CN114847174A - 一种饲养装置及其控制方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种饲养装置及其控制方法与系统，涉及养殖器具领域，解决了如何对饲养笼内的鼠在需要喂食时能够进行自动投喂的问题，还解决了如何较为准确投放能够满足鼠需求饲料量，其技术方案要点是：一种饲养装置可通过将外置型饲养装置固定安装在现有的饲养笼上，通过饲养装置对饲养笼内的鼠进行自动喂食，及控制喂食的时间，从而使得每天饲料添取的工作自动化，减少机械的重复性的工作，减轻工作人员的负担，一种控制方法实现对饲养装置内饲料掉落量较为准确的控制，避免过多投食，从而避免饲料长时间处于外界环境中所导致饲料的质量受到影响的问题。

Description

一种饲养装置及其控制方法与系统

技术领域

本发明涉及一种养殖器具领域，更具体地说，它涉及一种饲养装置及其控制方法与系统。

背景技术

C57鼠，黑色皮毛，繁殖良好，寿命长，是肿瘤学、生理学、免疫学、遗传学研究中最常用的品系。C57小鼠体重小，成年鼠20g左右，饮食上胃容量小，随时采食，是多餐习性的鼠。成年鼠采食量一般为3～7g/d，幼鼠一般为1～3g/d。通常在鼠笼的食器内应经常有足够量的新鲜干燥食料。

目前，采用的都是图1所示的饲养笼或与图1类似的饲养笼。在许多研究团队中基于不同的实验需要对于鼠的饲养有不同的要求，比如生物钟实验时，需要每天按照生物节律调整光照与饮食，所以要在早晨和晚上的规定时间分别添加饲料和取出饲料以控制鼠的进食时间和进食量。该饲养笼需每天控制饲料添取的工作需要人工完成，当规模较大时，这一机械的重复性工作对科研团队的工作人员造成一定的负担和时间、精力的浪费，并且在喂食时都是直接放许多的饲料在饲养笼上，饲养笼内的鼠往往吃不完饲料，就会使得多余的饲料长时间的处在外界环境中，导致饲料的质量变差，并且随着鼠的不断生长，鼠的进食量也在不断变化，需要去调整饲料的投放量。

因此如何对饲养笼内的鼠在需要喂食时能够进行自动投喂，且如何较为准确投放能够满足鼠需求饲料量是目前亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种饲养装置及其控制方法与系统，不仅解决了如何对饲养笼内的鼠在需要喂食时能够进行自动投喂的问题，还解决了如何较为准确投放能够满足鼠需求饲料量。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

第一方面，提供了一种饲养装置，包括饲养笼，所述饲养装置本体上设置有固定件，所述固定件与饲养笼卡接；

所述饲养装置包括驱动机构、检测装置、主控装置和置物装置，所述驱动机构与所述置物装置连接；

所述主控装置包括主控盒体和主控盒盖，所述主控盒体内设置有处理器和控制器，所述检测装置包括安装在所述主控盒体外侧的摄像头和安装在饲养笼底部的称重传感器，所述摄像头与所述称重传感器均与所述处理器电性连接，所述处理器与控制器电性连接，所述控制器与所述驱动机构电性连接。

进一步的，所述饲养装置沿水平方向设置有第一联轴器，所述第一联轴器的凹处设置有第一连接件，所述第一连接件远离所述第一联轴器的一端连接有兜网；

所述驱动机构包括第一驱动机构和第二驱动机构，所述第一驱动机构的传动轴与所述第一联轴器连接；

所述主控盒盖上设置有第二联轴器，所述第二驱动机构固定安装于所述主控盒盖的下表面上，所述第二联轴器的一端与所述第二驱动机构的传动轴连接。

进一步的，所述兜网的一端设置有用于与饲养笼的铁丝网盖中的杆件相连接的第二连接件，另一端设置有用于与饲养笼的铁丝网盖中的杆件相连接的第三连接件；

所述置物装置包括转盘底托和饲料盒，所述转盘底托与所述饲料盒可拆卸连接，所述第二联轴器的另一端与所述饲料盒固定连接，所述饲料盒内设置有多个用于放置饲料的栅格，所述转盘底托上开设有大于所述栅格的出料口。

