服藥衛(wèi)士設(shè)計*

趙 敏，丁 頌，王鑫力， 劉炳澤

(長春師范大學(xué) 工程學(xué)院，吉林 長春 130032)

0 引言

隨著老人年齡的增長，身體機能逐漸退化，導(dǎo)致老年人在生理功能上出現(xiàn)多種障礙。與此同時，學(xué)習壓力、生活壓力和工作壓力的增加也使絕大部分年輕人的身體呈現(xiàn)亞健康狀態(tài)。目前國內(nèi)外現(xiàn)有的家庭用藥機器在種類、功能以及其他諸多方面仍存在明顯不足，不能滿足人們多樣化的用藥需求。為此，本文設(shè)計了一款多功能智能化的服藥衛(wèi)士。

1 基于慧魚模型的服藥衛(wèi)士總體設(shè)計

基于慧魚模型設(shè)計的服藥衛(wèi)士總體結(jié)構(gòu)如圖1所示，由防潮儲藥裝置、藥物分撥裝置和保溫裝置組成。防潮儲藥裝置采用8個管道4種類型的藥物存儲方式，用戶將藥物放到對應(yīng)的儲藥管內(nèi)，并用密封蓋將儲藥管密封，同時設(shè)置服用藥物的數(shù)量、時間、備注信息以及是否需要切藥等。藥物分撥裝置通過電機控制氣泵雙向分撥藥物，然后經(jīng)防漏帶到達傳送帶，傳送帶將藥物傳送至出藥口。如需切藥，則傳送帶將藥物輸送至出藥盒，出藥盒和定藥器將藥物固定，切藥器切開藥物，完成切藥后，出藥盒將藥物運輸?shù)匠鏊幙凇３暡▊鞲衅鞲袘?yīng)用戶是否取藥并形成數(shù)據(jù)上傳至顯示器。保溫裝置通過超聲波傳感器感應(yīng)自動出水，在極大程度上解決了人們的吃藥問題。

1-防潮儲藥裝置；2-藥物分撥裝置；3-保溫裝置

2 服藥衛(wèi)士各部分結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 防潮儲藥裝置設(shè)計

防潮儲藥裝置如圖2所示，包括儲藥管、密封蓋和移動架3部分。用戶將藥物放入儲藥管內(nèi)，密封蓋將儲藥管密封，減少藥品與空氣的接觸，避免藥品與空氣中的水及氧氣等發(fā)生反應(yīng)。當用戶有用藥需求或到達預(yù)定服藥時間時，電機帶動蝸輪蝸桿轉(zhuǎn)動，移動架根據(jù)設(shè)定沿X軸正方向或負方向移動，將對應(yīng)儲藥管準確地移動到氣泵前方，并進行藥物分撥。防潮儲藥裝置的設(shè)計給藥物儲存創(chuàng)造了良好的條件，滿足了人們對藥物防潮、抗氧化保存的需求。

2.2 藥物分撥裝置設(shè)計

藥物分撥裝置如圖3所示，包括藥物分撥器、防漏帶、傳送帶、切藥器、出藥盒和定藥器6個部分。通過電磁閥控制氣泵分藥，由程序控制電機帶動藥物移動架沿X軸移動運送藥物。當儲藥管位于藥物分撥器前后方時，電磁閥控制氣泵電機打開，氣缸傳動件推出，氣泵電機關(guān)閉，氣缸傳動件收回，完成一次分撥。重復(fù)該步驟將所需藥量經(jīng)防漏帶推入傳送帶，齒輪嚙合使藥物分撥器轉(zhuǎn)動180°，分撥另一側(cè)藥物后復(fù)位。傳送帶的控制電機正轉(zhuǎn)，傳送帶沿X軸負方向移動，將藥物輸送到出藥口。若需切藥，則傳送帶的控制電機反轉(zhuǎn)，帶動傳送帶沿X軸正方向移動，出藥盒在電磁閥和齒輪齒條作用下沿Y軸負方向移動到傳送帶位置，待藥物進入出藥盒后，繼續(xù)沿Y軸負方向移動到定藥器，將藥物固定，切藥器在齒輪和蝸輪蝸桿共同作用下沿Z軸負方向移動，將藥物切成兩半，出藥盒沿Y軸正方向出藥，超聲波傳感器感應(yīng)用戶是否取藥，并將信息反饋至顯示器。

