موزع الحبوب الأوتوماتيكي: 14 خطوة (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

هذا هو روبوت لتوزيع حبوب الدواء قادر على تزويد المريض بالكمية والنوع الصحيحين من حبوب الدواء. يتم تنفيذ جرعات حبوب منع الحمل تلقائيًا في الوقت الصحيح من اليوم ، مسبوقًا بجهاز إنذار. عندما تكون فارغة ، يتم إعادة تعبئة الجهاز بسهولة من قبل المستخدم. يتم التحكم في آلية الاستغناء وإعادة التعبئة عن طريق تطبيق متصل بالروبوت عن طريق البلوتوث وعن طريق زرين.

مجموعة مشروع Bruface Mechatronics Project 2

أعضاء الفريق: فيديريكو غزي

أندريا مولينو

جوليا إيترو

محمد فقيه

محمد لقيس

الخطوة 1: قائمة التسوق

• Adafruit Motor Shield v2.3 (مجموعة التجميع) - Motor / Stepper / Servo Shield لـ Arduino
• جهاز استشعار درجة حرارة الرطوبة Kwmobile
• AZDelivery Carte لـ Arduino PCM2704 KY-006 الجرس السلبي
• AZDelivery Real Time Clock ، RTC DS3231 I2C ، Rasperry Pi
• 2. 28byj من 48 DC 5 V 4 Phase من fil de 5 Micro Step مع وحدة ULN2003 لـ Arduino
• AZDelivery Prototypage Shield لـ Arduino UNO R3
• AZDelivery PAQUET HD44780 LCD 1602 ، 2X16 حرفًا + l'interface I2C
• OfficeTree® 20 مغناطيس صغير OfficeTree® 20 6x2 مم
• رمح كوبلر POLOLU-1203 UNIVERSAL MOUNTIBG HUB
• 40 دبابيس 30 سم ذكر إلى أنثى سلك توصيل معزز
• اللوح غير الملحوم - 830 ثقب
• USB 2.0 A - B M / M 1.80 م
• مستشعر حركة Pir لاردوينو
• مجموعة من الأسلاك الطائر AWG اللوح واحد دبوس
• مفتاح دفع R18-25b 1p إيقاف - (تشغيل)
• L-793id LED 8 مم أحمر منتشر 20mcd
• L-793gd LED 8 مم أخضر منتشر 20mcd
• 2 × بوسوير متاليك كار + أفيك كابوشون بلو
• مفتاح اللمس 6x6mm
• 2 تشارن 70x40 ملم
• جريب بلاست 64 مم
• مقبض المنيوم 12 مم
• ultragel 3gr
• 50 ناجل 2x35
• ضوء خلفي لشاشات الكريستال السائل RGB
• 2 كروي 6.4 مم رمح
• 2 ورقة ام دي اف كاملة للقطع بالليزر
• قطعة واحدة من زجاج شبكي للقطع بالليزر
• 1 مقياس الجهد
• اردوينو أونو

الخطوة 2: تلميحات فنية حول اختيار المكونات

تتطلب آليات التوزيع وإعادة التعبئة دقة كبيرة وحركات صغيرة للعجلات التي تحتوي على الحبوب. لهذا السبب ، قررنا استخدام محركين متدرجين.

Stepper Motors هي اسطبلات ، يمكنها قيادة مجموعة واسعة من الأحمال الاحتكاكية والقصور الذاتي ، ولا تحتاج إلى ملاحظات. المحرك هو أيضًا جهاز تتبع الموضع: لا يلزم وجود مستشعرات للموضع والسرعة. علاوة على ذلك ، لديهم قابلية تكرار ممتازة والعودة إلى نفس الموقع بدقة.

يقود درع المحرك محركي السائر. يحتوي على 4 H-Bridge التي تسمح بالتحكم في كل من اتجاه وسرعة المحركات. باستخدام درع المحرك ، نزيد عدد المسامير المجانية.

للتأكد من أن الحبوب دائمًا في حالة جيدة ، تقوم مستشعرات الرطوبة ودرجة الحرارة بقياس درجة الحرارة والرطوبة داخل الموزع بتكلفة عالية.

لإخطار المستخدم أن الوقت قد حان لأخذ علاجه ، قمنا ببناء منبه مع الجرس وساعة الوقت الحقيقي. تعمل وحدة RTC على بطارية ويمكنها تتبع الوقت حتى إذا قمنا بإعادة برمجة وحدة التحكم الدقيقة أو فصل الطاقة الرئيسية.

يسمح زران وشاشة عرض بلورية سائلة RGB للمستخدم بالتفاعل مع الموزع. يمكن للمستخدم أيضًا ضبط علاجه ووقت الاستغناء عن طريق تطبيق هاتف ذكي. يمكنه ربط جهازه الشخصي عبر اتصال Bluetooth (تم توصيل وحدة Bluetooth بـ Arduino).

