CN107094639A - 一种宠物智能喂食机器人的转动式定量食盘及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种宠物智能喂食机器人的转动式定量食盘包括机身外壳，机身外壳内部底端固定连接支撑架，支撑架上安装有硬件箱和水箱，硬件箱内安装有CPU，CPU电连接直流电机、直流马达、舵机和激光笔；舵机连接云台，云台连接摄像头，摄像头位于机身外壳头部上方；摄像头下方安装激光笔，位于激光笔下方机身外壳前端安装有音响，机身外壳前方下端安装有食槽和饮水槽，机车外壳底端安装有驱动轮；控制方法为通过移动终端下发控制信号指令并通过无线通讯模块传输至CPU，使CPU分别控制各项功能模块使其按照指令做出相应操作。本发明的有益效果是：该设计只需要宠物主人通过移动终端在远处控制，便能够实现饲喂宠物、与宠物互动，监控宠物情况。
Description
技术领域
本发明涉及通信电子设备技术领域，尤其是涉及一种宠物智能喂食机器人的转动式定量食盘及其控制方法。
背景技术
随着机器人的普及，越来越多的行业或工作少不了机器人的帮助，其所能完成的强度和精度也渐渐超过人力。机器人的出现，不仅运用于工业、农业、制造业，也越来越多的应用于家庭，如家庭清扫机器人、人类智能机器人等，这些机器人的出现为人们的生活带来了方便，减轻了人们的作业强度，同时，也改善了人们的生活品质，促进了经济发展。
目前，宠物也渐渐成为家庭中的重要成员，喜欢养宠物的人也越来越多，在狐狸、鸟、鱼、马、犬猫等宠物中，犬和猫的数量占比最大。宠物能够陪伴孤寡老人度过晚年，也能减轻都市白领的工作压力，更能把欢乐带给孩子。但是，人们总会有加班、外出、旅游等不便携带宠物的事情，这样就会导致宠物在家中无人看护和饲喂，而市场上出现的自动喂食器大多固定在地上无法移动，且无法让宠物主人完全了解宠物的状况，容易出现宠物毁坏家具、乱撕乱咬、不按时吃饭等问题，最终对主人的心情以及宠物的健康造成影响。
由此可见，如何研究出一种宠物智能喂食机器人的转动式定量食盘及其控制方法，具有定时定量喂食加水以及与宠物能够实时互动等远程看护的功能，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种宠物智能喂食机器人的转动式定量食盘及其控制方法。
本发明一种宠物智能喂食机器人的转动式定量食盘，包括机身外壳，所述机身外壳内部底端通过紧固螺钉固定连接有支撑架，所述支撑架上安装有硬件箱和水箱，所述硬件箱内安装有CPU，CPU电连接直流电机、直流马达、舵机和激光笔；所述舵机电连接云台，所述云台电连接四自由度移动的摄像头，所述摄像头位于所述机身外壳头部上方；所述摄像头下方安装所述激光笔，位于所述激光笔下方所述机身外壳前端安装有音响，所述机身外壳前方下端分别安装有食槽和饮水槽，所述机身外壳底端安装有驱动轮。
所述轮盘转动式食槽包括食槽底托和位于其上方的分量食槽，所述分量食槽和食槽底托通过旋转轴连接固定，所述旋转轴匀速转动的动力装置为所述直流马达；所述饮水槽通过水管与所述水箱联通，所述水管中安装有电磁阀，所述电磁阀与CPU之间设有用于调节所述电磁阀开闭状态的光电开关；所述驱动轮的动力装置为所述直流电机。
CPU还电连接有温湿度检测仪、seepx语音系统和供电电源剩余电量监测系统，CPU通过无线通讯模块连接移动终端，所述移动终端上设置有机器人启动按键、机器人停止按键、方向控制按键、语音传入控制按键、食槽旋转控制按键和饮水槽加水按键。
进一步地，所述移动终端为手机、笔记本电脑或平板电脑。
进一步地，所述无线通信模块通信方式为WIFI无线网络通信。
进一步地，所述机身外壳为通过3D打印技术打印而成的无缝壳体。
所述宠物智能喂食机器人的转动式定量食盘的控制方法为通过所述移动终端下发包括机器人行走与停止、语音与图像传输、定量喂食与定期加水各项功能的控制信号指令，所述控制信号指令通过所述无线通讯模块传输至CPU，使CPU分别控制各项功能模块使其按照所述指令做出相应操作。
进一步地，所述移动终端发出所述摄像头启动信号至CPU，所述摄像头启动工作，将其拍摄的视频发送给CPU，CPU再将所述视频发送至所述移动终端，通过所述移动终端上的显示屏将摄像头拍摄的视频进行显示。
进一步地，所述移动终端发出所述摄像头启动信号至CPU，所述摄像头启动工作，将其拍摄的视频发送给CPU，CPU再将所述视频发送至所述移动终端，通过所述移动终端上的显示屏将摄像头拍摄的视频进行显示。
