智慧的藥盒子

本期點(diǎn)評(píng)專家

譚迪熬 ?中國發(fā)明協(xié)會(huì)院士專家咨詢工作委員會(huì)首任專家，中國發(fā)明協(xié)會(huì)中小學(xué)創(chuàng)造教育分會(huì)會(huì)長，科技創(chuàng)新教育特級(jí)教師，教育部國培計(jì)劃專家?guī)鞂＜摇?/p>

生活中，我觀察到生病的老年人經(jīng)常忘記吃藥。如何讓老年人按時(shí)吃藥，并讓其家屬知曉他（她）是否按時(shí)吃了藥，是個(gè)問題。

通過網(wǎng)絡(luò)搜索關(guān)鍵詞“物聯(lián)網(wǎng)藥盒子”，我發(fā)現(xiàn)相關(guān)文章都是泛泛而談，沒有列出具體的實(shí)現(xiàn)步驟，于是產(chǎn)生了設(shè)計(jì)一種由物聯(lián)網(wǎng)控制的藥盒子的想法。

一、設(shè)計(jì)思路

我利用掌控主板、掌控?cái)U(kuò)展板、中英文語音合成模塊、按鈕、馬達(dá)等硬件制作整個(gè)系統(tǒng)，并通過Mind+軟件寫程序、調(diào)試程序。

第一步，在沒有連接物聯(lián)網(wǎng)的情況下，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)獲取病人吃藥的次數(shù)并定時(shí)提醒病人吃藥的功能。系統(tǒng)也能通過馬達(dá)帶動(dòng)藥盒子將藥品發(fā)放給病人，并提醒病人剩下的吃藥次數(shù)。

第二步，系統(tǒng)連接物聯(lián)網(wǎng)后，通過遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)給系統(tǒng)發(fā)送提醒病人吃藥的命令，當(dāng)系統(tǒng)接收到吃藥的命令后，會(huì)進(jìn)行語音播報(bào)，提醒病人吃藥的時(shí)間到了。

為實(shí)現(xiàn)第二步，先要了解什么是物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。一般情況下，手機(jī)無法和不同局域網(wǎng)下的其他硬件設(shè)備實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)通信，這時(shí)就需要一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)上的服務(wù)器作中轉(zhuǎn)，這個(gè)服務(wù)器就是物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)。

第三步，當(dāng)程序調(diào)試成功后，利用硬紙板制作藥盒子，利用螺絲、膠水固定和粘連各個(gè)電路模塊。組裝完成后，完成成品測試。

二、制作過程

1.硬件的準(zhǔn)備和連接

如圖1，用連接線將掌控主板、掌控?cái)U(kuò)展板、中英文語音合成模塊、按鈕、馬達(dá)等硬件連接。

2.物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的注冊

我找到了https：//iot.dfrobot.com.cn/這個(gè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，注冊了賬號(hào)和密碼，同時(shí)為我的系統(tǒng)生成了一個(gè)設(shè)備Topicid號(hào)。

3.程序的編寫和調(diào)試

程序的主模塊實(shí)現(xiàn)了語言模塊和物聯(lián)網(wǎng)模塊的初始化，并且獲取了吃藥的次數(shù)，在一個(gè)循環(huán)中根據(jù)吃藥的次數(shù)來判斷是否定時(shí)提醒吃藥、自動(dòng)發(fā)藥。同時(shí)啟動(dòng)一個(gè)線程，用于將吃藥的次數(shù)實(shí)時(shí)反饋給PC端或手機(jī)端。

（1）根據(jù)用戶的輸入，獲取吃藥的次數(shù)。

（2）定時(shí)提醒病人吃藥（為了方便測試，設(shè)定5分鐘提醒一次），并實(shí)時(shí)告知PC端或手機(jī)端還要吃幾次藥，同時(shí)系統(tǒng)會(huì)亮紅燈。

（3）當(dāng)提醒病人吃藥的函數(shù)執(zhí)行時(shí)，電機(jī)會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，將藥打包發(fā)放并關(guān)閉藥盒，同時(shí)通過物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)發(fā)送一條信息到PC端或手機(jī)端，讓家屬知道病人已經(jīng)開始吃藥以及剩下的吃藥次數(shù)。

