DISPENSADOR AUTOMÁTICO DE PÍLDORAS: 14 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

Este es un robot dispensador de píldoras capaz de proporcionar al paciente la cantidad y el tipo correctos de píldoras de medicamentos. La dosificación de la píldora se realiza automáticamente a la hora correcta del día, precedida de una alarma. Cuando está vacía, el usuario puede rellenar fácilmente la máquina. El mecanismo de dispensación y recarga se controla mediante una aplicación conectada vía Bluetooth al robot y mediante dos botones.

Proyecto Bruface Mecatronics Grupo 2

Miembros del equipo: Federico ghezzi

Andrea Molino

Giulia Ietro

Mohammad Fakih

Mouhamad Lakkis

Paso 1: lista de compras

• Adafruit Motor Shield v2.3 (kit de montaje) - Motor / Stepper / Servo Shield para Arduino
• Sensor de temperatura de humedad kwmobile
• AZDelivery Carte para Arduino PCM2704 KY-006 Buzzer Pasivo
• AZDelivery Reloj en tiempo real, RTC DS3231 I2C, Rasperry Pi
• 2. 28byj de 48 DC 5 V 4 Fase de fil de 5 Micro Step con módulo ULN2003 para Arduino
• AZDelivery Prototypage Prototype Shield para Arduino UNO R3
• AZEntrega PAQUET HD44780 LCD 1602, 2X16 caracteres + l'interface I2C
• OfficeTree® 20 Mini imanes OfficeTree® 20 6x2 mm
• ACOPLADOR DE EJE POLOLU-1203 UNIVERSAL MOUNTIBG HUB
• Cable de puente macho a hembra de 40 pines de 30 cm
• Placa de pruebas sin soldadura - 830 agujeros
• USB 2.0 A - B M / M 1.80M
• Sensor de movimiento Pir para Arduino
• Juego de cables de puente de placa de pruebas AWG de un pin
• R18-25b Interruptor pulsador 1p Apagado- (encendido)
• L-793id LED 8 mm rojo difuso 20 mcd
• L-793gd LED 8mm Verde Difuso 20mcd
• 2 x Poussoir Mtallique Carr + Avec Capuchon Bleu
• Interruptor táctil 6x6mm
• 2 charn 70x40 mm
• plast greep ingenio 64 mm
• pomo de aluminio 12 mm
• ultragel 3gr
• 50 nagels 2x35
• Luz de fondo LCD rgb
• 2 rodamientos de bolas eje de 6,4 mm
• 2 hojas de mdf completas para corte por láser
• 1 pieza de plexiglás para corte por láser
• 1 potenciómetro
• Arduino uno

Paso 2: Consejos técnicos sobre la elección de los componentes

Los mecanismos de dispensación y recarga requieren una gran precisión y pequeños movimientos de las ruedas que contienen las pastillas. Por este motivo, decidimos utilizar dos motores paso a paso.

Los motores paso a paso son estables, pueden impulsar una amplia gama de cargas de fricción e inercia, no necesitan retroalimentación. El motor también es un transductor de posición: no se requieren sensores de posición y velocidad. Además, tienen una excelente repetibilidad y regresan a la misma ubicación con precisión.

Un motor Shield impulsa los dos motores paso a paso. Contiene 4 H-Bridge que permiten controlar tanto la dirección como la velocidad de los motores. Usando un escudo de motor, aumentamos el número de pines libres.

Para asegurarse de que las pastillas estén siempre en buenas condiciones, unos sensores de humedad y temperatura miden constantemente la temperatura y la humedad dentro del dispensador.

Para notificar al usuario que es hora de tomar su terapia, construimos una alarma con un Zumbador y un Reloj en Tiempo Real. El módulo RTC funciona con una batería y puede realizar un seguimiento del tiempo incluso si reprogramamos el microcontrolador o desconectamos la alimentación principal.

Dos botones y una pantalla de cristal líquido RGB permiten al usuario interactuar con el dispensador. El usuario también puede configurar su terapia y el tiempo de dispensación a través de una aplicación para smarphone. Puede vincular su dispositivo personal a través de una conexión Bluetooth (un módulo Bluetooth está conectado a Arduino).

Un sensor PIR detecta un movimiento si el usuario toma su medicamento y da una retroalimentación del correcto funcionamiento del dispensador. Debido a su gran sensibilidad y su amplio rango de detección, se obstaculiza intencionalmente en algunas direcciones para evitar mediciones inútiles.

Paso 3: pieza de fabricación

A continuación, se proporciona una lista detallada de las piezas que se producen con una impresora 3D o con un cortador láser. Todas las dimensiones y aspectos geométricos se eligen para tener una combinación adecuada entre todas las partes con conexiones fuertes, así como un diseño atractivo.

Sin embargo, las dimensiones y el aspecto geométrico se pueden cambiar de acuerdo con los diferentes propósitos. En las siguientes secciones es posible encontrar el CAD de todos los componentes enumerados aquí.