2.3 保溫裝置設(shè)計

保溫裝置如圖4所示，包括保溫箱、加熱器和傳動桿3個部分，通過超聲波傳感器感應(yīng)，當用戶有用水需求時，傳動桿和齒輪齒條帶動保溫箱沿Y軸正方向做直線運動到達出水口，自動出水。當水杯移動時，出水停止，保溫箱沿Y軸負方向做直線運動回到加熱口，加熱器沿Z軸正方向做直線運動，在充電裝置與升壓型充電泵轉(zhuǎn)換器的共同作用下進行加熱保溫，給與用戶貼心守候。

1-保溫箱；2-傳動桿；3-加熱器

3 服藥衛(wèi)士程序設(shè)計

服藥衛(wèi)士程序設(shè)計主要包括主程序和保溫裝置程序兩部分。系統(tǒng)通過機械傳動和自動控制來實現(xiàn)藥物的存取、切分以及保溫功能。基于慧魚ROBO Pro軟件完成整個控制系統(tǒng)的流程設(shè)計。

3.1 主程序設(shè)計

服藥衛(wèi)士主程序流程如圖5所示。用戶在使用前將所需藥物放入儲藥管內(nèi)，并在顯示屏上設(shè)置出藥時間、數(shù)量、備注信息、出藥類型以及是否需要切藥，顯示屏將信號傳輸?shù)街骺匕?以轉(zhuǎn)換結(jié)果為2號管一粒藥，需要進行切藥為例)，當?shù)竭_預(yù)定服藥時間，程序啟動，副控制器EM2控制顯示屏自帶蜂鳴器I3啟動，發(fā)出聲音提醒用戶服藥；副控制器EM1控制2號管所在藥物移動架的控制電機M1正轉(zhuǎn)2 s后停止，將2號管放置在氣泵前方，副控制器EM2控制氣泵電機M1正傳1 s，副控制器EM3控制電磁閥電機M1反轉(zhuǎn)1 s，控制氣泵將2號管所在藥物分撥1次滑落至傳送帶上，M1氣泵電機關(guān)閉；副控制器EM1控制出藥盒控制電機M2正轉(zhuǎn)2 s后停止，出藥盒移動到1號儲藥管下方傳送帶位置，副控制器EM4控制傳送帶的控制電機M1反轉(zhuǎn)5 s后停止，藥物進入出藥盒；副控制器EM1控制出藥盒的控制電機M2繼續(xù)正轉(zhuǎn)5 s后停止，定藥器與出藥盒將藥物固定，副控制器EM2控制切藥器的電機M2正轉(zhuǎn)5 s后停止，將所需藥物切開，M2電機反轉(zhuǎn)5 s后停止；副控制器EM1控制出藥盒電機M2反轉(zhuǎn)6 s后停止，出藥，副控制器EM2控制超聲波傳感器I4感應(yīng)用戶是否取藥，并形成數(shù)據(jù)上傳到顯示器，程序結(jié)束。

圖5 服藥衛(wèi)士主程序流程

3.2 保溫裝置程序設(shè)計

保溫裝置程序流程如圖6所示，當超聲波傳感器I2感應(yīng)到用戶有用水需求時，副控制器EM3控制M5電機正轉(zhuǎn)3 s，加熱器沿X軸負方向運動3 s后停止，與保溫箱分離，副控制器EM4控制M5電機轉(zhuǎn)動，保溫箱沿X軸正方向運動5 s停止，出水；當水杯移動時，超聲波傳感器I2感應(yīng)反饋，副控制器EM4控制M5電機反轉(zhuǎn)5 s，保溫箱復(fù)位，副控制器EM3控制M5電機反轉(zhuǎn)3 s，進行加熱保溫，并使水恒溫在50 ℃，程序結(jié)束。

圖6 保溫裝置程序流程

4 結(jié)語

服藥衛(wèi)士在極大程度上解決了人們的吃藥難題，其設(shè)計的保溫裝置和藥物分撥裝置在輔助用戶服藥的同時，減少了用藥的人工成本，實現(xiàn)了吃藥的簡易化和生活的健康化。