CN102223785A - 用于动物行为改变的饲喂系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明包括自动化动物饲喂系统、用于饲喂动物的自动化方法及其设备。本发明也包括动物行为改变的方法。
Description
发明领域
本发明包括自动化动物饲喂系统、饲喂动物的自动化方法(automated process)及其设备。本发明也包括动物行为改变的方法。
发明背景
已经设计出用于自动化动物管理的多种系统。例如，在家畜业中需要有效管理大群牛羊等，以确保能适当饲喂动物并使其免遭疫病。已经设计出达到这些目标的自动化系统，其中使用动物识别系统，给个体动物加标签，使它们可以被追踪。按这种方式，可以识别个体动物并监控其关键特征，以确保它们处于最佳状态，用于装运和最终屠宰。
在饲料研究的技术领域中，可使动物接受品尝测试方案，其中需要它们接近超过足以维持正常体重所需量的一种或多种饲料。动物例如狗，让其选择大量的多种饲料，将会消耗超过维持其健康体重所需量的饲料并随时间而变得超重或肥胖。需要限制总的饲料利用率，以避免这一点。然而，如果总的饲料利用率受限制的话，品尝测试例如偏好测试将会是无效的。因此需要一些手段，为动物提供精确而有效的饲料研究方案。重要的是，这些方案能以安全和可靠方式控制饲料接近动物。
发明概述
本发明包括用于无需人类干预的饲喂、数据采集、行为改变(modification)和训练目的的与动物互相影响的自动化方式。在某些实施方案中，本发明包括在自动化饲喂和数据采集系统中，安全管理机器与动物之间的界面的方法。自动化能达到高水平精度并能监视和控制饲料获取(food access)。
在一个实施方案中，本发明包括自动化动物饲喂系统，所述系统包括至少一个饲料容器和系统部件，所述系统部件包括：
(a)动物识别系统，所述动物识别系统用于识别使用所述饲喂系统的动物；和
(b)探测器，所述探测器用于探测位于所述至少一个饲料容器附近的动物的存在；
(c)屏障(barrier)，所述屏障用于阻止接近所述至少一个饲料容器；
其中所述系统部件由控制器来控制。
本发明还可包括用于检测位于所述至少一个饲料容器附近的动物的存在的装置、用于给使用所述饲喂系统的动物让其离开所述至少一个饲料容器的提示的提示装置和用于给位于所述至少一个饲料容器附近的动物提供刺激的刺激装置。用于测量位于所述至少一个饲料容器附近的动物的存在的装置可以与探测器相同，所述探测器用于探测位于所述至少一个饲料容器附近的动物的存在。可将所述至少一个饲料容器和系统部件便利地结合到饲喂站中。
在另一个实施方案中，本发明提供用于饲喂动物的自动化方法，所述方法包括：
(a)提供至少一个饲料容器；
(b)在所述至少一个饲料容器中提供动物饲料；
(c)提供阻止动物接近饲料的屏障；
(d)探测动物是否邻近所述至少一个饲料容器；
如果不是，(i)展开所述屏障以阻止接近饲料；
如果是，(ii)通过提供刺激和重复步骤(d)，直到动物不再邻近所述至少一个饲料容器，来使动物定址(addressing)；其中步骤(d)由控制器来控制。本发明还可包括识别出现在所述至少一个饲料容器的动物，测量在所述至少一个容器的动物的参数，并且给动物离开所述至少一个饲料容器的提示。
在另一个实施方案中，本发明包括用于影响非人类动物行为改变的动物饲喂系统，所述系统包括：
(a)动物识别系统，所述动物识别系统用于识别使用所述饲喂系统的动物；
(b)屏障，所述屏障用于阻止接近所述至少一个饲料容器；
(d)提示装置，所述提示装置用于给使用所述饲喂系统的动物进行某个动作的提示；
(e)探测器，所述探测器用于探测使用所述饲喂系统的动物是否已进行某个动作；和
(f)刺激装置，所述刺激装置用于给位于所述至少一个饲料容器附近的动物提供刺激；
其中所述系统部件由控制器来控制。本发明还可包括用于测量在所述至少一个饲料容器的动物的参数的装置。
在另一个实施方案中，本发明包括改变非人类动物行为的方法，所述方法包括：
(a)使用与饲料容器相联系的动物识别系统来识别动物受试者的行为改变；
(b)给使用所述饲喂系统的动物提供进行某个动作的提示；和
(c)探测使用所述饲喂系统的动物是否已进行所述某个动作；
其中所述系统部件由控制器来控制。本发明还可包括测量在所述至少一个饲料容器的动物的参数和给位于所述至少一个饲料容器附近的动物提供刺激(i)以促使使用所述饲喂系统的动物进行某个动作或(ii)一旦所述某个动作已经完成。
附图简述
图1显示本发明自动化饲喂系统的控制系统的框图；和
图2显示按照本发明饲喂动物的方法流程图。
发明详述
发明的一般性描述
本发明包括自动化动物饲喂系统，所述系统包括至少一个饲料容器和系统部件，所述系统部件包括：
(a)动物识别系统，所述动物识别系统用于识别使用所述饲喂系统的动物；
(b)探测器，所述探测器用于探测位于所述至少一个饲料容器附近的动物的存在；和
