一种新型宠物猫智能自动饲养装置*

李梦璇，徐 莹，郭兰天，王 勇

（青岛理工大学 机械与汽车工程学院，山东 青岛266525）

目前饲养宠物猫的群体逐渐增多，图1为2017-2020年国内饲养宠物猫数量的变化[1]。由于饲养者工作加班、出差旅游，导致宠物猫出现饮食问题，同时还存在宠物猫体重超标、饲养宠物猫新手群体没有饲养经验不会喂食和宠物猫污染食物等问题。现阶段我国市场上主要销售的是针对宠物猫而生产的半智能化装置，但是在现实使用过程中不能保证宠物猫进食量，不能根据宠物猫当天的身体状况而调整食物种类和食量。

图1 2017-2020年国内饲养宠物猫数量的变化

1 国内外宠物行业发展现状

现阶段我国的饲养系统主要分为两类：第一种是人工喂养，第二种则是智能的大型饲养设备。所以现阶段国内对于宠物猫家用智能饲养的研究是极为缺乏的[2]。

在国外，因为智能化水平较高，且宠物猫市场相对成熟，所以针对宠物猫的智能设备也较多，像是：petent智能喂养机、petpace宠物猫智能项圈、cleverpet宠物猫项圈等。其中较为成熟的petent智能喂养机，可以实现自动化的宠物猫饲养操作，支持远程操控以及其他的一些功能[3]，但是相对而言，价格就比较高昂，除此以外petent智能喂养机对于宠物猫健康状况的检测与宠物猫的实时监控也不够到位[4]。

1.1 国内宠物猫智能产品行业发展现状

目前国内市场已开始有多款功能各异的宠物猫饲养装置，成为很多宠物猫用户解决宠物饲养问题的好帮手[5]，但大多数厂商在设计生产宠物猫饲养装置的时候以产品为导向，忽略了主人与宠物猫之间的诉求。

1.2 国外宠物猫智能产品行业发展现状

国外对宠物猫行业研究的广度和深度都较我国前卫，其先进的管理给我国宠物猫产品设计带来重要启示。国外宠物猫饲养装置研究的重点是在产品的智能化方面，在智能化技术方面相对而言比较成熟，但也存在一些问题[6]，如过于注重智能技术，而忽视了人-机器-宠物猫三者之间的交互体验，缺乏一些以人为本的设计理念。

2 新型宠物猫智能自动饲养装置工作原理

图2为新型宠物猫智能自动饲养装置轴测示意图，图3为新型宠物猫智能自动饲养装置后视图。其中，中央处理器1由运算器、控制器和累加器组成，负责接收和处理控制信号，中央处理器1安装在外壳支架14内。体温监测板7通过体温监测板连接触点，安装于外壳支架14下方，体温监测板7上安装有两片生物用发热电极片6用于测量宠物猫温度，供电及数据传输均通过体温监测板连接触点9返回中央处理器1中。红外摄像头11设置于外壳支架14上方，由中央处理器1进行信号控制，通过无线网络或有线连接将数据发送至用户手机端。混合出料口8内部分为三部分，左侧、中部为饲料出料口，右侧为饮水出料口。饲料在下落时经混合出料口下方斜坡混合后排入可拆卸食品饮水盆5左侧，当可拆卸食品饮水盆5右侧饮水部分的水位传感器4检测到水位较低时，控制混合出料口右侧工作，进行饮水补充。可触摸输入显示屏2安装在外壳支架14中部，其下方安装有控制按钮3和USB数据传输接口10，便于监测宠物猫状态和在设备网络离线时进行参数设定。

图2 新型宠物猫智能自动饲养装置轴测示意图

图3 新型宠物猫智能自动饲养装置后视图

图4为新型宠物猫智能自动饲养装置控制系统工作逻辑关系图。

图4 新型宠物猫智能自动饲养装置控制系统工作逻辑关系图

3 系统分析与设计

本研究属于宠物饲养技术领域，具体为一种新型宠物猫智能自动饲养装置，即先将宠物猫饲料放入，然后通过手机APP的推荐确定不同用户宠物猫所需的饲料数量和喂食时间，当需要喂食时本装置系统将发出喂食信号吸引宠物猫，自动进行喂食，同时并过滤净化水质。

3.1 宠物猫投食器食粮装置

本研究的储粮装置为双向多腔体螺旋型送料装置，垂直送料，能通过转动比和旋转圈数准确计算出送料重量，实现饲料的精准投送。同时，多腔体结构可保证食料的多样性，垂直送料不易发生卡料，同时还可实现隔绝空气，防止饲料回流污染，保证了饲料的安全健康。图5为螺旋进料叶片结构。

图5 螺旋进料叶片结构图

3.2 饲养装置人机交互功能

本研究利用互联网连接手机端，依据用户使用配套APP填入宠物猫基本信息后系统会进行云端数据分析，后台计算出日均健康合理的喂食方式，确定宠物猫所需饲喂的饲料数量。主控芯片控制电机旋转圈数，从而使电动机带动螺旋送料装置送出所需的饲料数量。投食器顶部加有WiFi模块，可作为终端实时向用户发送数据，同时配有摄像头，监控宠物猫动态，实时观察宠物猫进食状态。本研究配有食物检测装置，若食盆食物达到预警数量，本装置会自动停止出粮。本研究产品用户可通过配套APP，不受时间地点限制随时查看宠物猫的状态。本研究在宠物猫智能自动饲养装置内部配有喇叭与话筒，用户可以依靠终端设备，使用双向实时对讲功能完成与宠物猫的交流。本研究加入了称重感应传感器，并设置了宠物猫体重自动记录功能，方便统计宠物猫的生长状况。

3.3 饮水装置

本饮水器内置活性炭和三级过滤反渗透工艺的产水率；测试并总结了无加压泵的反渗透工艺净水器在管道入口压力为0.15～0.4MPa的产水率变化规律；对比了相同工况时反渗透膜和超滤膜净水器出水水质。图6为宠物猫饮水机零件结构图。

图6 宠物猫饮水机零件结构

3.4 宠物猫体温测温装置

本研究通过宠物猫面部识别测温装置对宠物猫进行实时体温监测并记入在案。宠物猫体温测温装置包括：定时开关装置、监控模块、图像识别装置、检测装置、中央处理器、对比报警装置、联网模块、实时显示。

宠物猫体温测温装置结构应用简介：（1）宠物猫检测模块：用于实时对宠物猫进行检测。（2）检测测温区域模块：用于当检测到有效宠物猫时，检测宠物猫中可进行测温的测温区域。（3）测量体温模块：用于测量测温区域的宠物猫温度，测量体温模块的测量视场角不超过5℃。（4）对比判断模块：用于将获得的宠物猫体温度与预设温度值范围进行对比并与用户以往温度值进行对比，判断是否存在异常。（5）报警装置：及时提醒异常体温。（6）记录提示模块：用于将对比判断模块的结果记录至该用户历史信息中进行保存并提示给用户。

4 结束语

为了提高广大宠物猫用户的生活效率，本研究针对当前宠物猫智能自动饲养问题提出解决方案。结果表明，本研究提高了宠物猫饲养质量和宠物猫饲养装置的智能化水平，提供宠物猫健康饲养一体化解决方案，确保用户在外出时可以实时掌握宠物猫饲养装置饲料的出量情况，实现用户对宠物猫信息数据管理的高度智能化。然而，本研究没有测试宠物猫真实的使用数据，今后将会更加全面鉴定验证宠物猫智能自动饲养装置的可行性。