智慧的药盒子

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。