(c)屏障，所述屏障用于阻止接近所述至少一个饲料容器；其中所述系统部件由控制器来控制。本发明还可包括用于测量在所述至少一个饲料容器的动物的参数的装置，用于给使用所述饲喂系统的动物让其离开所述至少一个饲料容器的提示的提示装置，以及用于给位于所述至少一个饲料容器附近的动物提供刺激的刺激装置。
在某些实施方案中，本发明包括自动化动物饲喂系统，其中所述至少一个饲料容器和系统部件结合到饲喂站中。
在某些实施方案中，本发明包括动物识别系统，所述动物识别系统包括动物携带的唯一标签和标签阅读器，其与控制器通讯(communicate)。
在某些实施方案中，本发明包括所述唯一标签是射频识别芯片，所述标签阅读器是芯片阅读器。
在某些实施方案中，在所述至少一个饲料容器的动物的参数涉及动物所消耗的饲料量。
在某些实施方案中，本发明包括用于测量涉及所消耗饲料量的参数的装置，所述装置测量在所述至少一个容器中的饲料重量。
在某些实施方案中，本发明包括涉及动物所消耗饲料量的参数，所述参数包括所消耗饲料的热量值。
在某些实施方案中，本发明包括控制器，该控制器配置用于计算所消耗饲料的热量值。
在某些实施方案中，本发明包括屏障，其包括通向所述至少一个饲料容器的出入门(access door)。
在某些实施方案中，本发明包括用于提供不同饲料的许多饲料容器。
在某些实施方案中，本发明包括发出声音提示的提示装置。
在某些实施方案中，本发明包括用于探测动物存在的探测器，包括光学传感器。
在某些实施方案中，本发明包括刺激装置，包括吹气发生器。
在某些实施方案中，本发明包括自动化动物饲喂系统，其中所述控制器包括用以下相关数据编程的处理器：动物识别、饲料摄入容许量(food intake allowance)、饲料识别、饲料量、饲料容器识别、饲料容器皮重、饲料容器位置、进食持续时间或其组合。
在另一个实施方案中，本发明提供用于饲喂动物的自动化方法，所述方法包括：
(a)提供至少一个饲料容器；
(b)在所述至少一个饲料容器中提供动物饲料；
(c)提供阻止动物接近饲料的屏障；
(d)探测动物是否邻近至少一个饲料容器；
如果不是，(i)展开所述屏障以阻止接近饲料；
如果是，(ii)通过提供刺激和重复步骤(d)，直到动物不再邻近所述至少一个饲料容器，来使动物定址；其中步骤(d)由控制器来控制。本发明还可包括识别出现在所述至少一个饲料容器的动物，测量在所述至少一个容器的动物的参数，并且给动物离开所述至少一个饲料容器的提示。
在某些实施方案中，本发明包括自动化饲喂装置，其中所述至少一个饲料容器和系统部件结合到饲喂站中。
在某些实施方案中，本发明包括自动化饲喂装置，其中识别出现在所述至少一个饲料容器的动物的步骤使用动物识别系统，所述系统包括动物携带的唯一标签和标签阅读器，其与控制器通讯。
在某些实施方案中，本发明包括自动化饲喂装置，其中所述唯一标签是射频识别芯片，标签阅读器是芯片阅读器。
在某些实施方案中，本发明包括自动化饲喂装置，其中在所述至少一个饲料容器的动物的参数涉及动物所消耗的饲料量。
在某些实施方案中，本发明包括自动化饲喂装置，其中所消耗的饲料量是通过测量所述至少一个容器中的饲料重量而测量的。
在某些实施方案中，本发明包括自动化饲喂装置，其中涉及动物所消耗饲料量的参数包括所消耗饲料的热量值。
在某些实施方案中，本发明包括自动化饲喂装置，其中所述控制器配置用于计算所消耗饲料的热量值。
在某些实施方案中，本发明包括自动化饲喂装置，其中所述屏障包括通向所述至少一个饲料容器的出入门。
在某些实施方案中，本发明包括自动化饲喂装置，其中所述至少一个饲料容器是用于提供不同饲料的许多饲料容器。
在某些实施方案中，本发明包括自动化饲喂装置，其中所述提示是声音提示。
在某些实施方案中，本发明包括自动化饲喂装置，其中所述探测动物存在的探测器包括光学传感器。
在某些实施方案中，本发明包括自动化饲喂装置，其中所述刺激是对动物吹的吹气。
在某些实施方案中，本发明包括自动化饲喂装置，其中所述控制器包括用以下相关数据编程的处理器：动物识别、饲料摄入容许量、饲料识别、饲料量、饲料容器识别、饲料容器皮重、饲料容器位置、进食持续时间或其组合。
在某些实施方案中，本发明包括自动化饲喂装置，其中所述动物是狗。
在某些实施方案中，本发明包括包括控制器在内的自动化饲喂装置，所述控制器经编程可操作权利要求21-40中任一项的用于饲喂动物的自动化方法。
在另一个实施方案中，本发明包括用于影响非人类动物行为改变的动物饲喂系统，所述系统包括：
(a)动物识别系统，所述动物识别系统用于识别使用所述饲喂系统的动物；
(b)屏障，所述屏障用于阻止接近所述至少一个饲料容器；
(d)提示装置，所述提示装置用于给使用所述饲喂系统的动物提供进行某个动作的提示；
(e)探测器，所述探测器用于探测使用所述饲喂系统的动物是否已进行某个动作；和
(f)刺激装置，所述刺激装置用于给位于所述至少一个饲料容器附近的动物提供刺激；
其中所述系统部件由控制器来控制。本发明还可包括用于测量在所述至少一个饲料容器的动物的参数的装置。
在某些实施方案中，本发明包括动物饲喂装置，其中所述至少一个饲料容器和系统部件结合到饲喂站中。
