家用智能藥盒
作者：余宗澤 肖 軒 周 冉 機(jī)械工程系
指導(dǎo)老師：索雙富 機(jī)械工程系
關(guān)鍵詞：智能 藥盒
摘要
該家用智能藥盒可實(shí)現(xiàn)藥物自動分裝、按時提醒服藥、送藥等功能，主要應(yīng)用場景為輔助獨(dú)居老人按時按量服藥。其主要分為分藥機(jī)構(gòu)，儲藥機(jī)構(gòu)以及控制系統(tǒng)。
機(jī)械結(jié)構(gòu)
藥盒主要包括分藥機(jī)構(gòu)、藥盒單元、藥盒推出機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)平臺、升降臺和底座。其工作流程為：裝藥時，藥盒的分藥機(jī)構(gòu)將藥物以合理的速度分離，并落入下方藥盒單元中。隨后，可設(shè)定用藥的時間和種類。到用藥時間時，旋轉(zhuǎn)平臺使正確的藥盒單元對準(zhǔn)出口方向，升降臺則將藥盒推出機(jī)構(gòu)升至與正確儲藥盒對應(yīng)處。最后，推出機(jī)構(gòu)將藥盒推出。收回藥盒時，則使用推出機(jī)構(gòu)頭部的磁鐵吸住藥盒，推出機(jī)構(gòu)后退，將其吸回。
圖1 系統(tǒng)原理圖
分藥機(jī)構(gòu)采用曲柄電機(jī)搖動上方的進(jìn)藥斗，使藥物緩緩落入下方通道，且不會堵住通道入口；通道內(nèi)設(shè)計(jì)推送機(jī)構(gòu)，使用電機(jī)驅(qū)動螺旋推力線旋轉(zhuǎn)，藥物掉入螺旋推力線中，被一一分離，并隨著推力線旋轉(zhuǎn)而被推向前方，最終落入下方的藥盒單元中。
圖2 分藥機(jī)構(gòu)原理圖
藥盒單元由多組藥盒組合而成，安放在旋轉(zhuǎn)平臺上。旋轉(zhuǎn)平臺可由電機(jī)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，使不同的藥盒組對準(zhǔn)推出機(jī)構(gòu)。藥盒推出機(jī)構(gòu)主要由直線電機(jī)和磁鐵構(gòu)成，可以與藥盒上的貼片相吸，將前方藥盒推出和收回。同時，推出機(jī)構(gòu)安裝在升降臺上，因此其可以對準(zhǔn)不同高度的藥盒。
電路與控制
智能家用藥盒采用樹莓派作為處理器，可以較為簡單地實(shí)現(xiàn)觸摸屏交互功能。其還采用了直流電機(jī)驅(qū)動分裝振動、螺旋線旋轉(zhuǎn)、藥盒旋轉(zhuǎn)和升降平臺運(yùn)動，使用直線電機(jī)驅(qū)動推出部分工作；使用光電對射傳感器測量旋轉(zhuǎn)平臺轉(zhuǎn)角，用計(jì)數(shù)傳感器記錄藥物分裝粒數(shù)；也采用了觸摸屏和喇叭實(shí)現(xiàn)交互功能。
圖3 控制系統(tǒng)原理圖
樣機(jī)制作
原理樣機(jī)目的是驗(yàn)證智能家居藥盒的可行性。其支架采用型材制作，安裝板則采用激光切割和3D打印等方式制作。該樣機(jī)可實(shí)現(xiàn)觸摸屏交互、設(shè)定用藥時間和種類、藥物自動分放、到時提醒和送藥等功能，完成了設(shè)計(jì)目標(biāo)。
圖4 原理樣機(jī)
