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智慧的药盒子

2023-05-30李成琦

发明与创新·初中生 2023年3期
关键词:马达命令盒子

本期点评专家

谭迪熬  中国发明协会院士专家咨询工作委员会首任专家,中国发明协会中小学创造教育分会会长,科技创新教育特级教师,教育部国培计划专家库专家。

生活中,我观察到生病的老年人经常忘记吃药。如何让老年人按时吃药,并让其家属知晓他(她)是否按时吃了药,是个问题。

通过网络搜索关键词“物联网药盒子”,我发现相关文章都是泛泛而谈,没有列出具体的实现步骤,于是产生了设计一种由物联网控制的药盒子的想法。

一、设计思路

我利用掌控主板、掌控扩展板、中英文語音合成模块、按钮、马达等硬件制作整个系统,并通过Mind+软件写程序、调试程序。

第一步,在没有连接物联网的情况下,实现系统获取病人吃药的次数并定时提醒病人吃药的功能。系统也能通过马达带动药盒子将药品发放给病人,并提醒病人剩下的吃药次数。

第二步,系统连接物联网后,通过远程计算机给系统发送提醒病人吃药的命令,当系统接收到吃药的命令后,会进行语音播报,提醒病人吃药的时间到了。

为实现第二步,先要了解什么是物联网平台。一般情况下,手机无法和不同局域网下的其他硬件设备实现点对点通信,这时就需要一个互联网上的服务器作中转,这个服务器就是物联网云平台。

第三步,当程序调试成功后,利用硬纸板制作药盒子,利用螺丝、胶水固定和粘连各个电路模块。组装完成后,完成成品测试。

二、制作过程

1.硬件的准备和连接

如图1,用连接线将掌控主板、掌控扩展板、中英文语音合成模块、按钮、马达等硬件连接。

2.物联网平台的注册

我找到了https://iot.dfrobot.com.cn/这个物联网平台,注册了账号和密码,同时为我的系统生成了一个设备Topicid号。

3.程序的编写和调试

程序的主模块实现了语言模块和物联网模块的初始化,并且获取了吃药的次数,在一个循环中根据吃药的次数来判断是否定时提醒吃药、自动发药。同时启动一个线程,用于将吃药的次数实时反馈给PC端或手机端。

(1)根据用户的输入,获取吃药的次数。

(2)定时提醒病人吃药(为了方便测试,设定5分钟提醒一次),并实时告知PC端或手机端还要吃几次药,同时系统会亮红灯。

(3)当提醒病人吃药的函数执行时,电机会转动,将药打包发放并关闭药盒,同时通过物联网平台发送一条信息到PC端或手机端,让家属知道病人已经开始吃药以及剩下的吃药次数。

(4)物联网连接初始化。需要输入Wi-Fi用户名、密码以及物联网平台的用户名、密码、绑定的设备ID。

(5)当家属通过物联网平台发送“快吃药”“休息”等命令后,智慧的药盒子就会接收到这些信息,并执行不同的程序,如图2。

(6)启动一个线程,用于每隔1个小时向PC端或手机端反馈吃药的次数。

4.组装

先画出装置的草图,再用硬纸板制作药盒子和投药通道。将各个零件固定在药盒子底部的纸板上,在药盒子侧面组装马达。组装完成后的装置如图3。

5.检测

(1)接通电源,屏幕会显示“请输入吃药的次数”,用户输入吃药的次数。

(2)系统连接无线网、物联网。

(3)病人家属通过物联网平台输入“休息”“快吃药”“发药”等命令,药盒子作出相应的反应(当接收到“休息”的命令,系统亮蓝灯;当接收到“快吃药”的命令,系统亮红灯,并提醒病人快吃药;当接收到“发药”的命令,盒子会自动发药)。

(4)系统每隔5分钟会提醒病人吃药(正常情况下应为4个小时提醒一次)。

(5)病人也可以通过按按钮吃药。系统会提醒病人正在发药,同时提醒病人剩下的吃药次数。

(6)当所有的药都吃完后,系统会告知用户并亮绿灯,同时通过发送“药已经吃完”的命令到物联网平台告知家属。

三、创新点

1.智慧的药盒子能记住病人的吃药次数并定时提醒病人吃药;家属能实时了解病人吃药的情况并提醒病人休息。

2.智慧的药盒子造价低廉,方便实现,适用于普通家庭。(指导老师:李培宇)

专家点评

从发明的选题方式来分析,李成琦同学的“智慧的药盒子”属于老题新做的项目。这是因为有关方便老年人服药的创意和发明作品已经有很多了。比如2013年11月19日,就有新闻报道:“老年人容易发生忘记吃药甚至把药吃错的情况,上海市五三中学的史金成发明的一个爱心自动配药器,解决了这个问题。史金成的爱心药盒由一个NXT主机、三个马达和两个传感器组成。通过NXT主机内置的时钟,可确定老人的服药时间,如再隔多少时间,或在几点吃药。而服药的颜色区别则通过编程来解决。”

李成琦同学的“智慧的药盒子”的特点是在“新做”上突破,使作品更具时代感与现代化。他从自己了解和掌握的物联网技术出发,通过利用掌控主板、掌控扩展板等硬件制作整个系统,并通过Mind+软件写程序、调试程序,实现了项目的技术迭代与功能的拓展。这是一个“老题新做”的好的案例。

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