服药卫士设计*

赵 敏，丁 颂，王鑫力， 刘炳泽

(长春师范大学 工程学院，吉林 长春 130032)

0 引言

随着老人年龄的增长，身体机能逐渐退化，导致老年人在生理功能上出现多种障碍。与此同时，学习压力、生活压力和工作压力的增加也使绝大部分年轻人的身体呈现亚健康状态。目前国内外现有的家庭用药机器在种类、功能以及其他诸多方面仍存在明显不足，不能满足人们多样化的用药需求。为此，本文设计了一款多功能智能化的服药卫士。

1 基于慧鱼模型的服药卫士总体设计

基于慧鱼模型设计的服药卫士总体结构如图1所示，由防潮储药装置、药物分拨装置和保温装置组成。防潮储药装置采用8个管道4种类型的药物存储方式，用户将药物放到对应的储药管内，并用密封盖将储药管密封，同时设置服用药物的数量、时间、备注信息以及是否需要切药等。药物分拨装置通过电机控制气泵双向分拨药物，然后经防漏带到达传送带，传送带将药物传送至出药口。如需切药，则传送带将药物输送至出药盒，出药盒和定药器将药物固定，切药器切开药物，完成切药后，出药盒将药物运输到出药口。超声波传感器感应用户是否取药并形成数据上传至显示器。保温装置通过超声波传感器感应自动出水，在极大程度上解决了人们的吃药问题。

1-防潮储药装置；2-药物分拨装置；3-保温装置

2 服药卫士各部分结构设计

2.1 防潮储药装置设计

防潮储药装置如图2所示，包括储药管、密封盖和移动架3部分。用户将药物放入储药管内，密封盖将储药管密封，减少药品与空气的接触，避免药品与空气中的水及氧气等发生反应。当用户有用药需求或到达预定服药时间时，电机带动蜗轮蜗杆转动，移动架根据设定沿X轴正方向或负方向移动，将对应储药管准确地移动到气泵前方，并进行药物分拨。防潮储药装置的设计给药物储存创造了良好的条件，满足了人们对药物防潮、抗氧化保存的需求。

2.2 药物分拨装置设计

药物分拨装置如图3所示，包括药物分拨器、防漏带、传送带、切药器、出药盒和定药器6个部分。通过电磁阀控制气泵分药，由程序控制电机带动药物移动架沿X轴移动运送药物。当储药管位于药物分拨器前后方时，电磁阀控制气泵电机打开，气缸传动件推出，气泵电机关闭，气缸传动件收回，完成一次分拨。重复该步骤将所需药量经防漏带推入传送带，齿轮啮合使药物分拨器转动180°，分拨另一侧药物后复位。传送带的控制电机正转，传送带沿X轴负方向移动，将药物输送到出药口。若需切药，则传送带的控制电机反转，带动传送带沿X轴正方向移动，出药盒在电磁阀和齿轮齿条作用下沿Y轴负方向移动到传送带位置，待药物进入出药盒后，继续沿Y轴负方向移动到定药器，将药物固定，切药器在齿轮和蜗轮蜗杆共同作用下沿Z轴负方向移动，将药物切成两半，出药盒沿Y轴正方向出药，超声波传感器感应用户是否取药，并将信息反馈至显示器。

2.3 保温装置设计

保温装置如图4所示，包括保温箱、加热器和传动杆3个部分，通过超声波传感器感应，当用户有用水需求时，传动杆和齿轮齿条带动保温箱沿Y轴正方向做直线运动到达出水口，自动出水。当水杯移动时，出水停止，保温箱沿Y轴负方向做直线运动回到加热口，加热器沿Z轴正方向做直线运动，在充电装置与升压型充电泵转换器的共同作用下进行加热保温，给与用户贴心守候。

1-保温箱；2-传动杆；3-加热器

3 服药卫士程序设计

服药卫士程序设计主要包括主程序和保温装置程序两部分。系统通过机械传动和自动控制来实现药物的存取、切分以及保温功能。基于慧鱼ROBO Pro软件完成整个控制系统的流程设计。

3.1 主程序设计

服药卫士主程序流程如图5所示。用户在使用前将所需药物放入储药管内，并在显示屏上设置出药时间、数量、备注信息、出药类型以及是否需要切药，显示屏将信号传输到主控板(以转换结果为2号管一粒药，需要进行切药为例)，当到达预定服药时间，程序启动，副控制器EM2控制显示屏自带蜂鸣器I3启动，发出声音提醒用户服药；副控制器EM1控制2号管所在药物移动架的控制电机M1正转2 s后停止，将2号管放置在气泵前方，副控制器EM2控制气泵电机M1正传1 s，副控制器EM3控制电磁阀电机M1反转1 s，控制气泵将2号管所在药物分拨1次滑落至传送带上，M1气泵电机关闭；副控制器EM1控制出药盒控制电机M2正转2 s后停止，出药盒移动到1号储药管下方传送带位置，副控制器EM4控制传送带的控制电机M1反转5 s后停止，药物进入出药盒；副控制器EM1控制出药盒的控制电机M2继续正转5 s后停止，定药器与出药盒将药物固定，副控制器EM2控制切药器的电机M2正转5 s后停止，将所需药物切开，M2电机反转5 s后停止；副控制器EM1控制出药盒电机M2反转6 s后停止，出药，副控制器EM2控制超声波传感器I4感应用户是否取药，并形成数据上传到显示器，程序结束。

图5 服药卫士主程序流程

3.2 保温装置程序设计

保温装置程序流程如图6所示，当超声波传感器I2感应到用户有用水需求时，副控制器EM3控制M5电机正转3 s，加热器沿X轴负方向运动3 s后停止，与保温箱分离，副控制器EM4控制M5电机转动，保温箱沿X轴正方向运动5 s停止，出水；当水杯移动时，超声波传感器I2感应反馈，副控制器EM4控制M5电机反转5 s，保温箱复位，副控制器EM3控制M5电机反转3 s，进行加热保温，并使水恒温在50 ℃，程序结束。

图6 保温装置程序流程

4 结语

服药卫士在极大程度上解决了人们的吃药难题，其设计的保温装置和药物分拨装置在辅助用户服药的同时，减少了用药的人工成本，实现了吃药的简易化和生活的健康化。