进一步的，所述栅格底部设置有用于控制栅格出料的挡料板，所述挡料板靠近所述饲料盒的中心位置的一端与所述饲料盒铰接，另一端设有第一电磁铁，所述饲料盒在与所述挡料板对应处设置有第二电磁铁；

所述转盘底托对应所述出料口的底部设置有底板，所述底板靠近所述转盘底托的中心位置的一端与所述转盘底托铰接，另一端设有第三电磁铁，所述转盘底托在与所述底板对应处设置有第四电磁铁；

所述挡料板的下表面设置有第一质量传感器，所述底板的下表面设置有第二质量传感器，所述处理器与所述第一质量传感器和第二质量传感器电性连接，所述控制器与所述第一电磁铁、第二电磁铁、第三电磁铁和第四电磁铁电性连接。

第二方面，提供了一种控制方法，包括第一方面所述的一种饲养装置，所述方法包括：

S1，通过所述摄像头获取饲养笼内待识别物种的目标图片和待识别物种的总数量，通过所述处理器对所述目标图片进行识别确定待识别物种的名称；

S2，通过所述称重传感器获取饲养笼内待识别物种的总重量，通过所述处理器根据总重量和总数量确定单个所述待识别物种的平均重量；

S3，通过所述处理器对所述平均重量进行判断确定所述待识别物种的生长期，所述生长期为幼年期或成年期；

S4，通过所述处理器根据所述待识别物种所处的生长期确定单个所述待识别物种进食所需饲料的重量；

S5，通过所述处理器对所述待识别物种的数目及进食量进行计算，获得饲养笼内所有待识别物种单次进食所需饲料的总重量；

S6，所述处理器根据所获得的总重量生成控制指令，所述控制器对所述控制指令进行响应控制所述饲料盒掉落饲养笼内所有待识别物种单次进食所需饲料的总重量。

本发明的第二方面提供的控制方法，通过对饲养笼内鼠所处生长期进行判断，结合数量、种类和所处生长期的进食量，得出每次进食时，饲养笼内的鼠所需饲料的总重量，然后基于这个总重量来控制饲养装置掉落指定的量的饲料，以此解决了如何较为准确投放能够满足鼠需求饲料量这一问题，达到对第一方面提供的饲养装置更加精细化的控制。

进一步的，所述S1中通过所述处理器对所述目标图片进行识别确定待识别物种的名称包括如下步骤：

通过预先训练的图片向量转换模型对所述目标图片进行处理，得到所述目标图片对应的目标特征向量；其中，所述图片向量转换模型为基于神经网络的模型；

在特征向量索引中进行搜索，判断是否存在与所述目标特征向量相似的特征向量；其中，所述特征向量索引中预先存储有多个特征向量及对应的物种名称；

若是，则根据搜索结果确定待识别物种的名称。

进一步的，所述S6具体包括以下步骤：

S61，设定所述第二质量传感器的重量阈值，所述处理器对所述重量阈值和所述所有待识别物种单次进食所需饲料的总重量进行比较，获得所述出料口所容纳的饲料的重量与所需饲料的总重量的数量关系；

S62，通过所述第二质量传感器获取所述出料口内饲料的第一重量值，若第一重量值等于所述重量阈值，所述第二质量传感器向所述处理器发送第一感应信号，所述处理器对所述感第一感应信号进行处理生成第一指令和第二指令，所述控制器响应第一指令控制所述第一电磁铁和第二电磁铁通电使所述挡料板闭合，所述控制器响应第二指令控制第三电磁铁和第四电磁铁断电使所述底板打开，饲料掉落至所述兜网内；

S63，重复步骤S62直至达到所述出料口所容纳的饲料的重量与所需饲料的总重量的数量关系。

进一步的，当所述挡料板闭合时通过所述第一质量传感器获取所述栅格内饲料的第二重量值，若第二重量值为0时，所述第一质量传感器向所述处理器发送第二感应信号，所述处理器对所述感第二感应信号进行处理生成第三指令，所述控制器响应所述第三指令控制第二驱动机构带动所述饲料盒进行旋转。

