基于Arduino的智能语音旋转药柜

◎湖南省隆回县第二中学 罗扬皓 徐梓轩

一、创意背景

在买中药的过程中，我们发现所到药店的中药药剂师对中药的位置分布不熟悉。之后，我们通过对县城的100多家药店进行实地调查，发现药店都设立了中药柜台，但是匹配的中药药剂师不多，药店的店员对中药的位置分布不熟悉，有时找一味中药需要花费很长时间。

随着科技的发展，智能化设备逐渐进入人们的生活。我们想到制作一个基于Arduino的智能语音旋转药柜，将药柜里的中药根据性能“寒、热、温、平”分类，通过语音控制药柜的方式实现快捷找药。

二、结构设计

基于Arduino的智能语音旋转药柜主要由Arduino开发板、LD3320语音识别模块、SG90舵机和3D打印定制药柜模型这四个部分构成。

Arduino开发板用于接收和处理语音识别模块的信号，控制舵机旋转。LD3320语音识别模块用于识别用户的语音指令，并将指令转换为相应的信号。SG90舵机用于控制药柜的旋转角度和方向。3D打印定制药柜模型用于放置药物，实现旋转功能。

三、制作过程

1.购买材料

我们购买所需的材料，包括Arduino开发板、LD3320语音识别模块、SG90舵机、电池组、充电器和3D打印定制药柜模型等。

2.设计旋转主体

我们制作分层结构，将药柜分为上下两层，即底座与旋转层。接着，我们将SG90舵机与底座固定，旋转层通过SG90舵机自带的齿轮和加长固定装置与SG90舵机固定。最终，旋转层、SG90舵机和底座组合成一个整体，可以让药柜模型实现旋转功能。

为了让药柜模型迅速准确地将我们想要的中药旋转到我们面前，我们设置旋转角度，通过量角器将药柜旋转一周的角度平均分成4份，每份90°，这样药柜模型可以在误差允许的范围内进行旋转。

3.编写程序

我们使用Arduino-IED编写程序。首先我们将角度旋转程序写好后烧入编程板，经过多次测试减小舵机角度的误差，最终找到了合适的角度。随后我们进行整体程序的编写，我们为药柜模型设定了4个分类语音唤醒语句和36个常用药物名称唤醒词语，分别对应4个不同的角度，烧入主板后进行测试，可以成功实现功能。

4.组装与调试

我们组装作品：根据设计图将各个部件安装在药柜模型上，并连接电路。

在调试过程中，我们遇到了一些问题，如舵机的角度控制不准确，语音识别模块的识别率不高。

针对舵机角度控制不准确这个问题，我们通过改变控制程序中控制信号的脉冲宽度来校准舵机的旋转角度，使其能根据信号准确旋转。针对语音识别模块的识别率不高这一问题，我们通过音频库增加关键字和每次使用以后自动回到“我是小壶”的等待命令阶段来解决。最终，我们成功完成了作品制作。

图1 控制端

图2 作品实物图

四、创新点

基于Arduino的智能语音旋转药柜旋转自如，通过语音识别技术能够自动把相关类别的中药旋转到使用者面前，方便寻找中药，可解决药店店员或药剂师找中药难的问题。

作品构造简单，具有节约空间、准确快捷等优点，实用性强，可以辅助药剂师工作。

未来，我们将继续探索如何将人工智能技术应用到更多领域，为人们的生活带来更多便利和乐趣。

专家点评

罗扬皓、徐梓轩同学的基于Arduino的智能语音旋转药柜是一件拓展型发明作品。这件作品的出现，充分体现了：其一，两位小发明人善于观察、勤于思考、乐于创新。在购买中药的过程中发现了问题，决定对中药柜进行拓展式创新。其二，两位小发明人具有一定的中药知识，能将药柜里的中药根据性能“寒、热、温、平”等准确分类。其三，两位小发明人从调查分析、方案设计，到制作、组装、调试等，环环相扣，规范到位，具有科研潜质。

项目值得点赞的是，它还带给我们新的启示。我国已故领袖毛泽东曾强调“中国医药学是一个伟大的宝库，应当努力发掘，加以提高”。2015年诺贝尔生理学或医学奖得主、中国科学家屠呦呦就是在中华医药宝库中发现了青蒿素治疟疾的作用，发明了提取青蒿素的方法，挽救了全球特别是发展中国家数百万人的生命。我们可以从小的项目创新实践开始，将来努力成长为屠呦呦式的中华医药拔尖创新人才。