在某些实施方案中，本发明包括动物饲喂装置，其中所述动物识别系统包括动物携带的唯一标签和标签阅读器，其与控制器通讯。
在某些实施方案中，本发明包括动物饲喂装置，其中所述唯一标签是射频识别芯片，所述标签阅读器是芯片阅读器。
在某些实施方案中，本发明包括动物饲喂装置，其中在所述至少一个饲料容器的动物的参数涉及动物所消耗的饲料量。
在某些实施方案中，本发明包括动物饲喂装置，其中所述用于测量涉及所消耗饲料量的参数的装置测量所述至少一个容器中的饲料重量。
在某些实施方案中，本发明包括动物饲喂装置，其中涉及动物所消耗饲料量的参数包括所消耗饲料的热量值。
在某些实施方案中，本发明包括动物饲喂装置，其中所述控制器配置用于计算所消耗饲料的热量值。
在某些实施方案中，本发明包括动物饲喂装置，其中所述屏障包括通向所述至少一个饲料容器的出入门。
在某些实施方案中，本发明包括动物饲喂装置，其中所述至少一个饲料容器是用于提供不同饲料的许多饲料容器。
在某些实施方案中，本发明包括动物饲喂装置，其中所述提示装置发出声音提示。
在某些实施方案中，本发明包括动物饲喂装置，其中用于探测动物存在的探测器包括光学传感器。
在某些实施方案中，本发明包括动物饲喂装置，其中所述刺激装置包括吹气发生器。
在某些实施方案中，本发明包括动物饲喂装置，其中所述控制器包括用以下相关数据编程的处理器：动物识别、饲料摄入容许量、饲料识别、饲料量、饲料容器识别、饲料容器皮重、饲料容器位置、进食持续时间或其组合。
在另一个实施方案中，本发明包括改变非人类动物行为的方法，所述方法包括：
(a)使用与饲料容器相联系的动物识别系统来识别动物受试者的行为改变；
(b)给使用所述饲喂系统的动物提供进行某个动作的提示；和
(c)探测使用所述饲喂系统的动物是否已进行所述某个动作；
其中所述系统部件由控制器来控制。本发明还可包括测量在所述至少一个饲料容器的动物的参数和给位于所述至少一个饲料容器附近的动物提供刺激(i)以促使使用所述饲喂系统的动物进行某个动作或(ii)一旦所述某个动作已经完成。
在某些实施方案中，本发明包括改变非人类动物行为的方法，其中所述至少一个饲料容器和系统部件结合到饲喂站中。
在某些实施方案中，本发明包括改变非人类动物行为的方法，其中所述动物识别系统包括动物携带的唯一标签和标签阅读器，其与控制器通讯。
在某些实施方案中，本发明包括改变非人类动物行为的方法，其中所述唯一标签是射频识别芯片，所述标签阅读器是芯片阅读器。
在某些实施方案中，本发明包括改变非人类动物行为的方法，其中在所述至少一个饲料容器的动物的参数涉及动物所消耗的饲料量。
在某些实施方案中，本发明包括改变非人类动物行为的方法，其中用于测量涉及所消耗饲料量的参数的装置测量所述至少一个容器中的饲料重量。
在某些实施方案中，本发明包括改变非人类动物行为的方法，其中涉及动物所消耗饲料量的参数包括所消耗饲料的热量值。
在某些实施方案中，本发明包括改变非人类动物行为的方法，其中所述控制器配置用于计算所消耗饲料的热量值。
在某些实施方案中，本发明包括改变非人类动物行为的方法，其中所述屏障包括通向所述至少一个饲料容器的出入门。
在某些实施方案中，本发明包括改变非人类动物行为的方法，其中所述至少一个饲料容器是用于提供不同饲料的许多饲料容器。
在某些实施方案中，本发明包括改变非人类动物行为的方法，其中所述提示装置发出声音提示。
在某些实施方案中，本发明包括改变非人类动物行为的方法，其中探测动物存在的探测器包括光学传感器。
在某些实施方案中，本发明包括改变非人类动物行为的方法，其中所述刺激装置包括吹气发生器。
在某些实施方案中，本发明包括改变非人类动物行为的方法，其中所述控制器包括用以下相关数据编程的处理器：动物识别、饲料摄入容许量、饲料识别、饲料量、饲料容器识别、饲料容器皮重、饲料容器位置、进食持续时间或其组合。
本发明的饲喂站
本发明包括自动化动物饲喂系统，所述系统包括至少一个饲料容器和系统部件，所述系统部件包括：动物识别系统，所述动物识别系统用于识别使用所述饲喂系统的动物；探测器，所述探测器用于探测位于所述至少一个饲料容器附近的动物的存在；屏障，所述屏障用于阻止接近所述至少一个饲料容器；其中所述系统部件由控制器来控制。本发明还可包括用于测量在所述至少一个饲料容器的动物的参数的装置；用于给使用所述饲喂系统的动物提供让其离开所述至少一个饲料容器的提示的提示装置；和用于给位于至少一个饲料容器附近的动物提供刺激的刺激装置。
在某些实施方案中，本发明的自动化饲喂系统包括屏障，所述屏障在以下情况下展开：在给动物提示并让动物能够离开所述至少一个饲料容器之后，在由在饲料容器的动物的参数所确定的点，例如预定的所消耗饲料量或预定的出现时间。在其它实施方案中，提示和刺激(如有必要)的组合确保动物在展开屏障时不会受到伤害。这样，确保动物安全和良好状态，同时保持对饲料摄入容许的关闭。