进一步的，所述处理器判断当前时间是否处于喂食时间，若不处于，则通过所述摄像头获取所述兜网的目标图像，通过所述处理器判断所述兜网的目标图像是否留有未吃完的饲料，若有则所述处理器生成第四指令，所述控制器响应所述第四指令控制第一驱动机构带动所述第一联轴器进行旋转，将所述兜网与所述饲养笼分离。

第三方面，提供了一种控制系统，用以实现第二方面的一种控制方法，所述系统包括：

识别单元，用于获取饲养笼内待识别物种的目标图片和待识别物种的总数量，对所述目标图片进行识别确定待识别物种的名称；

第一重量计算单元，用于获取饲养笼内待识别物种的总重量，根据总重量和总数量确定单个所述待识别物种的平均重量；

判断单元，用于对所述平均重量进行判断确定所述待识别物种的生长期，所述生长期为幼年期或成年期；

第二重量计算单元，用于根据所述待识别物种所处的生长期确定单个所述待识别物种进食所需饲料的重量；

第三重量计算单元，用于对所述待识别物种的数目及进食量进行计算，获得饲养笼内所有待识别物种单次进食所需饲料的总重量；

响应单元，用于根据所获得的总重量生成控制指令，对所述控制指令进行响应控制所述饲料盒掉落所有待识别物种单次进食所需饲料的总重量。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.本发明提供的一种饲养装置可通过将外置型饲养装置固定安装在现有的饲养笼上，通过饲养装置对饲养笼内的鼠进行自动喂食，及控制喂食的时间，从而使得每天饲料添取的工作自动化，减少机械的重复性的工作，减轻工作人员的负担。

2.本发明还提供了一种对饲养装置的投料的多少进行控制的控制方法，本控制方法对饲养笼内的物种种类进行识别，通过饲养笼内所有物种的重量和数量得出单个物种的平均重量，由平均重量判断出该物种所处于的生长期，以此来确定单个物种每次进食的重量，从而得到每次需要给饲养笼内的鼠投食多少饲料量，从而较为准确的对笼内的鼠进行喂食，避免过多投食，从而避免饲料长时间处于外界环境中所导致饲料的质量受到影响的问题。

3.基于本发明对饲养装置的控制方法，可科学的对笼内物种进行喂食，更好的促进笼内物种的发育和生长。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为现有技术中饲养笼的结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的饲养笼与饲养装置结合的平面结构示意图；

图3为本发明实施例一提供的饲养装置的立体结构示意图；

图4为本发明实施例一提供的兜网与第一连接件连接的立体结构示意图；

图5为本发明实施例一提供的挡料板与底部的局部结构示意图；

图6为本发明实施例二提供的基于实施例一的饲养装置的控制方法流程示意图；

图7为本发明实施例二提供的基于实施例一的饲养装置的控制方法的一个具体实施例的流程图；

图8为本发明实施例二提供的基于实施例一的饲养装置的控制方法的又一个具体实施例的流程图；

图9为本发明实施例三提供的基于实施例二的控制方法的控制系统的结构框图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1、固定件；2、主控装置；21、主控盒体；22、主控盒盖；3、置物装置；31、转盘底托；32、饲料盒；33、栅格；41、第一驱动机构；42、第二驱动机构；5、第一连接件；6、第一联轴器；7、显示屏；8、第二连接件；9、兜网；10、第三连接件；11、出料口；12、摄像头；13、凸端；14、凹端；15、第二联轴器；16、挡料板；17、底板；110、饲养笼；111、铁丝网盖。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例一：

如图2所示，本申请实施例一提供了一种饲养装置，包括饲养笼110，所述饲养装置本体上设置有固定件1，所述固定件1与饲养笼110卡接；

所述饲养装置包括驱动机构、检测装置、主控装置2和置物装置3，所述驱动机构与所述置物装置3连接；

所述主控装置2包括主控盒体21和主控盒盖22，所述主控盒体21内设置有处理器和控制器，所述检测装置包括安装在所述主控盒体21外侧的摄像头12和安装在饲养笼110底部的称重传感器，所述摄像头12与所述称重传感器均与所述处理器电性连接，所述处理器与控制器电性连接，所述控制器与所述驱动机构电性连接。