يكتشف مستشعر PIR حركة إذا تناول المستخدم دوائه ويعطي ملاحظات عن العمل الصحيح للموزع. نظرًا لحساسيتها الكبيرة ونطاقها الواسع من الاكتشاف ، يتم إعاقتها عن قصد في بعض الاتجاهات لتجنب القياسات غير المجدية.

الخطوة 3: جزء التصنيع

في ما يلي ، يتم توفير قائمة مفصلة بالأجزاء التي تم إنتاجها بواسطة طابعة ثلاثية الأبعاد أو بواسطة قاطع الليزر. يتم اختيار جميع الأبعاد والجوانب الهندسية من أجل الحصول على مطابقة مناسبة بين جميع الأجزاء ذات الوصلات القوية بالإضافة إلى التصميم الجيد المظهر.

ومع ذلك ، يمكن تغيير الأبعاد والجوانب الهندسية وفقًا للأغراض المختلفة. في الأقسام التالية ، من الممكن العثور على CAD لجميع المكونات المدرجة هنا.

على وجه الخصوص ، كانت الفكرة الأولية للمشروع هي إنشاء موزع حبوب بمزيد من العجلات لتوزيع أكبر كمية وأكبر مجموعة متنوعة من الحبوب. بالنسبة لنطاق الدورة ، فقد قصرنا اهتمامنا على اثنتين منها فقط ، ولكن مع القليل من التعديل على التصميم ، يمكن إضافة المزيد من العجلات والوصول إلى الهدف. لهذا السبب نتيح لك إمكانية تعديل تصميمنا بحرية حتى تتمكن ، في حالة إعجابك ، من تغييره وتكييفه مع أي ذوق شخصي.

فيما يلي قائمة بجميع الأجزاء المطبوعة ثلاثية الأبعاد والمقطوعة بالليزر بالسماكة بين قوسين:

• اللوحة الخلفية (mdf 4 مم) x1
• لوحة القاعدة (mdf 4 مم) × 1
• لوحة أمامية (mdf 4 مم) × 1
• الصفيحة الجانبية: عدد الفتحات (mdf 4 مم) × 1
• الصفيحة الجانبية - الفتحة (mdf 4 مم) x1
• لوح اردوينو (mdf 4 مم) x1.2
• لوح للاستدامة الرأسية (mdf 4 مم) × 1
• لوحة الموصل (mdf 4 مم) × 1
• صفيحة لغطاء العجلة (mdf 4 مم) × 2
• لوحة للعجلة (mdf 4 مم) × 2
• صفيحة علوية (زجاج شبكي 4 مم) × 1
• لوحة الفتح (mdf 4 مم) × 1
• حامل محمل (طباعة ثلاثية الأبعاد) × 2
• عجلة الغطاء (طباعة ثلاثية الأبعاد) × 2
• قمع (طباعة ثلاثية الأبعاد) x1.0
• قمع القدم (طباعة ثلاثية الأبعاد) x2.5
• حامل PIR (طباعة ثلاثية الأبعاد) x1
• قابس لغطاء العجلة (طباعة ثلاثية الأبعاد) × 2
• عجلة (طباعة ثلاثية الأبعاد) × 2

الخطوة 4: الرسومات الفنية للقطع بالليزر

تم تصميم تجميع الصندوق لتجنب استخدام الغراء. هذا يسمح بتحقيق عمل أنظف ، وإذا لزم الأمر ، يمكن إجراء التفكيك لإصلاح بعض المشكلات.

على وجه الخصوص ، يتم التجميع عن طريق البراغي والصواميل. في ثقب بهندسة مناسبة ، ومسمار من جانب وجوز من الجانب الآخر ، يتناسب تمامًا من أجل الحصول على اتصال قوي بين جميع لوحات mdf. على وجه الخصوص فيما يتعلق باللوحات المختلفة:

• تحتوي اللوحة الجانبية على فتحة تم وضعها للسماح للكابل بالمرور بحيث يكون هناك اتصال بين Arduino والكمبيوتر.
• تحتوي اللوحة الأمامية على فتحتين. يُقصد باستخدام أدنى واحد عندما يتعين على الشخص أن يأخذ الكوب في مكان صرف حبوب منع الحمل. يتم استخدام الآخر عندما يحين وقت إعادة التعبئة. في هذه الحالة بالذات ، يوجد قابس (انظر لاحقًا التصميم) يمكنه إغلاق الفتحة الموجودة على غطاء العجلة من الأسفل. يتم تنفيذ وضع هذا الغطاء بالفعل من خلال استغلال هذه الفتحة الثانية. بمجرد وضع القابس ، باستخدام الأزرار أو التطبيق ، يمكن للشخص السماح للعجلة بتدوير قسم واحد في كل مرة ووضع حبة في كل قسم.
• يتم وضع لوحة الاستدامة من أجل الحصول على دعم رأسي للقضبان حيث يتم وضع العجلة والغطاء بحيث يكون لها هيكل أكثر موثوقية وصلابة.
• صُممت لوحة الفتح كما تقول الكلمة من أجل تسهيل آلية إعادة التعبئة من قبل المستخدم
• اللوحة العلوية ، كما يتضح من الصورة ، مصنوعة من زجاج شبكي من أجل تمكين الرؤية الخارجية لما يحدث بالداخل.