本发明的自动化动物饲喂系统经设计用于汇集信息、处理，并根据对每只动物的预设指令和对其行为的响应而给这些个体动物提供反馈。提供动物识别系统，用于识别使用所述饲喂系统的动物。动物识别系统通常包括动物携带的唯一标签和标签阅读器，其与控制器通讯。在某些实施方案中，标签由动物携带，作为其外套(apparel)例如颈圈的一部分。或者，标签可以直接贴在动物身体上或体内携带，例如作为皮下插入物，如有时用于猫和狗的永久识别那样。在某些实施方案中，标签是射频识别(RFID)芯片，标签阅读器是芯片阅读器，尽管也可使用其它标签，包括可贴在动物身上的任何RFID标签。在某些实施方案中，标签阅读器通常位于至少一个饲料容器附近，其中所述至少一个饲料容器构成饲喂站的一部分。在某些实施方案中，标签阅读器位于饲喂站中动物经过而获准接近所述至少一个饲料容器的点。在某些实施方案中，标签阅读器是便携式的、手工操作的或固定的自动化阅读器类型，位于动物获准接近饲料的点。在某些实施方案中，标签阅读器配置用于与控制器通讯。这样的通讯可以是以常规方式的有线通讯或无线通讯。
本发明的动物饲喂系统可包括单个饲料容器，其通常是任何常规类型，例如标准饲料碗状物。在某些实施方案中，饲喂系统包括许多饲料容器。在某些实施方案中，许多饲料容器可用于提供不同饲料，以给动物提供选择。在某些实施方案中，接近多种饲料允许用于品尝测试和其它饲料研究方案。在某些实施方案中，使用本发明的许多饲料容器能获取精确的饲料消耗数据。
在其它实施方案中，本发明包括用于测量至少一个饲料容器的动物的参数的装置。该参数通常涉及动物所消耗的饲料量并且可以是所消耗饲料的重量和/或动物出现在至少一个饲料容器所花费的时间量。因此，用于测量参数的装置可包括天平和/或计时器。可使用天平来测量饲喂前后的动物体重，以计算所消耗饲料的重量。给动物在原位称重量可能是困难而不准确的。因此，在某些实施方案中，测量至少一个饲料容器的重量，以确定所消耗饲料的重量。当在例如品尝测试方案中有许多饲料容器时，测量每个单一容器的重量，因为这将会给出关于动物对每种饲料偏好的信息。在其它实施方案中，每个饲料容器重量的测量是在连续基础上进行的。
在其它实施方案中，用于测量在所述至少一个饲料容器的动物的参数的装置配置用于与控制器通讯。在饲料容器被称重(例如在连续基础上)的情况下，与控制器的通讯使系统能够从任一容器计算出所消耗饲料的热量值。在某些实施方案中，所述系统可在有许多饲料容器时进行求和计算，以计算所消耗饲料的总热量值。在某些实施方案中，可将该参数与预定水平进行比较。这样的预定水平可存储在系统中，用于动物的电子识别的参照，例如存储在可编程逻辑控制器(PLC)存储器中。
在某些实施方案中，控制器是可编程的，以便在一旦达到预定水平时，展开用于阻止接近至少一个饲料容器的屏障，进行提供提示的中间步骤并确保动物不再邻近本文所述的至少一个饲料容器。所述屏障优选是出入门，其位置能阻止接近单一饲料容器或许多饲料容器。在一个实施方案中，所述屏障包括许多出入门，每个单一门都阻止接近单一饲料容器，或者，在其它安排中，阻止接近不止一个饲料容器。在某些实施方案中，所述屏障可以常规方式来操作。在某些实施方案中，通常可给每个饲料出入门提供气压缸传动装置，并且配置用于以常规有线或无线方式与控制器通讯。通常，当达到所消耗饲料的热量值、所消耗饲料重量或其它参数的预定水平时，控制器与提示装置、探测器和屏障通讯，以阻止动物接近饲料容器。
在展开屏障之前，提供让动物离开所述至少一个饲料容器的提示。在某些实施方案中，所述提示是声音提示，例如音调或蜂鸣音。在其它实施方案中，这可由与位于所述至少一个饲料容器附近的扩音器相连的音调发生器来提供。在某些实施方案中，可以其它形式给出提示，条件是这些形式也影响动物的一种或多种感觉。在某些实施方案中，提示可以是触觉提示、视觉提示、嗅觉提示或味觉提示，例如吹气、频闪灯光、光源、机械臂、在动物附近发出的香味或气味、以及声音提示。
提示的目的是给动物提供进行所期望的离开所述至少一个饲料容器的动作的信号，例如通过简单的退回。这是一种行为模式，动物可通过重复暴露给饲喂系统而学会所述行为模式。依据本发明，提供一种探测器，所述探测器用于探测位于所述至少一个饲料容器附近的动物的存在。在某些实施方案中，所述探测器配置用于与控制器通讯。在某些实施方案中，所述探测器可以是能感知动物位置的任何常规探测器。在某些实施方案中，所述探测器包括光学传感器。在某些实施方案中，光学传感器可以是任何合适的传感器例如发射器-接收器组合，其中发射器发射被探测器探测到的光束，只要光束通路没有被阻断。在某些实施方案中，动物处于邻近至少一个饲料容器的位置，通路就被阻断。仅当动物已离开所述至少一个饲料容器时，光束探测器才能探测到光束。在某些实施方案中，光束可以是任何标准波长，包括可见光波长和不可见光波长。