如图2所示，本申请实施例一提供饲养装置用于对与图1或与图1类似结构的饲养笼110内的鼠进行自动饲养，本申请还可拓展至养殖业的自动喂养，如鸡舍、鸭舍和鹅舍等禽类喂养，更或是用于一些水产品进行自动饲养。

如图1所示，现有的饲养笼110是由饲养笼110和自身配备的铁丝网盖111组成的，铁丝网盖111向下凹陷的槽内有隔板，通过隔板形成喂水区域和喂食区域，然后工作人员即可将饲料和水瓶放在两个区域，鼠即可进行进食和饮水，当不需要进食时，工作人员就把喂食区域剩下的饲料取走即可，在许多研究团队中基于不同的实验需要对于鼠的饲养有不同的要求，比如某实验室中规定在早晨和晚上的规定时间分别添加饲料和取出饲料以控制鼠的进食时间和进食量，如果饲养笼110数量过多则会更加耗费工作人员大量的时间。

本实施例一以饲养鼠的饲养笼110为例，如图2所示，将自动饲养装置通过固定件1卡接在饲养笼110自身突出的部分上，作为本领域技术人员应当知晓的是，所述固定件1会在沿自身横向的方向上开设有卡槽，用来与饲养笼110外侧所突出的部分进行适配，以实现卡接的固定效果，所述固定件1与饲养装置上均开设有定位孔，通过该定位孔和螺丝的共同作用即可实现固定件1与饲养装置的可拆卸且固定连接，并且保证饲养装置与饲养笼110的牢固性。

饲养装置主体上包括用来拍摄笼内物种种类的图像和笼内全部物种的重量的检测装置；用来控制驱动机构启停和置物装置3是否打开开关掉落饲料的主控装置2；用来带动置物装置3和第一联轴器6进行旋转的驱动机构；用来存放饲料的置物装置3。

本申请实施例一所提供的饲养装置，通过摄像头12来拍摄饲养笼110内的物种的图像，通过称重传感器来称取饲养笼110内全部物种的重量，需要说明的是，在对称重传感器进行设置时，除去了饲养笼110本身的重量，因此所得的重量数据是不包括饲养笼110的重量。主控装置2包括处理器和控制器，处理器需要对摄像头12所拍摄的图像进行处理，识别出饲养笼110饲养的物种种类(即物种名称)，对已识别的物种的生长期进行判断，已识别的物种处于幼年期或成年期，均已记载的所需进食量的范围，以此来确定喂食所需的饲料量。此处需要说明的是，一般而言，已记载的进食量大多是一个范围值，因此所确定喂食所需的饲料量也是一个范围量值，为便于置物装置3实现对饲料量掉落，一般取范围量值的中间值作为每次掉落的标准量。获得一次进食所需的进食量后，处理器即生成控制指令，控制器响应该控制指令控制驱动机构转动和控制置物装置3掉落相应的饲料量。

作为本领域技术人员应当知晓的是，为了实现对喂食时间的自动调整，可以加装用于实现与网络连接的服务器，服务器与处理器无线连接后，无线连接的方式可以是蓝牙、WiFi等，为对喂食时间呈现可视化的功能，可在主控盒体21的外部安装显示屏7，显示屏7与处理器电性连接，根据显示屏7上显示的网页地址在手机或电脑上输入相应的网址，然后在网页上连接本地区域的无线热点，输入与无线热点对应的密码，接入网络后，访问时间设置页面，根据对鼠的喂食要求输入进食时间和停止进食时间，需要说明的是，对于通过网页设置时间来控制喂食时间，均是现有技术，并不涉及到对程序的改进，例如，家用监控摄像头12。作为本领域技术人员应当知晓的是一台服务器可与多个饲养装置进行无线连接；显示屏7可为0.96寸oled显示屏7，显示屏7与处理器的连接可用于显示所设置的喂食时间，便于工作人员及时的检查自己所设喂食时间是否出现错误。

