ＤＯＩ：１０．１９３９２／ｊ．ｃｎｋｉ．１６７１ ７３４１．２０２０１９０１２一种智能送药小车的设计研究
赵晓玉　李　宇　朱新玉　李玲玲
辽宁科技大学机械工程与自动化学院　辽宁鞍山　１１４０５１
陈淑芬摘　要：为了满足市场需求，帮助更多自理能力较低的病人服用药品，研究并设计了一款多功能自动送药小车。该小车综合当今社会所现存的多种助老助残服用药品的机器的功能，弥补了各种机器的不足之处，具有结构简单、操作方便、设计成本较低等特点。它主要由自动提醒及接水装置和送药系统两部分组成，可以圆满地完成辅助病人吃药任务，具有极为广阔的应用前景。
关键词：多功能；送药小车；助老助残；自动接水
１设计背景及目的
当今社会，老年人、残疾人等一些生活自理较困难的人在整个社会体中占据重要的比例，他们的需求也越来越引起人们的重视。大多数病人在日常的生活中都需要经常服药，然而对于行动不便且家属又无法在身边长期照料的病人，目前市场上尚未出现集多种功能于一体的智能服药产品。基于此，我们团队设计研制了智能送药小车这样一款产品，既方便了病人的日常服药问题，又减轻了监护人员的看护负担。
该产品应用前景广阔，可应用于独居病人家庭、医院、敬老院等场所。其操作简单，使用方便，必然能为广大人带来福音。
２小车的组成及工作原理
（１）简介。该小车的结构主要由自动接水及送药两部分组成。小车自身可以人为的提前设置好固定吃药时间。通过此定时功能，当到达吃药时间时，小车便会发出报警声音，针对听力不便的病人还装有闪光灯装置。此外，药盒内置于小车里面，可以自由取出，以便病人外出携带，药盒同样具有定时提醒的功能。完成提醒过程后，小车将自动接水。接水过程结束后，病人可以通过手机上的蓝牙程序自由地控制小车的行走路径，使小车来到病人面前。同时，小车还可以根据相应设备自动行走寻病人，方便对手机操纵不熟练的病人也能按时正常服药。完成取药过程后，小车将回到原地待机，等待下一次取药动作。
（２）药盒装置。药盒装置位于机器内部，呈立方柱形式，中央部分为定时提醒装置，四周分布多个空格，可装多种药物。其与手表原理类似，该装置通过表面的三个按键可以人为地提前设定好吃药时间以及吃药次数，当到达调定时刻后，药盒便会自动发出提醒声音。此外，该药盒也可自由取出，以便于病人外出携带。
（３）报警闪光灯装置。报警闪光灯装置由一个蜂鸣器和五个ＬＥＤ灯组成，安装在小车外面，受蓝
牙模块控制，可以人为提前设定好服药时间。当病人需要服药时，机器会通过蜂鸣器自动发出提醒声音；针对听力不便的病人，ＬＥＤ灯可以起到很好的提醒的作用，提醒病人及时服药。
（４）自动接水及行走装置。自动接水装置置于小车上方位置，由小型饮水桶、舵机、水龙头和水杯四部分组成，车顶部装配小型饮水桶。当达到服药时间，小车将通过舵机控制水龙头旋转一定角度，使水适量流入水杯中。小车底部装有三个万向球和两个驱动轮，驱动轮动力源为两个３６０度转角舵机。此外，在小车前方下部对称装有两个循迹模块，中间装备红外避障装置。通过此装置，小车可根据提前标定好的迹线进行自动行走和避障去寻病人。
（５）自动开盖及伸缩升降装置。自动开盖部分模拟机械结构中的摇杆滑块机构，通过舵机旋转一定角度控制摇杆，实现自动开合板盖的功能。自动伸缩装置根据机械结构中的曲柄滑块原理，最下方支撑板模拟滑块，由四个滑块安装于两根光滑导轨杆上。升降结构由１２根根据实际尺寸制作的亚克力板相互交错排列形成，由自由伸缩的菱形架和丝杆螺母组成，动力源为４２同步电机。
（６）工作原理。该小车控制系统为ＳＴＭ３２Ｆ１０３Ｃ８Ｔ６控制板，并通过蓝牙模块使手机等终端设备可与此单片机端的串口蓝牙实现同步通信。小车内置蓝牙模块，人为提前设置好固定吃药时间。通过此定时功能，当到达吃药时间时，手机蓝牙程序会自动向小车的蓝牙模块发送一个启动信号，小车在接受到启动信号后，便会通过报警闪光灯装置报警，提醒病人进行吃药。然后小车将通过舵机带动水龙头自动进行接水。此外，小车可通过行走装置在循迹避障装置的配合下来到病人面前。
３三维结构示意图
如下图所示：
智能送药小车三维结构示意图
４创新点及应用
（１）创新点。①通过手机端设备，病人可通过手机对机器发出不同指令以满足自身需求。②药盒与小车都具有定时提醒功能。③药盒可自由取出，达到装置的高效率利用。④小车装有循迹避障装置，可以实现无人操作情况下的自动行走功能，达到自动送药送水的目的，方便病人。⑤针对各种可能出现的情况，机器都有相应的解决措施。
（２）应用。与现阶段我国国内的各类助老助残等辅助医疗设备相比，该小车具有功能多元化、智能化、操作简便、实用性强等多方面优点。该机器可应用于独居病人家庭、医院、敬老院等多个场所，解决无自理能力人员的服药困难问题，填补了国内空白，有着相当广阔的应用前景。
参考文献：
［１］刘建业，付占稳，朱维璐，赵志广．自动送药遥控小车及视频监控系统［Ｊ］．火工品，２００７（０１）：４２ ４４．
［２］贾利东，高红联，陈淑芬．基于单片机的遥控自动送药小车及门禁系统［Ｊ］．河北工业科技，２００９，２６（０３）：１７８ １８１．［３］乔栋，高海，乔志业．智能助老助残机器人研究［Ｊ］．山西大同大学学报（自然科学版），２０１９，３５（０３）：６６ ６８．［４］闻邦椿．机械设计手册（第五版）．机械工业出版社，２０１０．［５］李汝山，孙彦萍，孟涛．智能循迹小车在制药生产中的传送［Ｊ］．机电信息，２０１３，（１１）：４５ ４７．
基金项目：由辽宁科技大学大学生创新创业训练计划专项经费资助（项目编号：２０２０１０１４６０５８）
作者简介：赵晓玉（１９９７—），本科，专业领域为机械电子工程；李宇（１９９９—），本科，研究方向：机械电子工程；朱新玉（２００１—），本科，研究方向：机械电子工程；李玲玲（１９６５—），硕士，副教授，研究方向：机械设计及理论。
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　科技风２０２０年７月
科技创新