جميع اللوحات الأخرى ليس لها أغراض خاصة ، فهي مصممة لتمكين جميع الأجزاء من التوافق تمامًا مع بعضها البعض يمكن أن تقدم بعض الأجزاء ثقوبًا معينة بأبعاد وهندسة مختلفة للسماح لجميع العناصر الإلكترونية (مثل Arduino والمحركات) أو المواد المطبوعة ثلاثية الأبعاد (مثل القمع وحامل PIR) ليتم توصيلها بطريقة مناسبة.

الخطوة 5: الخطوة 5: CAD للأجزاء المقطوعة بالليزر

الخطوة 6: الرسومات الفنية للطباعة ثلاثية الأبعاد

يتم تنفيذ الأجزاء المطبوعة ثلاثية الأبعاد باستخدام طابعات Ultimakers 2 و Prusa iMK المتوفرة في مختبر Fablab بالجامعة. إنها متشابهة بمعنى أنها تستخدم نفس المادة التي هي PLA (تلك المستخدمة لجميع الأجزاء المطبوعة لدينا) ولها نفس أبعاد الفوهة. على وجه الخصوص ، فإن عمل Prusa مع خيوط أرق ، يكون أكثر سهولة في الاستخدام بفضل اللوحة القابلة للإزالة (لا حاجة لاستخدام الغراء) والمستشعر الذي يعوض السطح غير المسطح للوحة القاعدة.

تتحقق جميع الأجزاء المطبوعة ثلاثية الأبعاد مع ترك الإعدادات القياسية ما لم تكن للعجلة حيث يتم استخدام كثافة مادة الحشو بنسبة 80 ٪ من أجل الحصول على عمود أكثر صلابة. على وجه الخصوص في المحاولة الأولى ، تم ترك كثافة مادة الملء بنسبة 20 ٪ كإعداد قياسي دون ملاحظة الخطأ. في نهاية الطباعة ، تحققت العجلة تمامًا ولكن العمود انكسر على الفور. من أجل عدم إعادة طباعة العجلة مرة أخرى ، نظرًا لأن الأمر يستغرق وقتًا طويلاً جدًا ، قررنا البحث عن حل أكثر ذكاءً. قررنا فقط إعادة طباعة العمود بقاعدة يتم تثبيتها على العجلة مع 4 ثقوب إضافية كما سيظهر في الأشكال.

فيما يلي وصف خاص لكل مكون:

• حامل المحمل: يتم تحقيق هذا المكون من أجل تثبيت ودعم المحمل في الوضع المناسب. يتم تحقيق حامل المحمل بالفعل بفتحة مركزية ذات أبعاد دقيقة لقطر المحمل وذلك للحصول على اتصال دقيق للغاية. يهدف الجناحان فقط إلى تثبيت المكون بشكل صحيح على اللوحة. يجب ملاحظة أن المحمل يستخدم للحفاظ على عمود العجلة الذي يمكن أن ينحني لولا ذلك.
• العجلة: تمثل الطباعة ثلاثية الأبعاد جوهر مشروعنا تقريبًا. إنه مصمم بطريقة تجعله كبيرًا بقدر الإمكان بحيث يحتفظ بأكبر قدر ممكن من الحبوب ولكن في نفس الوقت يظل خفيفًا ويسهل تحريكه بواسطة المحركات. علاوة على ذلك ، فقد تم تصميمه بحواف ناعمة في كل مكان حتى لا تتعطل الحبوب. يحتوي على وجه الخصوص على 14 قسمًا حيث يمكن تخصيص الحبوب. تم إفراغ الجزء المركزي ، وكذلك الحد بين كل قسم ، من أجل ترك العجلة خفيفة قدر الإمكان. ثم هناك عمود قطره 6.4 مم وطوله 30 مم والذي يمكن أن يتناسب تمامًا مع المحمل على الجانب الآخر. أخيرًا ، يتم تحقيق اتصال قوي بالمحرك من خلال قارنة التوصيل المحورية المتصلة من جانب واحد بالعجلة بواسطة الفتحات الأربعة التي يمكن رؤيتها في الصورة وعلى الجانب الآخر باستخدام محرك السائر.
• غطاء العجلة: تم تصميم غطاء العجلة بطريقة تمنع الحبوب بمجرد دخولها داخل العجلة من الخروج منها إلا إذا وصلت إلى القسم المفتوح أسفل العجلة. علاوة على ذلك ، يمكن للغطاء حماية العجلة من البيئة الخارجية لضمان التخزين المناسب. قطرها أكبر قليلاً من العجلة نفسها ولها فتحتان رئيسيتان. الهدف الموجود في الجزء السفلي هو إطلاق الحبة بينما يتم استخدام الحبة الموجودة في الأعلى لآلية إعادة التعبئة المفصلة مسبقًا. الثقب الرئيسي في المركز هو السماح لعمود العجلة بالمرور ويتم استخدام الفتحات الستة المتبقية للاتصال باللوحة والمحمل. بالإضافة إلى ذلك ، في الجانب السفلي ، يوجد فتحتان حيث يتم وضع مغناطيسين صغيرين. كما هو مفصل بعد ذلك ، سيكون الغرض منها هو الحصول على اتصال قوي بالمقبس.
• قمع: فكرة القمع ، كما يمكن تخمينها بوضوح ، هي جمع الحبوب المتساقطة من العجلة وتجميعها في الزجاج الموجود في الأسفل. خاصة بالنسبة للطباعة ، فقد تم تقسيمها إلى خطوتين مختلفتين. يوجد جسم القمع ثم قدمين تم طباعتهما بعيدًا ، وإلا فإن الطباعة ستعني ضمنيًا الكثير من الدعامات. للتجميع النهائي ، يجب لصق الجزأين معًا.
• حامل PIR: وظيفته هي تثبيت PIR في الوضع المناسب. يحتوي على فتحة مربعة في الحائط للسماح للكابلات بالمرور وذراعان لحمل PIR بدون وصلة دائمة.
• القابس: تم تصميم هذا المكون الصغير لتسهيل آلية إعادة التعبئة. كما ذكرنا سابقًا ، بمجرد أن يحين وقت إعادة الملء ، يجب إغلاق الجزء السفلي من غطاء العجلة بواسطة القابس ، وإلا ستسقط الحبوب أثناء إعادة التعبئة. لتسهيل توصيله بالغطاء ، يوجد فتحتان صغيرتان ومغناطيسان. بهذه الطريقة يكون الارتباط بالغطاء قويًا وسهل الاستخدام. يمكن وضعها في مكانها وإزالتها بمهمة سهلة للغاية.

الخطوة 7: الخطوة 7: CAD للأجزاء المطبوعة ثلاثية الأبعاد

الخطوة 8: الخطوة 8: تجميع CAD النهائي

الخطوة 9: اختبارات المكونات الفردية

تم إجراء العديد من الاختبارات الفردية قبل توصيل جميع المكونات الإلكترونية معًا ، وعلى وجه الخصوص ، تمثل مقاطع الفيديو اختبارات الاستغناء وآلية إعادة التعبئة ، لتشغيل الزر ، ولإنذار اختبار المصابيح.

الخطوة 10: التجميع النهائي

تم تخصيص الجزء الأول من التجميع لتركيب الجزء الهيكلي للروبوت. على لوحة القاعدة ، تم ضبط اللوحين الجانبيين واللوحة الأمامية وتم تثبيت القمع. في غضون ذلك ، تم ربط كل عجلة بمحركها المتدرج عن طريق مقرنة العمود ثم تم تثبيتها بغطائها. بعد ذلك ، تم تركيب نظام غطاء العجلة مباشرة على الروبوت. في هذه المرحلة ، تم تثبيت المكونات الإلكترونية على الروبوت. أخيرًا ، تم تجميع اللوحات المتبقية لإكمال المشروع.

الخطوة 11: توصيل مكونات الأسلاك إلى Arduino

الخطوة 12: مخطط انسيابي للبرنامج

يوضح المخطط الانسيابي التالي منطق البرنامج الذي كتبناه لعجلة واحدة.

الخطوة 13: البرمجة

الخطوة 14: اتصال تطبيق الروبوت - الهاتف الذكي

كما ذكرنا سابقًا ، يتم ضمان الاتصال بالروبوت عن طريق تطبيق هاتف ذكي متصل عبر وحدة بلوتوث بالروبوت. تمثل الصور التالية طريقة عمل التطبيق. الأول يمثل رمز التطبيق بينما يتعامل الثاني والثالث مع آلية الاستغناء اليدوي وقائمة وقت الإعداد على التوالي. في الحالة الأخيرة ، يتم تنفيذ آلية الاستغناء تلقائيًا في الوقت المحدد من قبل المستخدم.

تم بناء هذا التطبيق على معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا App Inventor (ai2.appinventor.mit.edu/؟locale=en#6211792079552512).