因此，本申请实施例一通过检测装置、主控装置2、驱动机构和置物装置3之间的相互配合完成对饲养笼110内鼠的自动喂食，从而实现了每天对鼠喂食的自动化操作，减少机械的重复性的工作，减轻工作人员的负担，并且，本实施例一的饲养装置还可具备远程控制喂食时间的功能，更进一步的增加了自动饲养装置的实用性。

本实施例一的又一个实施例中，如图2-3所示，所述饲养装置沿水平方向设置有第一联轴器6，所述第一联轴器6的凹处设置有第一连接件5，所述第一连接件5远离所述第一联轴器6的一端连接有兜网9；

所述驱动机构包括第一驱动机构41和第二驱动机构42，所述第一驱动机构41的传动轴与所述第一联轴器6连接；

所述主控盒盖22上设置有第二联轴器15，所述第二驱动机构42固定安装于所述主控盒盖22的下表面上，所述第二联轴器15的一端与所述第二驱动机构42的传动轴连接。

具体的，兜网9与饲养笼110的铁丝网盖111的形状相同，这样才能与铁丝网盖111重合，作为本领域技术人员应当知晓的是，所述兜网9的面积应适当的小于铁丝网盖111的喂食区域，因此当兜网9与铁丝网盖111贴合时，通过主控装置2控制第二驱动机构42驱动置物装置3进行转动，就可以使得置物装置3内的饲料掉落至铁丝网盖111上，当不需要喂食时，主控装置2控制第一驱动机构41带动第一联轴器6旋转，使得第一连接件5拉起兜网9，停止喂食。第一驱动机构41和第二驱动机构42可为步进电机，以此保证第一联轴器6和第二联轴器15能够实现正转、反转和及时锁定旋转状态。

本实施例一的又一个实施例中，所述兜网9的一端设置有用于与饲养笼110的铁丝网盖111中的杆件相连接的第二连接件8，另一端设置有用于与饲养笼110的铁丝网盖111中的杆件相连接的第三连接件10；

所述置物装置3包括转盘底托31和饲料盒32，所述转盘底托31与所述饲料盒32可拆卸连接，所述第二联轴器15的另一端与所述饲料盒32固定连接，所述饲料盒32内设置有多个用于放置饲料的栅格33，所述转盘底托31上开设有大于所述栅格33的出料口11。

具体的，在图4中，第二连接件8与第三连接件10是与兜网9固定连接在一起的条形块，该条形块可以是不锈钢管或塑料管，作为本领域技术人员应当知晓的是，为保证兜网9可以搭接在铁丝网盖111上，可在第二连接件8上开设可与铁丝网盖111上的杆件相吻合的卡槽，而第三连接件10垂直的与兜网9连接，该连接可以是卡接在兜网9上，或是通过螺丝进行固定连接，以及其它能够保证第三连接件10与兜网9能够形成直角区域的固定连接方式。至于第一连接件5与兜网9的连接端，可使用挂钩挂在兜网9下方的横杆上，至于与第一联轴器6连接的连接端可以铁环、卡箍均可，只需保证第一连接件5与第一联轴器6在连接端的稳固性即可，第一连接件5与两个连接端连接的部分可以是连接绳，保证第一联轴器6在旋转时能够通过连接绳带动兜网9的上升与下降。

在饲料盒32内划分多个用来放置饲料的栅格33，每个栅格33内的饲料都可以够饲养笼110内的鼠吃几天，一个栅格33所存有的饲料要小于兜网9所能容纳的量，避免出现饲料浪费的情况，作为本领域技术人员应当知晓，为了保证栅格33内的饲料能够有效的下落至兜网9内，出料口11的横截面积大于栅格33的横截面积。

本实施例一的又一个实施例中，如图5所示，所述栅格33底部设置有用于控制栅格33出料的挡料板16，所述挡料板16靠近所述饲料盒32的中心位置的一端与所述饲料盒32铰接，另一端设有第一电磁铁，所述饲料盒32在与所述挡料板16对应处设置有第二电磁铁；