En particular, la idea inicial del proyecto era crear un dispensador de píldoras con más ruedas para dispensar la mayor cantidad y la mayor variedad de píldoras. Para el alcance del curso, limitamos nuestra atención solo a 2 de ellos, pero con pocas modificaciones en el diseño, se pueden agregar más ruedas y alcanzar la meta. Por eso te damos la posibilidad de modificar libremente nuestro diseño para que, en caso de que te guste, puedas cambiarlo y adaptarlo a cualquier gusto personal.

Aquí está la lista de todas las piezas impresas en 3D y cortadas con láser con el grosor entre paréntesis:

• placa trasera (mdf 4 mm) x1
• placa base (mdf 4 mm) x1
• placa frontal (mdf 4 mm) x1
• placa lateral_sin agujero (mdf 4 mm) x1
• orificio_placa lateral (mdf 4 mm) x1
• placa arduino (mdf 4 mm) x1
• placa para sostenido vertical (mdf 4 mm) x1
• placa de conexión (mdf 4 mm) x1
• placa para la tapa de la rueda (mdf 4 mm) x2
• placa para la rueda (mdf 4 mm) x2
• placa superior (plexiglás 4 mm) x1
• placa de apertura (mdf 4 mm) x1
• soporte de rodamiento (impreso en 3d) x2
• rueda de tapa (impresa en 3d) x2
• embudo (impreso en 3d) x1
• pie de embudo (impreso en 3d) x2
• Soporte PIR (impreso en 3d) x1
• enchufe para la tapa de la rueda (impreso en 3d) x2
• rueda (impresa en 3d) x2

Paso 4: Dibujos técnicos para corte por láser

El montaje de la caja está diseñado para evitar el uso de pegamento. Esto permite realizar un trabajo más limpio y, si es necesario, se puede realizar el desmontaje para solucionar algunos problemas.

En particular, el montaje se realiza mediante tornillos y tuercas. En un orificio de geometría adecuada, un perno de un lado y una tuerca del otro lado, encajan perfectamente para tener una conexión fuerte entre todas las placas de mdf. En particular en lo que respecta a las distintas placas:

• La placa lateral tiene un orificio colocado para dejar pasar el cable para tener una conexión entre el Arduino y la computadora.
• La placa frontal tiene 2 aberturas. El más bajo está destinado a ser utilizado cuando la persona tenga que tomar el vaso donde se ha dispensado la pastilla. El otro se usa cuando llega el momento de rellenar. En esta situación particular, hay un tapón (ver más adelante el diseño) que puede cerrar la apertura en la tapa de la rueda desde abajo. De hecho, el posicionamiento de este tapón se realiza aprovechando esta segunda abertura. Una vez que el enchufe está colocado, usando los botones o la aplicación, la persona puede dejar que la rueda gire una sección a la vez y colocar una pastilla en cada sección.
• La placa de soporte se coloca para tener un soporte vertical para los rieles donde se colocan la rueda y la tapa para tener una estructura más confiable y rígida.
• La placa de apertura está diseñada como dice la palabra para facilitar el mecanismo de recarga por parte del usuario.
• La placa superior, como se puede ver en la imagen, está realizada en plexiglás para permitir desde el exterior la visión de lo que ocurre en el interior.

Todas las demás placas no tienen propósitos especiales, están diseñadas para permitir que todas las partes coincidan perfectamente, algunas partes pueden presentar orificios particulares con diferente dimensión y geometría para dejar pasar todas las cosas electrónicas (como Arduino y motores) o las cosas impresas en 3D (como el embudo y el soporte PIR) para conectarse de manera adecuada.

Paso 5: Paso 5: CAD para las piezas cortadas con láser

Paso 6: Dibujos técnicos para impresión 3D

Las piezas impresas en 3D se realizan utilizando las impresoras Ultimakers 2 y Prusa iMK disponibles en el laboratorio Fablab de la Universidad. Son similares en el sentido de que ambos usan el mismo material que es el PLA (el que se usa para todas nuestras piezas impresas) y tienen la misma dimensión de la boquilla. En particular, las Prusa trabajan con un filamento más delgado, son más fáciles de usar gracias a la placa extraíble (no es necesario usar el pegamento) y al sensor que compensa la superficie no plana de la placa base.

Todas las piezas impresas en 3D se realizan dejando los ajustes estándar a menos que se trate de la rueda en la que se utiliza una densidad de material de relleno del 80% para tener un eje más rígido. En particular, en el primer intento, se dejó una densidad de material de relleno del 20% como configuración estándar sin notar el error. Al final de la impresión, la rueda se realizó perfectamente pero el eje se rompió de inmediato. Para no volver a imprimir la rueda, dado que lleva bastante tiempo, decidimos buscar una solución más inteligente. Decidimos simplemente reimprimir el eje con una base que se fijaría a la rueda con 4 agujeros adicionales como se verá en las figuras.