在某些实施方案中，提供一种刺激装置，用于在这样的情况给动物提供刺激：其中已给动物提供进行动作(例如离开饲喂站)的提示，但探测器仍探测到动物还在饲料容器或在其附近。在某些实施方案中，刺激装置的目的是给动物提供压力，以促使离开所述至少一个饲料容器的动作。在一个实施方案中，刺激包括对动物吹的吹气。在该安排中，吹气发生器位于所述至少一个饲料容器附近并且对准动物面部或动物头顶。所述刺激装置配置用于与控制器通讯，并且可通过有线或无线的常规方式进行。可以配置系统使得刺激的频率、持续时间、强度和类型可以不同或进行组合，以达到所需要的反应。例如，可增加吹气强度，以促使动物从饲料容器退回，如果探测器持续探测到动物在那里存在的话。刺激的其它类型包括但不限于例如强烈的频闪灯光、机械门、喷水、高音或恶臭。
在本发明操作的一个示例性实施方案中，一旦动物的饲料消耗达到预定水平，系统通过控制器知道，必须展开屏障，以阻止接近饲料。为了避免动物与活动部件间的接触可能带来的伤害而安全完成这些操作，给动物提供它应当从所述至少一个饲料容器退回的提示。系统通过探测器来监视动物是否响应该提示。如果探测器感知动物已经移动并因此而不再邻近饲料容器，则展开屏障。然而，如果探测器记录到动物仍位于所述至少一个饲料容器附近，因而具有展开屏障而造成伤害的危险，则给动物提供刺激。如果动物现已离开至少一个饲料容器，探测器将会探测到这一点并可展开屏障。如果动物仍不离开所述至少一个饲料容器，则可重复刺激，强度可能会更大。
在一个示例性实施方案中，在展开屏障期间，动物应当设法获准接近所述至少一个饲料容器，屏障展开可被暂停并且刺激重新活化，直到动物再次离开所述至少一个饲料容器。
除了直接测量饲料摄入之外，系统还可汇集单一动物相关的信息，包括生理数据和行为，例如根据市售RFID芯片的体温，行为：它们进食有多快，它们接近各碗状物有多少次。
通过将提示和某些其它反馈形式(例如适当的奖励(即饲料)或压力)结合起来，动物可经自动训练而进行某个动作，以响应特定提示。例如，动物从饲喂器(feeder)中的饲料碗状物退回就是应用这一原则的一个实例。另一个实例就是使用不同的声音提示，给狗发信号，让其根据所期望的动作去饲喂间或外出。
非人类动物行为改变的方法
本发明也包括改变、调整或控制动物行为的方法。所述方法可用于任何非人类动物。在某些实施方案中，所述方法可用于能学会认识提示的重要性的动物。在某些实施方案中，所述动物是狗。
本文所用的和除非另有说明，“行为改变”是指通过改变动物的态度、感知或对某种动作的观察而改变或变更动物(例如猫或狗)行为。训练(正如在服从训练中)教导特定的行为动作(例如学习坐)。在本发明的上下文下，术语“行为改变”是指作为某种刺激例如饲喂的结果而促使动物按某种方式动作，例如坐。
因此，本发明包括动物行为改变的方法。在某些实施方案中，本发明的饲喂系统包括采用以下原则，用于行为改变：进行所期望动作的提示或信号；促使进行该动作；监视正确动作是否执行的能力；当执行正确动作时快速解除压力；和如果执行不正确动作则重新施加压力。
在某些实施方案中，本发明的饲喂系统是自动化动物行为改变设备的一个实例。该系统给动物例如狗或猫提供提示并可监视动物是否执行正确动作。它也有“教导”动物的能力，即通过用刺激(例如吹气)指导它的位置而使动物进行动作。当暴露给所述饲喂系统时，大部分动物学习得很快(例如在1周内)，能单独响应提示(即不再需要吹气来强制动物从饲料碗状物退回)。在这一点上，就认为动物已经受到训练。这同样的原则也可用于其它情况。一个实例可使用类似设备，促使动物在响应特定信号时走出其生活围栏(living enclosure)或在响应另一特定信号时从外面进来。
示例性实施方案的事件操作/顺序
将饲喂时期(Feeding session)设置数据输入控制器中，将饲喂时期设置数据输入并存储在数据库中。当开始饲喂时期时，控制器为饲喂时期的每只动物下载饲喂时期数据。在饲喂时期期间，所下载的数据在可编程逻辑控制器(PLC)中存储和使用。饲喂时期结束之后，将饲喂时期的结果数据传送到数据库长期存储。这些数据包括动物识别、饲料摄入容许量、饲料识别、饲料量、碗状物识别、碗状物皮重、碗状物位置和进食持续时间。
在饲喂方法中，操作者将狗放入饲喂站，识别饲喂隔间和狗，识别并装载饲料碗状物，然后在核实饲喂信息(动物识别、饲料识别、饲料给予数目、饲料量、碗状物识别和碗状物位置)之后开始饲喂方法。
进食结束退出事件顺序如下：
1)在达到进食容许量(摄入量或时间)时开始
2)施加离开饲料碗状物和退回的提示信号(音调)
3)如果动物对提示无反应(探测到存在)，施加压力(吹气)
4)当探测到动物反应(无反应)就释放压力，而如果未探测到动物反应则随时间增加压力水平
5)如果无动物存在，关闭饲料出入门
6)如果在关门期间探测到动物存在，重开门并退回到事件3
系统组成
1)监视用仪器(灯阵列(light array)、负载传感器、RFID阅读器)
2)具有电子信号界面模块(输入/输出)的可编程逻辑控制器
3)整合软件(人机界面和可编程逻辑控制)
4)与动物相互影响的装置/机构-具有气压缸传动装置的饲料出入门，音调发生器和具有吹气喷嘴的气动控制系统
5)IT硬件(PC、条码扫描器、局域网以太网开关)；和