所述转盘底托31对应所述出料口11的底部设置有底板17，所述底板17靠近所述转盘底托31的中心位置的一端与所述转盘底托31铰接，另一端设有第三电磁铁，所述转盘底托31在与所述底板17对应处设置有第四电磁铁；

所述挡料板16的下表面设置有第一质量传感器，所述底板17的下表面设置有第二质量传感器，所述处理器与所述第一质量传感器和第二质量传感器电性连接，所述控制器与所述第一电磁铁、第二电磁铁、第三电磁铁和第四电磁铁电性连接。

具体的，在栅格33底部设置有用于控制栅格33出料的挡料板16，挡料板16靠近所述饲料盒32的中心轴的一端与饲料盒32铰接，是为了便于两块电磁铁在通/断电后，挡料板16能够更好与饲料盒32的闭合实现对栅格33内的饲料的隔阻/掉落。

同理，在转盘底托31的底部设置与挡料板16具备相同效果的底板17，对在出料口11内的饲料进行隔阻/掉落。在出料口11与栅格33的底部上安装的挡料板16和底板17上均安装有质量传感器，通过质量传感器来检测出料口11与栅格33内饲料的重量，处理器根据重量检测的结果控制电磁铁的通/断电，实现挡料板16和底板17的开与合，保证掉落饲料的量处于比较准确的范围内，以此达到科学喂养的标准。

实施例二：

如图6所示，本实施例二在实施例一的基础上提供了一种控制方法，包括第一方面所述的一种饲养装置，所述方法包括：

S1，通过所述摄像头获取饲养笼内待识别物种的目标图片和待识别物种的总数量，通过所述处理器对所述目标图片进行识别确定待识别物种的名称；

具体的，待识别物种的图像除去通过摄像头获取以外，还可以通过手机等终端拍照形成，也可以为用户上传的已拍摄的物种图片。待识别物种可以为植物，也可以为鼠，在步骤S1中，假定处理器识别待识别物种的名称是鼠，方便后续实施例的描述。对待识别物种的数量，一般来讲，每个饲养笼都会有相应的喂养标准，对物种的数量可直接通过人为确认然后上传数据。

S2，通过所述称重传感器获取饲养笼内待识别物种的总重量，通过所述处理器根据总重量和总数量确定单个所述待识别物种的平均重量；

具体的，根据步骤S1所确定物种的数量，然后通过S2来测量出笼内待识别物种的总重量，一般就鼠而言，同一批次下，重量基本相差不大，因此通过总重量和总数量，即可确定待识别物种的平均重量。

S3，通过所述处理器对所述平均重量进行判断确定所述待识别物种的生长期，所述生长期为幼年期或成年期；

具体的，根据步骤S2的待识别物种的平均重量，判断该重量是否处于待识别物种成年期的重量范围内，如小白鼠在成年期的重量是在100g左右，而大白鼠的重量一般是在150-250g左右，因此对于平均重量达到95g或105g时，即可判断鼠处于一个成年期，对于大白鼠而言，只要平均重量落入150-250g范围内，既可认为大白鼠达到成年期。

S4，通过所述处理器根据所述待识别物种所处的生长期确定单个所述待识别物种进食所需饲料的重量；

具体的，在背景技术中已记载了成年鼠采食量一般为3～7g/d，幼鼠一般为1～3g/d，因此，根据采食量，即可得到饲养笼内的鼠单次的进食所需饲料的重量范围，为便于后续控制置物装置掉落定量的饲料，因此，一般将单次的进食所需饲料的重量范围的中间值作为喂食的标准，也可将最大值或最小值作为一个喂食标准，如可根据鼠的平均重量是否大于其成年期的标准体重(或是否更加接近标准体重的最大值)，若超过将最大值进食量作为喂食标准，反之小于则将最小值进食量作为喂食标准。

