◎湖南省隆回縣第二中學(xué) 羅揚(yáng)皓 徐梓軒

一、創(chuàng)意背景

在買(mǎi)中藥的過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)所到藥店的中藥藥劑師對(duì)中藥的位置分布不熟悉。之后，我們通過(guò)對(duì)縣城的100多家藥店進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，發(fā)現(xiàn)藥店都設(shè)立了中藥柜臺(tái)，但是匹配的中藥藥劑師不多，藥店的店員對(duì)中藥的位置分布不熟悉，有時(shí)找一味中藥需要花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間。

隨著科技的發(fā)展，智能化設(shè)備逐漸進(jìn)入人們的生活。我們想到制作一個(gè)基于Arduino的智能語(yǔ)音旋轉(zhuǎn)藥柜，將藥柜里的中藥根據(jù)性能“寒、熱、溫、平”分類(lèi)，通過(guò)語(yǔ)音控制藥柜的方式實(shí)現(xiàn)快捷找藥。

二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

基于Arduino的智能語(yǔ)音旋轉(zhuǎn)藥柜主要由Arduino開(kāi)發(fā)板、LD3320語(yǔ)音識(shí)別模塊、SG90舵機(jī)和3D打印定制藥柜模型這四個(gè)部分構(gòu)成。

Arduino開(kāi)發(fā)板用于接收和處理語(yǔ)音識(shí)別模塊的信號(hào)，控制舵機(jī)旋轉(zhuǎn)。LD3320語(yǔ)音識(shí)別模塊用于識(shí)別用戶的語(yǔ)音指令，并將指令轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的信號(hào)。SG90舵機(jī)用于控制藥柜的旋轉(zhuǎn)角度和方向。3D打印定制藥柜模型用于放置藥物，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)功能。

三、制作過(guò)程

1.購(gòu)買(mǎi)材料

我們購(gòu)買(mǎi)所需的材料，包括Arduino開(kāi)發(fā)板、LD3320語(yǔ)音識(shí)別模塊、SG90舵機(jī)、電池組、充電器和3D打印定制藥柜模型等。

2.設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)主體

我們制作分層結(jié)構(gòu)，將藥柜分為上下兩層，即底座與旋轉(zhuǎn)層。接著，我們將SG90舵機(jī)與底座固定，旋轉(zhuǎn)層通過(guò)SG90舵機(jī)自帶的齒輪和加長(zhǎng)固定裝置與SG90舵機(jī)固定。最終，旋轉(zhuǎn)層、SG90舵機(jī)和底座組合成一個(gè)整體，可以讓藥柜模型實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)功能。

為了讓藥柜模型迅速準(zhǔn)確地將我們想要的中藥旋轉(zhuǎn)到我們面前，我們?cè)O(shè)置旋轉(zhuǎn)角度，通過(guò)量角器將藥柜旋轉(zhuǎn)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(nèi)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

3.編寫(xiě)程序

我們使用Arduino-IED編寫(xiě)程序。首先我們將角度旋轉(zhuǎn)程序?qū)懞煤鬅刖幊贪?，?jīng)過(guò)多次測(cè)試減小舵機(jī)角度的誤差，最終找到了合適的角度。隨后我們進(jìn)行整體程序的編寫(xiě)，我們?yōu)樗幑衲Ｐ驮O(shè)定了4個(gè)分類(lèi)語(yǔ)音喚醒語(yǔ)句和36個(gè)常用藥物名稱(chēng)喚醒詞語(yǔ)，分別對(duì)應(yīng)4個(gè)不同的角度，燒入主板后進(jìn)行測(cè)試，可以成功實(shí)現(xiàn)功能。

4.組裝與調(diào)試

我們組裝作品：根據(jù)設(shè)計(jì)圖將各個(gè)部件安裝在藥柜模型上，并連接電路。

在調(diào)試過(guò)程中，我們遇到了一些問(wèn)題，如舵機(jī)的角度控制不準(zhǔn)確，語(yǔ)音識(shí)別模塊的識(shí)別率不高。

針對(duì)舵機(jī)角度控制不準(zhǔn)確這個(gè)問(wèn)題，我們通過(guò)改變控制程序中控制信號(hào)的脈沖寬度來(lái)校準(zhǔn)舵機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度，使其能根據(jù)信號(hào)準(zhǔn)確旋轉(zhuǎn)。針對(duì)語(yǔ)音識(shí)別模塊的識(shí)別率不高這一問(wèn)題，我們通過(guò)音頻庫(kù)增加關(guān)鍵字和每次使用以后自動(dòng)回到“我是小壺”的等待命令階段來(lái)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(shí)物圖

四、創(chuàng)新點(diǎn)

基于Arduino的智能語(yǔ)音旋轉(zhuǎn)藥柜旋轉(zhuǎn)自如，通過(guò)語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)能夠自動(dòng)把相關(guān)類(lèi)別的中藥旋轉(zhuǎn)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(wèn)題。

作品構(gòu)造簡(jiǎn)單，具有節(jié)約空間、準(zhǔn)確快捷等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)用性強(qiáng)，可以輔助藥劑師工作。

未來(lái)，我們將繼續(xù)探索如何將人工智能技術(shù)應(yīng)用到更多領(lǐng)域，為人們的生活帶來(lái)更多便利和樂(lè)趣。

專(zhuān)家點(diǎn)評(píng)

羅揚(yáng)皓、徐梓軒同學(xué)的基于Arduino的智能語(yǔ)音旋轉(zhuǎn)藥柜是一件拓展型發(fā)明作品。這件作品的出現(xiàn)，充分體現(xiàn)了：其一，兩位小發(fā)明人善于觀察、勤于思考、樂(lè)于創(chuàng)新。在購(gòu)買(mǎi)中藥的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題，決定對(duì)中藥柜進(jìn)行拓展式創(chuàng)新。其二，兩位小發(fā)明人具有一定的中藥知識(shí)，能將藥柜里的中藥根據(jù)性能“寒、熱、溫、平”等準(zhǔn)確分類(lèi)。其三，兩位小發(fā)明人從調(diào)查分析、方案設(shè)計(jì)，到制作、組裝、調(diào)試等，環(huán)環(huán)相扣，規(guī)范到位，具有科研潛質(zhì)。

項(xiàng)目值得點(diǎn)贊的是，它還帶給我們新的啟示。我國(guó)已故領(lǐng)袖毛澤東曾強(qiáng)調(diào)“中國(guó)醫(yī)藥學(xué)是一個(gè)偉大的寶庫(kù)，應(yīng)當(dāng)努力發(fā)掘，加以提高”。2015年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)得主、中國(guó)科學(xué)家屠呦呦就是在中華醫(yī)藥寶庫(kù)中發(fā)現(xiàn)了青蒿素治瘧疾的作用，發(fā)明了提取青蒿素的方法，挽救了全球特別是發(fā)展中國(guó)家數(shù)百萬(wàn)人的生命。我們可以從小的項(xiàng)目創(chuàng)新實(shí)踐開(kāi)始，將來(lái)努力成長(zhǎng)為屠呦呦式的中華醫(yī)藥拔尖創(chuàng)新人才。