一種智能送藥小車的設計研究

趙曉玉 李宇 朱新玉 李玲玲

摘 要： 為了滿足市場需求，幫助更多自理能力較低的病人服用藥品，研究并設計了一款多功能自動送藥小車。該小車綜合當今社會所現存的多種助老助殘服用藥品的機器的功能，彌補了各種機器的不足之處，具有結構簡單、操作方便、設計成本較低等特點。它主要由自動提醒及接水裝置和送藥系統兩部分組成，可以圓滿地完成輔助病人吃藥任務，具有極為廣闊的應用前景。

關鍵詞： 多功能;送藥小車;助老助殘;自動接水

1 設計背景及目的

當今社會，老年人、殘疾人等一些生活自理較困難的人在整個社會群體中占據重要的比例，他們的需求也越來越引起人們的重視。大多數病人在日常的生活中都需要經常服藥，然而對于行動不便且家屬又無法在身邊長期照料的病人，目前市場上尚未出現集多種功能于一體的智能服藥產品。基于此，我們團隊設計研制了智能送藥小車這樣一款產品，既方便了病人的日常服藥問題，又減輕了監護人員的看護負擔。該產品應用前景廣闊，可應用于獨居病人家庭、醫院、敬老院等場所。其操作簡單，使用方便，必然能為廣大人群帶來福音。

2 小車的組成及工作原理

（1）簡介。該小車的結構主要由自動接水及送藥兩部分組成。小車自身可以人為的提前設置好固定吃藥時間。通過此定時功能，當到達吃藥時間時，小車便會發出報警聲音，針對聽力不便的病人還裝有閃光燈裝置。此外，藥盒內置于小車里面，可以自由取出，以便病人外出攜帶，藥盒同樣具有定時提醒的功能。完成提醒過程后，小車將自動接水。接水過程結束后，病人可以通過手機上的藍牙程序自由地控制小車的行走路徑，使小車來到病人面前。同時，小車還可以根據相應設備自動行走尋找病人，方便對手機操縱不熟練的病人也能按時正常服藥。完成取藥過程后，小車將回到原地待機，等待下一次取藥動作。

（2）藥盒裝置。藥盒裝置位于機器內部，呈立方柱形式，中央部分為定時提醒裝置，四周分布多個空格，可裝多種藥物。其與手表原理類似，該裝置通過表面的三個按鍵可以人為地提前設定好吃藥時間以及吃藥次數，當到達調定時刻后，藥盒便會自動發出提醒聲音。此外，該藥盒也可自由取出，以便于病人外出攜帶。

（3）報警閃光燈裝置。報警閃光燈裝置由一個蜂鳴器和五個LED燈組成，安裝在小車外面，受藍牙模塊控制，可以人為提前設定好服藥時間。當病人需要服藥時，機器會通過蜂鳴器自動發出提醒聲音;針對聽力不便的病人，LED燈可以起到很好的提醒的作用，提醒病人及時服藥。

（4）自動接水及行走裝置。自動接水裝置置于小車上方位置，由小型飲水桶、舵機、水龍頭和水杯四部分組成，車頂部裝配小型飲水桶。當達到服藥時間，小車將通過舵機控制水龍頭旋轉一定角度，使水適量流入水杯中。小車底部裝有三個萬向球和兩個驅動輪，驅動輪動力源為兩個360度轉角舵機。此外，在小車前方下部對稱裝有兩個循跡模塊，中間裝備紅外避障裝置。通過此裝置，小車可根據提前標定好的跡線進行自動行走和避障去尋找病人。

（5）自動開蓋及伸縮升降裝置。自動開蓋部分模擬機械結構中的搖桿滑塊機構，通過舵機旋轉一定角度控制搖桿，實現自動開合板蓋的功能。自動伸縮裝置根據機械結構中的曲柄滑塊原理，最下方支撐板模擬滑塊，由四個滑塊安裝于兩根光滑導軌桿上。升降結構由12根根據實際尺寸制作的亞克力板相互交錯排列形成，由自由伸縮的菱形架和絲桿螺母組成，動力源為42同步電機。

（6）工作原理。該小車控制系統為STM32F103C8T6控制板，并通過藍牙模塊使手機等終端設備可與此單片機端的串口藍牙實現同步通信。小車內置藍牙模塊，人為提前設置好固定吃藥時間。通過此定時功能，當到達吃藥時間時，手機藍牙程序會自動向小車的藍牙模塊發送一個啟動信號，小車在接受到啟動信號后，便會通過報警閃光燈裝置報警，提醒病人進行吃藥。然后小車將通過舵機帶動水龍頭自動進行接水。此外，小車可通過行走裝置在循跡避障裝置的配合下來到病人面前。

3 三維結構示意圖

如下圖所示：

4 創新點及應用

（1）創新點。①通過手機端設備，病人可通過手機對機器發出不同指令以滿足自身需求。②藥盒與小車都具有定時提醒功能。③藥盒可自由取出，達到裝置的高效率利用。④小車裝有循跡避障裝置，可以實現無人操作情況下的自動行走功能，達到自動送藥送水的目的，方便病人。⑤針對各種可能出現的情況，機器都有相應的解決措施。

（2）應用。與現階段我國國內的各類助老助殘等輔助醫療設備相比，該小車具有功能多元化、智能化、操作簡便、實用性強等多方面優點。該機器可應用于獨居病人家庭、醫院、敬老院等多個場所，解決無自理能力人員的服藥困難問題，填補了國內空白，有著相當廣闊的應用前景。

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基金項目： 由遼寧科技大學大學生創新創業訓練計劃專項經費資助（項目編號：202010146058）

作者簡介： 趙曉玉（1997—），本科，專業領域為機械電子工程;李宇（1999—），本科，研究方向：機械電子工程;朱新玉（2001—），本科，研究方向：機械電子工程;李玲玲（1965—），碩士，副教授，研究方向：機械設計及理論。