一款智能药箱的设计
作者：朱志鹏 蓝昌银 蒋贺平 赖兴
来源：《机电信息》2021年第28期
        摘 要：针对老年人因记忆力衰退而容易忘记吃药，以及因服用药物种类繁多导致药物容易混淆等问题，设计了一款适合老年人家用的智能药箱。药箱的机械结构按照空间位置分为3个部分——上层配药部分、中间传动部分、下层取药部分，分别实现配药、送药和取药功能。药箱内部一次可以放入6种药品。药箱的控制系统采用STM32F407核心板，使用C语言进行编程。利用各部分的协调运行，药箱在功能上实现了定时运行、自动配药、按需配药和定时提醒，且操作简单、运行高效，具有较高的实用性。
        关键词：智能药箱;自动配药;按需配药;定时提醒
        0 引言
        目前，老年人的健康状况不容乐观，早在2015年，我国失能、半失能老年人口就达到了约4 063万人，占老年人口的18.3%，老年人群慢性病患病率较高，约3/4的人患有一种及以上慢性病[1]。老年人用药存在的隐患主要有不按时服药、错服/漏服药和多次服药等[2]。针对这些情况，智能药箱随着时代的发展应运而生。
        目前主要有两类智能药箱：一类是家用药箱[3]，此种药箱的体型较大，主要有自动配
药、提醒吃药的功能，并可以通过手机与互联网数据同步;另一类是户外药箱，此类药箱较为轻便、易携带，但功能太单一，只有报时功能。多数药箱只是方便取药，功能较单一，而老人吃药的时间也不长，如果仅仅把其当作药箱也是一种负担[4]。因此，本文设计了一款新型智能药箱，它能够实现按时、按量提醒需要服药的人员去服用药物的功能，并且监护人可以通过手机端查看服药情况。如果没有按时服药，监护人可以远程提醒，这样可以避免因忘记服用药物而发生意外情况。
        1 设计方案
        本产品的系统整体模块如图1所示，各功能由机械传动、显示与参数输入、计数、语音及远程提醒等模块实现。
        （1）机械传动模块主要由机械结构和电机组成，按照空间结构可以分为3个部分，各部分按照指令在电机驱动下协调运行，以实现相应的功能。
        （2）显示与参数输入模块能让用户自定义使用本产品，以实现本产品的普遍适用性。用户可以通过液晶显示触摸屏选择服药种类（本产品设计了6个存药盒，最多支持选择6种），并设置所选药品所需服用数量和服药具体时间（支持设置每天服药不超过3次）。
        （3）计数模块是通过红外对射管检测来实现的，其原理是当红外对射管之间无遮挡时信号线一直为高电平，有遮挡时则为低电平。这样只需要检测信号线所连接开发板的GPIO口上电平信号，就能知道红外对射管是否有遮挡。整个药箱有两个用来计数的红外对射管，一个放置在上挡板的出药口下方，另一个放置在中挡板下方。
        （4）语音模块由小喇叭、驱动板和SD卡组成。驱动板能根据IO口的高低电平信息直接驱动小喇叭播放SD卡中的音频文件。当需要播放语音提醒时，通过开发板控制与驱动板连接的IO口上的高低电平来实现。
        （5）远程提醒模块主要通过STM32F407核心板上的ESP8622 Wi-Fi模块完成[5]，开发板联网，接入阿里云平台，并在手机上创建App程序，向监护人实时显示设备使用状态，实现远程监控的功能。
        药箱整体内部结构如图2所示。药箱未工作时，整体处于待机状态。当到达用户设置的服药时间后，药箱上层配药装置依靠步进电机18带动相应储药盒2转动到出药口。中间送药装置通过轮系将直流电机15的机械能转化为蜗杆14和锥齿轮的动能，通过蜗杆转动将蜗杆盒13中的药物运到分离盒5，当药物进入分离盒5时，通过锥齿轮啮合，将分离盒5中
的药品送至第二个出药口，从而进入到取药盒12中，如此完成一次取药工作。当系统检测到所有需要出药的药盒都完成出药工作之后，会自动播放语音以提醒用户服药，并在显示屏上显示出药成功。同时会用红外对射管检测用户是否把藥品取出来服用，若没有将药品取出，则过3 min之后重复播放一次语音提醒。若在规定时间内红外对射管仍未监测到抽屉打开，则红外对射管会将相应数据传给开发板，开发板再通过相应算法和ESP8622 Wi-Fi模块，利用网络将这一异常信息发送至监护人手机App，以此警告监护人，从而实现远程监控的功能。

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