进一步地，所述语音传输的功能为通过wifi-iot物联网开发板实现音频采集、音频播放、温度湿度传输，所述wifi-iot物联网开发板将采集到的音频信息、温度湿度传输到CPU中，再由CPU传输给所述移动终端，使其实时播放语音，显示温湿度；同理所述移动终端可将语音启动信号发送给CPU，CPU再将传声器模块启动，同时将语音信号通过所述音响释放以吸引、禁止宠物的一系列行为。
进一步地，所述移动终端将激光笔按键发出的信号发送给CPU，CPU再将所述激光笔打开，并前后左右移动以与宠物游戏互动。
进一步地，所述移动终端将所述食槽旋转控制按键发出的信号发送给CPU，CPU再将喂食信号发送给食槽旋转控制模块，使直流马达控制食槽进行旋转以实现定时定量饲喂宠物；所述移动终端将加水控制按键发出的信号发送给CPU，CPU再将加水信号发送给水箱控制模块，使所述电磁阀打开加水以实现饮水槽无水时远程加水。
本发明一种宠物智能喂食机器人的转动式定量食盘及其控制方法，与现有技术相比具有以下优点：
首先，本发明宠物智能喂食机器人通过合理改进所述食槽以及饮水槽的结构使机器人具有定时定量喂食、加水的功能，以保证宠物的饮食健康；通过设置所述激光笔可以实现与宠物的互动；通过设计所述seepx语音系统与音响、温湿度检测仪可以实时传输语音指令了解室内动静、对宠物下达指令以及及时了解室内的温湿度情况以判断室内的舒适度；通过设置所述摄像头可以实时监测室内宠物的活动状况；通过所述驱动轮以及直流电机的设计赋予机器人行走的目的，从而为机器人喂食喂水、实时了解宠物活动状况提供便利。
此外，本发明是利用移动终端与主控板CPU两个控制终端对机器人进行合理调控的，两者之间的控制信号命令通过无线网络进行传输，因此整个调控模式实现了远程调控，即只需要宠物主人通过移动终端在远处控制，便能够实现饲喂宠物、与宠物互动，监控宠物情况；加之，本发明的机器人上装设有语音控制系统，可通过宠物主人声音对宠物行为夸奖或禁止，所以尽管宠物主人未与宠物待在一起也可是实现与宠物的实时交流。由此可见，整个设计极具人性化，为宠物主人更好的看护宠物提供了极大的便利。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中直流电机驱动电路图；
图3为本发明的控制流程示意图。
图中：1、摄像头，2、激光笔，3、音响，4、饮水槽，5、食槽，6、驱动轮，7、机身外壳。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面结合具体实施例和附图对本发明进行进一步的描述。
如图1-3所示，一种宠物智能喂食机器人的转动式定量食盘，机身外壳7通过3D打印技术制成，所述食盘置于机体外壳7前端，且分格装食，所述机体外壳1两底部两侧设有四个驱动轮6，所述驱动轮6均安装刹车控制器，所述驱动轮6与设置在所述机身外壳7内部的电机相连，主控板即CPU设置在机体外壳7内部；主控板内设置有自动控制系统；机体外壳7前部设置轮盘转动式食槽5及饮水槽4，所述饮水槽4与内部水箱通过水管相连，并设置远程放水控制阀即所述电磁阀。
机器人机体外壳7上部设置一摄像头1，以实现宠物主人远程观测家中宠物情况。机器人摄像头1下方设置有激光笔2，激光笔2内部连接主控板，可实现宠物主人远程操控激光笔2中的激光灯，实现逗宠、与宠物互动等。
所述机体外壳7头部下方设置Speex语音系统，speex最主要的一个参数就是编解码质量，分为1/2/4/6/8，Speex是基于CELP并且专门为码率在2-44kbps的语音压缩而设计的。它的特点具体如下：①窄带8kHz，宽带16kHz和超宽带32kHz压缩于同一位流；②强化立体编码；③数据包丢失隐蔽；④可变比特率；⑤语音捕捉；⑥非连续传输；⑦定点运算；⑧感官回声消除；⑨噪音屏蔽。
所述机箱内部设置温湿度检测仪，并与主控板相连，可实现远程了解屋内实时温湿度，并记录所有数据。所述主控器还通过无线通讯模块与移动终端相连，所述移动终端上设置有机器人启动按键，机器人停止按键，方向控制按键，语音传入控制按键，食槽旋转控制按键和饮水槽加水按键。
宠物智能喂食机器人的转动式定量食盘的控制方法具体为：
1)在进行语音、温湿度传输之前，要将wifi-iot开发板与手机端连接，长按开发板‘按键’两秒以上，等待一号指示灯快闪，此时已经启动AP模式。android手机的“设置”-“WLAN”，打开wifi配置页面，在STA配置栏输入你路由器ssid和密码，并点击确认，如果不需要配置其他参数，可以打开重启页面点击确认重启或按下开发板复位键，开发板重启后将自动进行WIFI和远程服务器连接，下次不需要再配置。