6)用于硬件、仪器、饲料碗状物和动物的围栏。
实施例
饲喂系统
在本发明的一个示例性实施方案中，参考图1描述了一种犬饲喂系统，该图显示控制系统的框图。计算机提供人与自动化饲喂系统的界面，用于饲喂时期设置和监视。通过条码阅读器和RFID阅读器将狗和碗状物的识别信息的电子输入提供给计算机。RFID阅读器可通过蓝牙连接与计算机连接。计算机通过以太网开关和以太网通讯模块与饲喂系统的底座(rest)连接。可编程逻辑控制器与以太网通讯模块相连并监视所有输入、过程或数据，并且向饲喂系统部件提供所有合适输出。可编程逻辑控制器与负载传感器模块、DC输入模块和DC输出模块连接通讯。
所示为碗状物A负载传感器(load cell)和碗状物B负载传感器的碗状物负载传感器测量饲料重量和当狗进食时的饲料的重量变化。这提供了实时饲料摄入的信息。屏障位置传感器与DC输入模块通讯并向系统提供屏障门位置的信息，所述屏障门可以打开或关闭。气压开关也与DC输入模块通讯。该开关监视可用于系统开和关屏障门的气压或向狗提供吹气刺激的气压。灯阵列与DC输入模块通讯并感知屏障门通路中任何物体的存在。这样，就可探测狗的存在。提供与DC输出模块通讯的压缩空气控制阀。该阀用于驱使气压缸开或关屏障门。另一压缩空气阀(图中未显示)用于提供吹气刺激，促使狗从饲料碗状物退回，允许屏障门安全关闭。音调与DC输出模块通讯。音调给狗提示其进食结束和它应当从碗状物退回。指示灯也与DC输出模块通讯。这给操作者提供每个单一饲喂站状况的信息。
饲喂系统的操作
现在描述上述犬饲喂系统的事件的操作和顺序。基本步骤的流程图见图2所示。
饲喂时期设置：
操作者输入饲喂时期设置信息(动物ID、饲料ID、饲料摄入容许量、饲料给予量、碗状物ID、碗状物位置和进食持续时间)。
饲喂时期开始：
一旦每只狗进入其单个饲喂隔间，RFID扫描器就会捕获到狗和饲喂隔间的电子ID并传输送给饲喂系统。该系统就为操作者识别哪些碗状物进入每个饲喂器(feeder)的每个位置。一旦系统核实了饲喂信息(动物ID、饲料ID、饲料量、碗状物ID和碗状物位置)，就可开始饲喂时期。
饲喂时期：
当系统打开饲料屏障门并允许狗接近饲料时，饲喂时期开始。在饲喂时期期间，系统连续监视各饲料碗状物的重量并计算狗对每种饲料的摄入和所消耗的总饲料。允许狗接近所有饲料碗状物，只要它的总饲料摄入小于其预设的每日容许量。当狗已经消耗它的每日饲料容许量或容许进食时间，系统就启动饲喂时期终止顺序。
饲喂时期终止顺序：
当狗达到其进食容许量(饲料摄入或时间)，系统通过灯阵列的显示而检查其在饲料碗状物的存在。如果狗不在屏障门通路，系统就关闭饲料屏障门。如果狗在的话，它接收到以音调形式从系统发出的提示，指示它应当从饲料碗状物退回。如果狗从灯阵列退回，系统就关闭饲料屏障门。如果狗留在屏障门通路，它就接受水平1吹气刺激，以促使它从饲料碗状物退回。如果狗从灯阵列退回，系统就关闭饲料屏障门。如果不是，吹气强度水平增加(水平2和水平3)，直到狗从屏障门通路退出，系统就可安全地阻断其接近饲料。一旦饲料屏障门处于关闭位置，系统向操作者通报狗进食结束并且它可以离开饲喂隔间。
自动化动物训练：
因为该系统具有监视狗在饲料碗状物的存在的能力并提供离开饲料碗状物的一贯的提示，同时给予分级刺激，以促使大多数狗能很快学会这种动作，从而在响应单独的提示时采取所期望的动作。
犬饲喂实施例
使用原型饲喂系统饲喂超过40只狗。所有狗都相对快地适应进食终止顺序，没有安全问题。系统在限制饲料摄入上也是高效的。表1显示4只狗、每只6天的饲喂结果。允许狗在2种不同的饲料之间进行选择。每种饲料的给予量足以维持每条狗的体重，然而，在第1-5天，系统将每只狗的总饲料摄入限制在其每日容许量。在第6天，为了比较的目的而不限制每只狗。
表1-每日饲料消耗
显而易见，根据表1给出的数据，使用犬饲喂系统能给每只狗饲喂受控制的饲料量，大致符合它们的饲料容许量。当允许每只狗无限量的饲料时，数据表明大多数或所有所给予的饲料都被狗消耗，超过它们的每日容许量。
Claims (74)
1.一种自动化动物饲喂系统，所述系统包括至少一个饲料容器和系统部件，所述系统部件包括：
(a)动物识别系统，所述动物识别系统用于识别使用所述饲喂系统的动物；
(b)探测器，所述探测器用于探测位于所述至少一个饲料容器附近的动物的存在；和
(c)屏障，所述屏障用于控制接近所述至少一个饲料容器；
其中所述系统部件由控制器来控制。
2.权利要求1的自动化动物饲喂系统，所述系统还包括用于测量在所述至少一个饲料容器的动物的参数的装置。
3.权利要求2的自动化动物饲喂系统，其中用于测量在所述至少一个饲料容器的动物的参数的装置与探测器相同，所述探测器用于探测位于所述至少一个饲料容器附近的动物的存在。
4.前述权利要求中任一项的自动化动物饲喂系统，所述系统还包括给使用所述饲喂系统的动物让其离开所述至少一个饲料容器的提示装置。
5.权利要求4的自动化动物饲喂系统，其中当获得在所述至少一个饲料容器的动物的参数时，所述提示装置被激活。
