基于Arduino的智能語音旋轉藥柜

◎湖南省隆回縣第二中學 羅揚皓 徐梓軒

一、創意背景

在買中藥的過程中，我們發現所到藥店的中藥藥劑師對中藥的位置分布不熟悉。之后，我們通過對縣城的100多家藥店進行實地調查，發現藥店都設立了中藥柜臺，但是匹配的中藥藥劑師不多，藥店的店員對中藥的位置分布不熟悉，有時找一味中藥需要花費很長時間。

隨著科技的發展，智能化設備逐漸進入人們的生活。我們想到制作一個基于Arduino的智能語音旋轉藥柜，將藥柜里的中藥根據性能“寒、熱、溫、平”分類，通過語音控制藥柜的方式實現快捷找藥。

二、結構設計

基于Arduino的智能語音旋轉藥柜主要由Arduino開發板、LD3320語音識別模塊、SG90舵機和3D打印定制藥柜模型這四個部分構成。

Arduino開發板用于接收和處理語音識別模塊的信號，控制舵機旋轉。LD3320語音識別模塊用于識別用戶的語音指令，并將指令轉換為相應的信號。SG90舵機用于控制藥柜的旋轉角度和方向。3D打印定制藥柜模型用于放置藥物，實現旋轉功能。

三、制作過程

1.購買材料

我們購買所需的材料，包括Arduino開發板、LD3320語音識別模塊、SG90舵機、電池組、充電器和3D打印定制藥柜模型等。

2.設計旋轉主體

我們制作分層結構，將藥柜分為上下兩層，即底座與旋轉層。接著，我們將SG90舵機與底座固定，旋轉層通過SG90舵機自帶的齒輪和加長固定裝置與SG90舵機固定。最終，旋轉層、SG90舵機和底座組合成一個整體，可以讓藥柜模型實現旋轉功能。

為了讓藥柜模型迅速準確地將我們想要的中藥旋轉到我們面前，我們設置旋轉角度，通過量角器將藥柜旋轉一周的角度平均分成4份，每份90°，這樣藥柜模型可以在誤差允許的范圍內進行旋轉。

3.編寫程序

我們使用Arduino-IED編寫程序。首先我們將角度旋轉程序寫好后燒入編程板，經過多次測試減小舵機角度的誤差，最終找到了合適的角度。隨后我們進行整體程序的編寫，我們為藥柜模型設定了4個分類語音喚醒語句和36個常用藥物名稱喚醒詞語，分別對應4個不同的角度，燒入主板后進行測試，可以成功實現功能。

4.組裝與調試

我們組裝作品：根據設計圖將各個部件安裝在藥柜模型上，并連接電路。

在調試過程中，我們遇到了一些問題，如舵機的角度控制不準確，語音識別模塊的識別率不高。

針對舵機角度控制不準確這個問題，我們通過改變控制程序中控制信號的脈沖寬度來校準舵機的旋轉角度，使其能根據信號準確旋轉。針對語音識別模塊的識別率不高這一問題，我們通過音頻庫增加關鍵字和每次使用以后自動回到“我是小壺”的等待命令階段來解決。最終，我們成功完成了作品制作。

圖1 控制端

圖2 作品實物圖

四、創新點

基于Arduino的智能語音旋轉藥柜旋轉自如，通過語音識別技術能夠自動把相關類別的中藥旋轉到使用者面前，方便尋找中藥，可解決藥店店員或藥劑師找中藥難的問題。

作品構造簡單，具有節約空間、準確快捷等優點，實用性強，可以輔助藥劑師工作。

未來，我們將繼續探索如何將人工智能技術應用到更多領域，為人們的生活帶來更多便利和樂趣。

專家點評

羅揚皓、徐梓軒同學的基于Arduino的智能語音旋轉藥柜是一件拓展型發明作品。這件作品的出現，充分體現了：其一，兩位小發明人善于觀察、勤于思考、樂于創新。在購買中藥的過程中發現了問題，決定對中藥柜進行拓展式創新。其二，兩位小發明人具有一定的中藥知識，能將藥柜里的中藥根據性能“寒、熱、溫、平”等準確分類。其三，兩位小發明人從調查分析、方案設計，到制作、組裝、調試等，環環相扣，規范到位，具有科研潛質。

項目值得點贊的是，它還帶給我們新的啟示。我國已故領袖毛澤東曾強調“中國醫藥學是一個偉大的寶庫，應當努力發掘，加以提高”。2015年諾貝爾生理學或醫學獎得主、中國科學家屠呦呦就是在中華醫藥寶庫中發現了青蒿素治瘧疾的作用，發明了提取青蒿素的方法，挽救了全球特別是發展中國家數百萬人的生命。我們可以從小的項目創新實踐開始，將來努力成長為屠呦呦式的中華醫藥拔尖創新人才。