等待开发板成功连接路由器，可能需要数秒钟时间，成功连上设备之后，打开手机APP在手机APP端会搜索设备，当搜索到设备后，APP会记录下配对的设备名称，下次在连接时不用在搜索配对，可直接进入控制界面搜索的原理是：开发板和手机同在一个局域网并且在一个网段，通过UDP广播的方式进行通信)此时设备与手机已经连接，你可以执行远程语音对讲监听、温湿度传输等操作。
2)移动终端发出摄像头1启动信号，通过无线通信模块使主控器接收该启动信号，摄像头1启动工作，摄像头1将其拍摄的视频发送给主控器，然后主控器再通过无线通信模块将该视频发送给移动终端，通过移动终端上的显示屏将摄像头1拍摄的视频进行显示。
3)移动终端将方向控制按键发出的方向信号通过无线通信模块发送给主控器，主控器接收该方向信号后，将该方向信号发送给电机控制模块，使电机控制模块控制电机转动，进而带动机体外壳两端的驱动轮6转动来实现机器人的运动；其中，电机驱动控制模块通过控制电机的转速和方向来实现机器人不同速度与方向的运动。
4)语音传输功能采用的是wifi-iot物联网开发板，其主要实现的功能包括音频采集，音频播放，温度湿度传输。其中音频播放还增加使用了TDA7266功放模块。在消息传输过程中使用了tcp/ip协议，将采集到的音频信息以及温度湿度传输到服务器中，再由服务器传输给手机APP，手机APP实时播放语音，显示温湿度。手机端APP采集语音使用的是手机自带的语音采集功能，同样将采集到的语音传输给服务器，由服务器传输给wifi-iot开发板，经wifi-iot开发板上arm处理器处理后的语音数据，通过外接的TDA7266功放模块，驱动扬声器即音响3播放语音。移动终端将语音启动信号通过无线通信模块发送给主控器，主控器接收语音信号后，将传声器模块启动，同时将语音信号通过扩音器释放，进而吸引、禁止宠物的一系列行为。
5)移动终端将激光笔按键发出的信号通过无线通信模块发送给主控器，主控器接收该信号后，将激光笔2打开，并前后左右移动，可与犬猫进行游戏互动。
6)移动终端将喂食旋转控制按键发出的信号通过无线通信模块发送给主控器，主控器接收该信号后，将该喂食信号发送给食槽旋转控制模块，使电机控制食槽5进行旋转，以实现定时定量饲喂宠物。
7)移动终端将加水控制按键发出的信号通过无线通信模块发送给主控器，主控器接收该信号后，将该加水信号发送给水箱控制模块，使水管阀打开进行加水，以实现饮水槽4无水时远程加水。
此外，所述主控制板(Arduino uno R3)Arduino uno R3：Arduino UNO的处理器核心是ATmega 328，同时具有14路数字输入/输出口，其中6路可作为PWM输出，6路模拟输入，一个16MHz的晶体振荡器，一个USB口，一个电源插座，一个ICSP header和一个复位按钮。具体参数如下表：
表1 Arduino UNO开发板
机器人处理器(arduino)通过与WIFI板连接，接收手机端发送过来的指令进行判断如何动作。通信协议定义数据包以5字节数据/帧进行传输：FFXXYYZZFF，其中包头、包尾均为FF，作为判断传输数据是否为有用数据。
表2通信协议表
所述直流电机的电机驱动电路为L298n驱动模块。L298N是ST公司生产的一种高电压、大电流电机驱动芯片。该芯片采用15脚封装。主要特点是：工作电压高，最高工作电压可达46V；输出电流大，瞬间峰值电流可达3A，持续工作电流为2A；额定功率25W。内含两个H桥的高电压大电流全桥式驱动器，可以用来驱动直流电动机和步进电动机、继电器线圈等感性负载；采用标准逻辑电平信号控制；具有两个使能控制端，在不受输入信号影响的情况下允许或禁止器件工作有一个逻辑电源输入端，使内部逻辑电路部分在低电压下工作；可以外接检测电阻，将变化量反馈给控制电路。逻辑控制真值表如表3所示。使用L298N芯片驱动电机，该芯片可以驱动一台两相步进电机或四相步进电机，也可以驱动两台直流电机。该L298N芯片的P2端外接单片机，P5端外接所述直流电机，P4端外接5V电源。
表3逻辑控制真值表
控制直流马达的逻辑电路与此类似，直流马达的驱动器为TB6612FNG直流电机驱动器，不同点是仅需要控制单路马达正转和停止即可。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。