6.前述权利要求中任一项的自动化动物饲喂系统，所述系统还包括用于给位于所述至少一个饲料容器附近的动物提供刺激的刺激装置。
7.前述权利要求中任一项的自动化动物饲喂系统，其中所述至少一个饲料容器和系统部件结合到饲喂站中。
8.前述权利要求中任一项的自动化动物饲喂系统，其中所述动物识别系统包括动物携带的唯一标签和标签阅读器，其与所述控制器通讯。
9.权利要求8的自动化动物饲喂系统，其中所述唯一标签是射频识别芯片，所述标签阅读器是芯片阅读器。
10.前述权利要求中任一项的自动化动物饲喂系统，其中在所述至少一个饲料容器的动物的参数是动物识别。
11.前述权利要求中任一项的自动化动物饲喂系统，其中在所述至少一个饲料容器的动物的参数涉及动物所消耗的饲料量。
12.权利要求11的自动化动物饲喂系统，其中用于测量涉及所消耗饲料量的参数的所述装置测量所述至少一个容器中的饲料重量。
13.权利要求12的自动化动物饲喂系统，其中所述涉及动物所消耗饲料量的参数包括所消耗饲料的热量值。
14.权利要求13的自动化动物饲喂系统，其中所述控制器配置用于计算所消耗饲料的热量值。
15.前述权利要求中任一项的自动化动物饲喂系统，其中所述屏障包括通向所述至少一个饲料容器的出入门。
16.前述权利要求中任一项的自动化动物饲喂系统，其中所述至少一个饲料容器是用于提供不同饲料的许多饲料容器。
17.前述权利要求中任一项的自动化动物饲喂系统，其中所述提示装置发出声音提示。
18.前述权利要求中任一项的自动化动物饲喂系统，其中用于探测动物存在的所述探测器包括光学传感器。
19.前述权利要求中任一项的自动化动物饲喂系统，其中所述刺激装置包括吹气发生器。
20.前述权利要求中任一项的自动化动物饲喂系统，其中所述控制器包括用以下相关数据编程的处理器：动物识别、饲料摄入容许量、饲料识别、饲料量、饲料容器识别、饲料容器皮重、饲料容器位置、进食持续时间或其组合。
21.一种用于饲喂动物的自动化方法，所述方法包括：
(a)提供至少一个饲料容器；
(b)在所述至少一个饲料容器中提供动物饲料；
(c)提供阻止动物接近饲料的屏障；
(d)探测动物是否邻近所述至少一个饲料容器；
如果不是，(i)展开所述屏障以阻止接近饲料；
如果是，(ii)通过提供刺激和重复步骤(d)，直到动物不再邻近所述至少一个饲料容器，来使动物定址；其中步骤(d)由控制器来控制。
22.权利要求21的用于饲喂动物的自动化方法，所述方法还包括测量在所述至少一个饲料容器的动物的参数。
23.权利要求22的权利要求21的用于饲喂动物的自动化方法，所述方法还包括给动物离开所述至少一个饲料容器提供提示。
24.权利要求21-23中任一项的用于饲喂动物的自动化方法，所述方法还包括识别出现在所述至少一个饲料容器的动物。
25.权利要求21-24中任一项的用于饲喂动物的自动化方法，其中所述至少一个饲料容器和系统部件结合到饲喂站中。
26.权利要求21-25中任一项的用于饲喂动物的自动化方法，其中识别出现在所述至少一个饲料容器的动物的步骤使用动物识别系统，所述动物识别系统包括动物携带的唯一标签和标签阅读器，其与所述控制器通讯。
27.权利要求26的用于饲喂动物的自动化方法，其中所述唯一标签是射频识别芯片，所述标签阅读器是芯片阅读器。
28.权利要求21-27中任一项的用于饲喂动物的自动化方法，其中在所述至少一个饲料容器的动物的参数是动物识别。
29.权利要求21-28中任一项的用于饲喂动物的自动化方法，其中在所述至少一个饲料容器的动物的参数涉及动物所消耗的饲料量。
30.权利要求29的用于饲喂动物的自动化方法，其中所消耗饲料量是通过测量所述至少一个容器中的饲料重量而测量的。
31.权利要求30的用于饲喂动物的自动化方法，其中所述涉及动物所消耗饲料量的参数包括所消耗饲料的热量值。
32.权利要求31的用于饲喂动物的自动化方法，其中所述控制器配置用于计算所消耗饲料的热量值。
33.权利要求21-32中任一项的用于饲喂动物的自动化方法，其中所述屏障包括通向所述至少一个饲料容器的出入门。
34.权利要求21-33中任一项的用于饲喂动物的自动化方法，其中所述至少一个饲料容器是用于提供不同饲料的许多饲料容器。
35.权利要求21-34中任一项的用于饲喂动物的自动化方法，其中所述提示是声音提示。
36.权利要求21-35中任一项的用于饲喂动物的自动化方法，其中探测动物的存在包括光学传感器。
37.权利要求21-36中任一项的用于饲喂动物的自动化方法，其中所述刺激是对动物吹的吹气。
38.权利要求21-37中任一项的用于饲喂动物的自动化方法，其中所述控制器包括用以下相关数据编程的处理器：动物识别、饲料摄入容许量、饲料识别、饲料量、饲料容器识别、饲料容器皮重、饲料容器位置、进食持续时间或其组合。
39.权利要求21-38中任一项的用于饲喂动物的自动化方法，其中所述动物是狗。
40.一种控制器，所述控制器用于权利要求1-20中任一项的自动化动物饲喂系统，经编程操作权利要求21-39中任一项的用于饲喂动物的自动化方法。