（4）物聯(lián)網(wǎng)連接初始化。需要輸入Wi-Fi用戶名、密碼以及物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的用戶名、密碼、綁定的設(shè)備ID。

（5）當(dāng)家屬通過物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)發(fā)送“快吃藥”“休息”等命令后，智慧的藥盒子就會(huì)接收到這些信息，并執(zhí)行不同的程序，如圖2。

（6）啟動(dòng)一個(gè)線程，用于每隔1個(gè)小時(shí)向PC端或手機(jī)端反饋吃藥的次數(shù)。

4.組裝

先畫出裝置的草圖，再用硬紙板制作藥盒子和投藥通道。將各個(gè)零件固定在藥盒子底部的紙板上，在藥盒子側(cè)面組裝馬達(dá)。組裝完成后的裝置如圖3。

5.檢測

（1）接通電源，屏幕會(huì)顯示“請輸入吃藥的次數(shù)”，用戶輸入吃藥的次數(shù)。

（2）系統(tǒng)連接無線網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)。

（3）病人家屬通過物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)輸入“休息”“快吃藥”“發(fā)藥”等命令，藥盒子作出相應(yīng)的反應(yīng)（當(dāng)接收到“休息”的命令，系統(tǒng)亮藍(lán)燈；當(dāng)接收到“快吃藥”的命令，系統(tǒng)亮紅燈，并提醒病人快吃藥；當(dāng)接收到“發(fā)藥”的命令，盒子會(huì)自動(dòng)發(fā)藥）。

（4）系統(tǒng)每隔5分鐘會(huì)提醒病人吃藥（正常情況下應(yīng)為4個(gè)小時(shí)提醒一次）。

（5）病人也可以通過按按鈕吃藥。系統(tǒng)會(huì)提醒病人正在發(fā)藥，同時(shí)提醒病人剩下的吃藥次數(shù)。

（6）當(dāng)所有的藥都吃完后，系統(tǒng)會(huì)告知用戶并亮綠燈，同時(shí)通過發(fā)送“藥已經(jīng)吃完”的命令到物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)告知家屬。

三、創(chuàng)新點(diǎn)

1.智慧的藥盒子能記住病人的吃藥次數(shù)并定時(shí)提醒病人吃藥；家屬能實(shí)時(shí)了解病人吃藥的情況并提醒病人休息。

2.智慧的藥盒子造價(jià)低廉，方便實(shí)現(xiàn)，適用于普通家庭。（指導(dǎo)老師：李培宇）

專家點(diǎn)評(píng)

從發(fā)明的選題方式來分析，李成琦同學(xué)的“智慧的藥盒子”屬于老題新做的項(xiàng)目。這是因?yàn)橛嘘P(guān)方便老年人服藥的創(chuàng)意和發(fā)明作品已經(jīng)有很多了。比如2013年11月19日，就有新聞報(bào)道：“老年人容易發(fā)生忘記吃藥甚至把藥吃錯(cuò)的情況，上海市五三中學(xué)的史金成發(fā)明的一個(gè)愛心自動(dòng)配藥器，解決了這個(gè)問題。史金成的愛心藥盒由一個(gè)NXT主機(jī)、三個(gè)馬達(dá)和兩個(gè)傳感器組成。通過NXT主機(jī)內(nèi)置的時(shí)鐘，可確定老人的服藥時(shí)間，如再隔多少時(shí)間，或在幾點(diǎn)吃藥。而服藥的顏色區(qū)別則通過編程來解決?！?/p>

李成琦同學(xué)的“智慧的藥盒子”的特點(diǎn)是在“新做”上突破，使作品更具時(shí)代感與現(xiàn)代化。他從自己了解和掌握的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)出發(fā)，通過利用掌控主板、掌控?cái)U(kuò)展板等硬件制作整個(gè)系統(tǒng)，并通過Mind+軟件寫程序、調(diào)試程序，實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目的技術(shù)迭代與功能的拓展。這是一個(gè)“老題新做”的好的案例。