Claims (10)
1.一种宠物智能喂食机器人的转动式定量食盘，其特征在于：包括机身外壳(7)，所述机身外壳(7)内部底端通过紧固螺钉固定连接有支撑架，所述支撑架上安装有硬件箱和水箱，所述硬件箱内安装有主控板CPU，CPU电连接直流电机、直流马达、舵机和激光笔(2)；所述舵机电连接云台，所述云台电连接四自由度移动的摄像头(1)，所述摄像头(1)位于所述机身外壳(7)头部上方；所述摄像头(1)下方安装所述激光笔(2)，位于所述激光笔(2)下方所述机身外壳(7)前端安装有音响(3)，所述机身外壳(7)前方下端分别安装有食槽(5)和饮水槽(4)，所述机身外壳(7)底端安装有驱动轮(6)，所述驱动轮(6)上安装刹车控制器；
所述轮盘转动式食槽(5)包括食槽底托和位于其上方的分量食槽，所述分量食槽和食槽底托通过旋转轴连接固定，所述旋转轴与所述直流马达传动连接；所述饮水槽(4)通过水管与所述水箱联通，所述水管中安装有电磁阀，所述电磁阀与CPU之间设有用于调节所述电磁阀开闭状态的光电开关；所述驱动轮(6)与所述直流电机传动连接；
CPU还电连接有温湿度检测仪、seepx语音系统和供电电源剩余电量监测系统，CPU通过无线通讯模块连接移动终端，所述移动终端上设置有机器人启动按键、机器人停止按键、方向控制按键、语音传入控制按键、食槽旋转控制按键和饮水槽加水按键。
2.根据权利要求1所述的宠物智能喂食机器人的转动式定量食盘，其特征在于：所述移动终端为手机、笔记本电脑或平板电脑。
3.根据权利要求1所述的宠物智能喂食机器人的转动式定量食盘，其特征在于：所述无线通信模块通信方式为WIFI无线网络通信。
4.根据权利要求1所述的宠物智能喂食机器人的转动式定量食盘，其特征在于：所述机身外壳(7)为通过3D打印技术打印而成的无缝壳体。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的宠物智能喂食机器人的转动式定量食盘的控制方法，其特征在于：通过所述移动终端下包括发机器人行走与停止、语音与图像传输、定量喂食与定期加水在内的各项功能的控制信号指令，所述控制信号指令通过所述无线通讯模块传输至CPU，使CPU分别控制各项功能模块使其按照所述控制信号指令做出相应操作。
6.根据权利要求5所述的宠物智能喂食机器人的转动式定量食盘的控制方法，其特征在于：所述移动终端先通过所述方向控制按键发出方向信号至CPU，CPU再将所述方向信号发送给电机驱动控制模块，使所述电机驱动控制模块控制所述直流电机转动，并带动所述驱动轮(6)转动，以实现机器人的运动；所述电机驱动控制模块通过控制所述直流电机的转速和方向以调节机器人运动的速度与方向。
7.根据权利要求5所述的宠物智能喂食机器人的转动式定量食盘的控制方法，其特征在于：所述移动终端先发出所述摄像头(1)启动信号至CPU，所述摄像头(1)启动工作，将其拍摄的视频发送给CPU，CPU再将所述视频发送至所述移动终端，通过所述移动终端上的显示屏将所述摄像头(1)拍摄的视频进行显示。
8.根据权利要求5所述的宠物智能喂食机器人的转动式定量食盘的控制方法，其特征在于：所述seepx语音系统包括wifi-iot物联网开发板，所述wifi-iot物联网开发板将采集到的音频信息、温度湿度传输到CPU，再由CPU传输给所述移动终端，使其实时播放语音并显示温湿度；所述移动终端可将语音启动信号发送给CPU，CPU再将传声器模块启动，同时将语音信号通过所述音响(3)释放以吸引、禁止宠物的一系列行为。
9.根据权利要求5所述的宠物智能喂食机器人的转动式定量食盘的控制方法，其特征在于：所述移动终端将激光笔按键发出的信号发送给CPU，CPU再将所述激光笔(2)打开，并能够前后左右移动以与宠物游戏互动。
10.根据权利要求5所述的宠物智能喂食机器人的转动式定量食盘的控制方法，其特征在于：所述移动终端将所述食槽旋转控制按键发出的信号发送给CPU，CPU再将喂食信号发送给食槽旋转控制模块，使直流马达控制所述食槽(5)进行旋转以实现定时定量饲喂宠物；所述移动终端将加水控制按键发出的信号发送给CPU，CPU再将加水信号发送给水箱控制模块，使所述电磁阀打开加水以实现所述饮水槽(4)无水时远程加水。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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