելին, այն նախագծված է շուրջբոլորը հարթ եզրերով, որպեսզի դեղահաբերը խրված չլինեն: Այն ունի հատկապես 14 բաժին, որտեղ հնարավոր է հաբեր հատկացնել: Կենտրոնական մասը, ինչպես նաև յուրաքանչյուր հատվածի միջև ընկած սահմանը, դատարկվել է, որպեսզի անիվը հնարավորինս թեթև լինի: Այնուհետև կա 6,4 մմ տրամագծով և 30 մմ երկարությամբ լիսեռ, որը կարող է կատարելապես տեղավորվել մյուս կողմի առանցքի մեջ: Վերջապես, շարժիչի հետ ամուր կապ է ձեռք բերվում մի լիսեռ միացնողի միջոցով, որը մի կողմից միացված է անիվի հետ 4 անցքերով, որոնք երևում են նկարում, իսկ մյուս կողմից `հետընթաց շարժիչով:
• Անիվի կափարիչ. Անիվի կափարիչը նախագծված է այնպես, որ անիվի ներսում գտնվող դեղահատերը չեն կարող դուրս գալ դրանից, եթե չհասնեն անիվի ներքևի բաց հատվածին: Ավելին, գլխարկը կարող է պաշտպանել անիվը արտաքին միջավայրից ՝ ապահովելով պատշաճ պահեստավորում: Նրա տրամագիծը մի փոքր ավելի մեծ է, քան անիվը և ունի 2 հիմնական բացվածք: Ստորին հատվածը նախատեսված է դեղահաբը բաց թողնելու համար, իսկ վերևում ՝ նախկինում նկարագրված լիցքավորման մեխանիզմի համար: Կենտրոնի հիմնական անցքը անիվի լիսեռը թույլ տալու համար է, իսկ մնացած 6 անցքերը օգտագործվում են ափսեի և առանցքակալի հետ միացման համար: Բացի այդ, ներքևի մասում առկա է 2 անցք, որտեղ տեղադրված են 2 փոքր մագնիսներ: Ինչպես մանրամասնվեց հետո, դրանք նախատեսված կլինեն խրոցակի հետ ամուր կապ ունենալու համար:
• Ձագար. Ձագարի գաղափարը, ինչպես կարելի է հստակ կռահել, հավաքել է անիվից ընկած դեղահատերը և դրանք հավաքել ներքևի բաժակի մեջ: Մասնավորապես տպագրության համար այն բաժանվել է 2 տարբեր աստիճանների: Կա ձագարի մարմինը, այնուհետև 2 ոտնաչափ, որոնք տպագրվել են իրարից, հակառակ դեպքում տպագրությունը ենթադրում էր չափազանց շատ հենարաններ: Վերջնական հավաքման համար 2 մասերը պետք է սոսնձվեն միասին:
• PIR կրող. Դրա գործառույթն է PIR- ը պատշաճ դիրքում պահել: Այն պատի մեջ ունի քառակուսի անցք, որպեսզի թույլ տա մալուխներն անցնել միջով և 2 ձեռքով `առանց մշտական հոդի պահելու PIR- ը:
• Խրոց. Այս փոքրիկ բաղադրիչը նախագծված է այնպես, որ հեշտացնի լիցքավորման մեխանիզմը: Ինչպես արդեն նշվեց, երբ լիցքավորման ժամանակն է, անիվի կափարիչի ներքևը պետք է փակվի խրոցակով, այլապես լիցքավորման ընթացքում դեղահատերը վայր կընկնեն: Գլխարկի հետ կապը հեշտացնելու համար առկա է 2 փոքր անցք և երկու մագնիս: Այս կերպ գլխարկի հետ կապը ամուր է և օգտագործողի համար հարմար: Այն կարող է տեղադրվել դիրքում և հեռացվել շատ հեշտ առաջադրանքով:

Քայլ 7: Քայլ 7: CAD 3D տպագիր մասերի համար

Քայլ 8: Քայլ 8. Վերջնական CAD հավաքում

Քայլ 9. Անհատական բաղադրիչների թեստեր

Մի քանի անհատական թեստեր են իրականացվել նախքան էլեկտրոնիկայի բոլոր բաղադրիչների միացումը: Մասնավորապես, տեսանյութերը ներկայացնում են թեստեր բաշխման և լիցքավորման մեխանիզմի, կոճակի գործարկման, լուսադիոդային թեստերի ահազանգի համար:

Քայլ 10: Վերջնական ժողով

Հավաքի առաջին մասը նվիրված է ռոբոտի կառուցվածքային մասի տեղադրմանը: Հիմնական ափսեի վրա տեղադրվել են 2 կողային սալերը և առջևի ափսեը, իսկ ձագարը ամրացվել է: Մինչդեռ յուրաքանչյուր անիվ լիսեռի կցորդիչի միջոցով միացված էր իր սլացիկ շարժիչին, այնուհետև ամրացվում էր գլխարկով: Դրանից հետո անիվի կափարիչի համակարգը տեղադրվել է անմիջապես ռոբոտի վրա: Այս պահին ռոբոտի վրա տեղադրվեցին էլեկտրոնային բաղադրիչները: Ի վերջո, մնացած թիթեղները հավաքվեցին `նախագիծն ավարտին հասցնելու համար:

Քայլ 11. Arduino- ի բաղադրիչների միացում

Քայլ 12: Flowրագրի սխեման

Հետևյալ հոսքի աղյուսակը ցույց է տալիս մեր գրած ծրագրի տրամաբանությունը մեկ անիվի համար:

Քայլ 13: mingրագրավորում

Քայլ 14: Ռոբոտ-սմարթֆոնի հավելվածի միացում

Ինչպես արդեն ասվեց, ռոբոտի հետ կապն ապահովվում է սմարթֆոնի հավելվածի միջոցով, որը միացված է bluetooth մոդուլի միջոցով ռոբոտին: Հետևյալ պատկերները ներկայացնում են հավելվածի աշխատանքը: Առաջինը ներկայացնում է հավելվածի պատկերակը, իսկ երկրորդը և երրորդը `համապատասխանաբար ձեռքով բաշխման մեխանիզմին և կարգավորման ժամանակի ընտրացանկին: Վերջին դեպքում, բաշխման մեխանիզմը կատարվում է ինքնաբերաբար `օգտագործողի կողմից ընտրված ժամին:

Այս ծրագիրը կառուցվել է Մասաչուսեթսի տեխնոլոգիական ինստիտուտի հավելվածների գյուտարարի վրա (ai2.appinventor.mit.edu/?locale=en#6211792079552512):