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朱志鹏 蓝昌银 蒋贺平 赖兴来源：《机电信息》2025 年第 28 期
摘要：针对老年人因记忆力衰退而简洁遗忘吃药，以及因服用药物种类繁多导致药物容 易混淆等问题，设计了一款适合老年人家用的智能药箱。药箱的机械构造依据空间位置分为3 个局部——上层配药局部、中间传动局部、下层取药局部，分别实现配药、送药和取药功能。
药箱内部一次可以放入 6 种药品。药箱的掌握系统承受STM32F407 核心板，使用C 语言进展编程。利用各局部的协调运行，药箱在功能上实现了定时运行、自动配药、按需配药和定时提示，且操作简洁、运行高效，具有较高的有用性。
关键词：智能药箱;自动配药;按需配药;定时提示
引言
目前，老年人的安康状况不容乐观，早在2025 年，我国失能、半失能老年人口就到达了约 4 063 万人，占老年人口的 %，老年人群慢性病患病率较高，约3/4 的人患有一种及以上慢性病[1]。老年人用药存在的隐患主要有不按时服药、错服/漏服药和屡次服药等[2]。针对这些状况，智能药箱随着时代的进展应运而生。
目前主要有两类智能药箱：一类是家用药箱[3]，此种药箱的体型较大，主要有自动配 药、提示吃药的功能，并可以通过手机与互联网数据同步;另一类是户外药箱，此类药箱较为
轻松、易携带，但功能太单一，只有报时功能。多数药箱只是便利取药，功能较单一，而老人
吃药的时间也不长，假设仅仅把其当作药箱也是一种负担[4]。因此，本文设计了一款型智 能药箱，它能够实现按时、按量提示需要服药的人员去服用药物的功能，并且监护人可以通过手机端查看服药状况。假设没有按时服药，监护人可以远程提示，这样可以避开因遗忘服用药物而发生意外状况。
设计方案
本产品的系统整体模块如图 1 所示，各功能由机械传动、显示与参数输入、计数、语音及远程提示等模块实现。
机械传动模块主要由机械构造和电机组成，依据空间构造可以分为3 个局部，各局部依据指令在电机驱动下协调运行，以实现相应的功能。
显示与参数输入模块能让用户自定义使用本产品，以实现本产品的普遍适用性。用 户可以通过液晶显示触摸屏选择服药种类〔本产品设计了6 个存药盒，最多支持选择 6 种〕， 并设置所选药品所需服用数量和服药具体时间〔支持设置每天服药不超过3 次〕。
计数模块是通过红外对射管检测来实现的，其原理是当红外对射管之间无遮挡时信 号线始终为高电平，有遮挡时则为低电平。这样只需要检测信号线所连接开发板的GPIO 口上电平信号，就能知道红外对射管是否有遮挡。整个药箱有两个用来计数的红外对射管，一个放置在上挡板的出药口下方，另一个放置在中挡板下方。
语音模块由小喇叭、驱动板和SD 卡组成。驱动板能依据IO 口的凹凸电平信息直接驱动小喇叭播放SD 卡中的音频文件。当需要播放语音提示时，通过开发板掌握与驱动板连接的 IO 口上的凹凸电平来实现。
远程提示模块主要通过STM32F407 核心板上的ESP8622 Wi-Fi 模块完成[5]，开发板联网，接入阿里云平台，并在手机上创立App 程序，向监护人实时显示设备使用状态，实现远程监控的功能。
药箱整体内部构造如图 2 所示。药箱未工作时，整体处于待机状态。当到达用户设置的服药时间后，药箱上层配药装置依靠步进电机18 带动相应储药盒 2 转动到出药口。中间送药装置通过轮系将直流电机 15 的机械能转化为蜗杆 14 和锥齿轮的动能，通过蜗杆转动将蜗杆盒13 中的药物运到分别盒 5，当药物进入分别盒 5 时，通过锥齿轮啮合，将分别盒5 中的药品送至其次个出药口，从而进入到取药盒12 中，如此完成一次取药工作。当系统检测到全部需要出药的药盒都完成出药工作之后，会自动播放语音以提示用户服药，并在显示屏上显示出药成功。同时会用红外对射管检测用户是否把藥品取出来服用，假设没有将药品取出，则过3 min 之后重复播放一次语音提示。假设在规定时间内红外对射管仍未监测到抽屉翻开，则红外对射管会将相应数据传给开发板，开发板再通过相应算法和ESP8622 Wi-Fi 模块，利用网络将这一特别信息发送至监护人手机App，以此警告监护人，从而实现远程监控的功能。