A continuación, encontrará una descripción particular de cada componente:

• Soporte de cojinete: este componente se realiza para sujetar y apoyar el cojinete en una posición adecuada. De hecho, el soporte del cojinete se realiza con un orificio centrado con la dimensión exacta del diámetro del cojinete para tener una conexión muy precisa. Las 2 alas están destinadas solo a tener una correcta fijación del componente en la placa. Cabe señalar que el rodamiento se utiliza para sostener el eje de la rueda que, de lo contrario, podría doblarse.
• Rueda: Los impresos en 3D representan casi el núcleo de nuestro proyecto. Está diseñado de manera que sea lo más grande posible para contener la máxima cantidad de píldoras, pero al mismo tiempo sigue siendo liviano y fácil de manejar por los motores. Además, se ha diseñado con bordes lisos alrededor para que las pastillas no se atasquen. Tiene en particular 14 secciones donde es posible asignar las píldoras. La parte central, así como el borde entre cada sección, se ha vaciado para que la rueda sea lo más ligera posible. Luego hay un eje de 6,4 mm de diámetro y 30 mm de largo que puede encajar perfectamente en el rodamiento del otro lado. Finalmente se consigue una fuerte conexión con el motor mediante un acoplador de eje conectado por un lado con la rueda por los 4 orificios que se pueden ver en la imagen y por el otro lado con el motor paso a paso.
• Tapa de la rueda: La tapa de la rueda está diseñada de tal manera que las pastillas una vez dentro de la rueda no pueden salir de ella a menos que alcancen la sección abierta en la parte inferior de la rueda. Además, la tapa puede proteger la rueda del entorno exterior asegurando un almacenamiento adecuado. Su diámetro es ligeramente mayor que el de la rueda y tiene 2 aberturas principales. El de abajo está destinado a liberar la pastilla mientras que el de arriba se utiliza para el mecanismo de recarga detallado anteriormente. El agujero principal en el centro es para dejar pasar el eje de la rueda y los 6 agujeros restantes se utilizan para la conexión con la placa y el cojinete. Además, en la parte inferior, hay 2 orificios donde se colocan 2 pequeños imanes. Como se detalla a continuación, estos estarán destinados a tener una fuerte conexión con el enchufe.
• Embudo: La idea del embudo, como se adivina claramente, es recoger las pastillas que caen de la rueda y recogerlas en el vaso del fondo. En particular para su impresión, se ha dividido en 2 etapas diferentes. Está el cuerpo del embudo y luego 2 pies que se han impreso aparte, de lo contrario la impresión habría implicado demasiados apoyos. Para el montaje final, las 2 partes deben pegarse entre sí.
• Soporte PIR: su función es mantener el PIR en una posición adecuada. Tiene un orificio cuadrado en la pared para dejar pasar los cables y 2 brazos para sujetar el PIR sin unión permanente.
• Enchufe: este pequeño componente ha sido diseñado para facilitar el mecanismo de recarga. Como se mencionó anteriormente, una vez que llega el momento de rellenar, la parte inferior de la tapa de la rueda debe cerrarse con el tapón, de lo contrario, las píldoras durante el rellenado se caerían. Para facilitar su conexión con el tapón están presentes 2 pequeños orificios y dos imanes. De esta manera, el vínculo con la tapa es fuerte y fácil de usar. Se puede colocar y quitar con una tarea muy sencilla.

Paso 7: Paso 7: CAD para piezas impresas en 3D

Paso 8: Paso 8: Ensamblaje CAD final

Paso 9: pruebas para componentes individuales

Se han realizado varias pruebas individuales antes de conectar todos los componentes electrónicos, en particular, los videos representan las pruebas para el mecanismo de dispensación y recarga, para el funcionamiento del botón, para la alarma para la prueba de leds.

Paso 10: Montaje final

La primera parte del montaje se ha dedicado al montaje de la parte estructural del robot. Sobre la placa base se han colocado las 2 placas laterales y la placa frontal y se ha fijado el embudo. Mientras tanto, cada rueda se unió a su motor paso a paso por medio del acoplador del eje y luego se montó con su tapa. Posteriormente, el sistema de tapa de rueda se ha montado directamente en el robot. En este punto, los componentes electrónicos se colocaron en el robot. Finalmente, se ensamblaron las placas restantes para completar el proyecto.

Paso 11: cableado de componentes a Arduino

Paso 12: Diagrama de flujo del programa

El siguiente diagrama de flujo muestra la lógica del programa que escribimos, para una rueda.

Paso 13: Programación

Paso 14: Conexión de la aplicación Robot-Smartphone

Como ya se dijo, la comunicación con el robot está asegurada por una aplicación de teléfono inteligente conectada a través de un módulo bluetooth al robot. Las siguientes imágenes representan el funcionamiento de la aplicación. El primero representa el icono de la aplicación, mientras que el segundo y el tercero se ocupan del mecanismo de dispensación manual y del menú de configuración del tiempo, respectivamente. En este último caso, el mecanismo de dispensación se realiza automáticamente a la hora seleccionada por el usuario.

Esta aplicación se creó en el Inventor de la aplicación del Instituto de Tecnología de Massachusetts (ai2.appinventor.mit.edu/?locale=en#6211792079552512).