41.一种用于影响非人类动物的行为改变的动物饲喂系统，所述系统包括：
(a)动物识别系统，所述动物识别系统用于识别使用所述饲喂系统的动物；
(b)屏障，所述屏障用于阻止接近至少一个饲料容器；
(d)提示装置，所述提示装置用于给使用所述饲喂系统的动物提供进行某个动作的提示；
(e)探测器，所述探测器用于探测使用所述饲喂系统的动物是否已进行某个动作；和
(f)刺激装置，所述刺激装置用于给位于至少一个饲料容器附近的动物提供刺激；
其中所述系统部件由控制器来控制。
42.权利要求41的动物饲喂系统，所述系统还包括用于测量在所述至少一个饲料容器的动物的参数的装置。
43.权利要求42的动物饲喂系统，其中用于测量在所述至少一个饲料容器的动物的参数的所述装置与探测器相同，所述探测器用于探测位于所述至少一个饲料容器附近的动物的存在。
44.权利要求42或权利要求43的动物饲喂系统，其中所述至少一个饲料容器和系统部件结合到饲喂站中。
45.权利要求42-44中任一项的动物饲喂系统，其中所述动物识别系统包括动物携带的唯一标签和标签阅读器，其与所述控制器通讯。
46.权利要求45的动物饲喂系统，其中所述唯一标签是射频识别芯片，所述标签阅读器是芯片阅读器。
47.权利要求42-46中任一项的动物饲喂系统，其中在所述至少一个饲料容器的动物的参数是动物识别。
48.权利要求42-47中任一项的动物饲喂系统，其中在所述至少一个饲料容器的动物的参数涉及动物所消耗的饲料量。
49.权利要求48的动物饲喂系统，其中用于测量涉及所消耗饲料量的参数的装置测量所述至少一个容器中的饲料重量。
50.权利要求49的动物饲喂系统，其中所述涉及动物所消耗饲料量的参数包括所消耗饲料的热量值。
51.权利要求50的动物饲喂系统，其中所述控制器配置用于计算所消耗饲料的热量值。
52.权利要求42-51中任一项的动物饲喂系统，其中所述屏障包括通向所述至少一个饲料容器的出入门。
53.权利要求42-52中任一项的动物饲喂系统，其中所述至少一个饲料容器是用于提供不同饲料的许多饲料容器。
54.权利要求42-53中任一项的动物饲喂系统，其中所述提示装置发出声音提示。
55.权利要求42-55中任一项的动物饲喂系统，其中用于探测动物存在的探测器包括光学传感器。
56.权利要求42-55中任一项的动物饲喂系统，其中所述刺激装置包括吹气发生器。
57.权利要求42-56中任一项的动物饲喂系统，其中所述控制器包括用以下相关数据编程的处理器：动物识别、饲料摄入容许量、饲料识别、饲料量、饲料容器识别、饲料容器皮重、饲料容器位置、进食持续时间或其组合。
58.一种改变非人类动物行为的方法，所述方法包括：
(a)使用与饲料容器相联系的动物识别系统来识别动物受试者的行为改变；
(b)给使用所述饲喂系统的动物提供进行某个动作的提示；和
(c)探测使用所述饲喂系统的动物是否已进行所述某个动作；
其中所述系统部件由控制器来控制。
59.权利要求58的方法，所述方法还包括测量在所述至少一个饲料容器的动物的参数。
60.权利要求58或权利要求59的方法，所述方法还包括给位于所述至少一个饲料容器附近的动物提供刺激，以促使使用所述饲喂系统的动物进行某个动作。
61.权利要求58-60中任一项的方法，所述方法还包括一旦所述某个动作已经完成，给位于所述至少一个饲料容器附近的动物提供刺激。
62.权利要求58-61中任一项的方法，其中所述至少一个饲料容器和系统部件结合到饲喂站中。
63.权利要求58-62中任一项的方法，其中所述动物识别系统包括动物携带的唯一标签和标签阅读器，其与所述控制器通讯。
64.权利要求63的方法，其中所述唯一标签是射频识别芯片，所述标签阅读器是芯片阅读器。
65.权利要求62-64中任一项的方法，其中在所述至少一个饲料容器的动物的参数涉及动物所消耗的饲料量。
66.权利要求65的方法，其中所消耗饲料量是通过测量所述至少一个容器中的饲料重量而测量的。
67.权利要求66的方法，其中在所述至少一个饲料容器的动物涉及动物所消耗的饲料量的参数包括所消耗饲料的热量值。
68.权利要求67的方法，其中所述控制器配置用于计算所消耗饲料的热量值。
69.权利要求62-68中任一项的方法，其中所述屏障包括通向所述至少一个饲料容器的出入门。
70.权利要求62-69中任一项的方法，其中所述至少一个饲料容器是用于提供不同饲料的许多饲料容器。
71.权利要求62-70中任一项的方法，其中所述提示是声音提示。
72.权利要求62-71中任一项的方法，其中探测动物的存在包括光学传感器。
73.权利要求62-72中任一项的方法，其中所述刺激是对动物吹的吹气。
74.权利要求62-73中任一项的方法，其中所述控制器包括用以下相关数据编程的处理器：动物识别、饲料摄入容许量、饲料识别、饲料量、饲料容器识别、饲料容器皮重、饲料容器位置、进食持续时间或其组合。
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