主要传动机构及其工作原理
储药盒
储药盒设计原则包括体积设计原则、外形设计原则和出药口设计原则。
体积设计原则：储药盒中储存的药物用量为一周。
外形设计原则：储药盒放置在上挡板中，在推板的推动下，每次转动50°。
出药口设计原则：大多数药片的直径在4～7 mm，厚度在 2～5 mm，胶囊的长度为12～20 mm，直径在 5～8 mm。
由于药品属于食用类物品，对于存药的材料和环境有严格要求，该零件材料承受食品级塑料。
上层配药局部
该局部构造主要由推板 1、储药盒 2、上挡板 3 和步进电机 18 组成，如图 3 所示。步进电机 18 放置在上挡板 3 中心，推板 1 与步进电机 18 连接在一起，储药盒 2 放置在上挡板上，相邻两个储药盒通过推板 1 分隔。工作时，依据设定好的要求，步进电机18 带动推板 1 转动设
定好的角度，储药盒 2 转动到出药口，待出药完成之后再复位。且出药时第一个出药口处由直流电机 17 带动滚轴 16 上严密接触的海绵柱体向相反方向转动，以保证顺畅出药。药品由海绵柱体转运经过出口后还会经过一对红外对射管以检测出药数量，当检测到出药量等于用户输入所需服药量时，直流电机 17 先停顿转动，然后反向转几圈，把进入严密接触的海绵柱体通道的药粒送回储药盒。
中间送药局部
中间送药局部通过轮系将电机的机械能转化为蜗杆和锥齿轮的动能，传动方案如图4 所示。通过蜗杆转动将蜗杆盒中的药物运到分别盒，分别盒的设计是为了使药品独立分开，避开混合在一起，防止药品通过红外对射管时由于出药数量不行控而造成计数错误。为了保证药品独立分开的效果，设计轮系时使蜗轮蜗杆的转速比分别盒的转速慢且都是匀速转动。当药物进入分别盒时，通过锥齿轮啮合，将分别盒中的药品送至其次个出药口，当药品经过其次个出药口时会经过其次对红外对射管。
底部取药装置
药箱下层取药装置备有 1 个取药盒 12〔待服用〕和 6 个纠错盒 7，如图 5 所示。6 个纠错盒与药箱上层配药局部 6 个储药盒的位置相对应。当检测到经过的药品数量等于用户所需服用药量时，带动轮系构造转动的直流电机就会马上停顿转动，此时下层步进电机9 通过推板 8 把对应纠错盒转到其次个出药口底下以承接多余药品。
掌握模块
本药箱的掌握系统承受STM32F407 核心板，使用C 语言进展编程，并配置TFT-LCD 屏幕以设置服药时间和服药数量，其程序框图如图6 所示。系统开头工作后，会先进展初始化， 假设用户选择进展配药，则TFT-LCD 屏将显示字样以提示用户将药放入药盒，用户在设置好吃药时间与吃药数量后，系统将休眠，当到达规定配药时间后，药箱会依据预先设置进展药物的自动配送，帮助老人完成吃药。
结语
人口老龄化的加剧对社会的养老功能提出了考验。老年人抵抗力差，简洁得一些慢性疾 病，并且老年人服药也存在一些隐患。针对这些状况，智能药箱随着时代的进展应运而生。本药箱通过一种型的构造设计和装置布局，利用各局部的协调运行，功能上已经实现了定时运行、自动配药、按需配药和定时提示，而且操作简洁，运行起来简洁高效，具有较高的有用 性。
[参考文献]
王亚杰，马硕奥，尹羽瑄，[J].全科口腔醫学电子杂志，2025，6〔12〕：9.
王丽敏，陈志华，张梅，[J].中华流行病学杂志，2025，40〔3〕：277-283.
崔怡欣，刘宗伟，刘安彬，[J].机电信息，2025
〔14〕：37-39.
[J].中国设备工程，2025〔24〕：128-129.
智能药箱系统设计与实现[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2025.
收稿日期：2025-08-06
作者简介：朱志鹏〔2025—〕，男，河南周口人，争论方向：机械设计制造及其自动化。