S5，通过所述处理器对所述待识别物种的数目及进食量进行计算，获得饲养笼内所有待识别物种单次进食所需饲料的总重量；

具体的，依据步骤S4中，得到的每只鼠的单次进食量，即可得到笼内所有鼠进食量的总重量。

S6，所述处理器根据所获得的总重量生成控制指令，所述控制器对所述控制指令进行响应控制所述饲料盒掉落饲养笼内所有待识别物种单次进食所需饲料的总重量。

具体的，在步骤S5中得到了单次进食所需饲料的总重量，从而生成需掉落饲料的总重量的控制指令，控制器响应所述控制指令，控制第一电磁铁、第二电磁铁、三电磁铁和第四电磁铁通/断电，使得出料口掉落单次进食所需饲料的总重量，以及当多个栅格中的一个栅格内的饲料掉落完后，需控制第二驱动机构的启动，带动饲料盒的转动，切换到另一个栅格至出料口的正上方。

本申请实施例二的又一个实施例中，如图7所示，所述S1中通过所述处理器对所述目标图片进行识别确定待识别物种的名称包括如下步骤：

S11，通过预先训练的图片向量转换模型对所述目标图片进行处理，得到所述目标图片对应的目标特征向量；其中，所述图片向量转换模型为基于神经网络的模型；

S12，在特征向量索引中进行搜索，判断是否存在与所述目标特征向量相似的特征向量；其中，所述特征向量索引中预先存储有多个特征向量及对应的物种名称；

S13，若是，则根据搜索结果确定待识别物种的名称。

具体的，在步骤S11中，所述图片向量转换模型为基于神经网络的模型，例如可以为卷积神经网络CNN模型或深度残差网络ResNet模型。所述图片向量转换模型具体可以通过以下步骤训练得到：对物种图片样本训练集中每个物种图片样本进行标注处理，标注出每个物种图片样本中的物种名称；利用神经网络模型对每个物种图片样本中的物种进行二维特征向量提取，从而训练得到所述图片向量转换模型。其中，具体的训练过程可采用现有的训练方法，在此不做赘述。

在步骤S12中，在实际应用中，所述特征向量索引可以按照以下方式建立：针对每一物种，获取该物种的多张物种图片，并对所述物种图片标注相应的物种名称；通过预先训练的图片向量转换模型对每张所述物种图片进行处理，得到每张所述物种图片对应的特征向量；建立每张所述物种图片对应的特征向量与相应的物种名称的索引，得到所述特征向量索引。在建立所述特征向量索引之前，还可以将不同长度的特征向量按照长度进行分组，这样，在所述特征向量索引中查找与该目标特征向量相匹配的特征向量时，可以首先在所述特征向量索引中定位到与该目标特征向量的长度相同或相近的分组，进而在所述特征向量索引中与该目标特征向量长度相同的分组内，查找与目标特征向量相似的特征向量。其中，分组时可以将长度相同的特征向量分为一组，也可以将长度在某个范围内的特征向量分成一组，本发明对此不做限定。可见，将不同长度的特征向量按照长度分组，可以使得后期搜索目标特征向量时根据目标特征向量的长度在相应分组内进行查询，提高搜索速度。在实际应用中，所述特征向量索引的建立和搜索可以采用Faiss开源库完成。Faiss是FacebookAI团队开源的针对聚类和相似性搜索库，为稠密向量提供高效相似度搜索和聚类，支持十亿级别向量的搜索，是目前最为成熟的近似近邻搜索库。它包含多种搜索任意大小向量集(备注：向量集大小由RAM内存决定)的算法，以及用于算法评估和参数调整的支持代码。Faiss的主要功能是相似度搜索，对于图片搜索而言，就是在给定的一堆图片中，寻找出指定的目标最像的K张图片，也简称为KNN(K-NearestNeighbor，K近邻)方法。Faiss检索返回的是数据的索引及数据的计算距离，在检索获得的索引后需要根据索引将原始数据取出。

本申请实施例二的又一个实施例中，所述S6具体包括以下步骤：

S61，设定所述第二质量传感器的重量阈值，所述处理器对所述重量阈值和所述所有待识别物种单次进食所需饲料的总重量进行比较，获得所述出料口所容纳的饲料的重量与所需饲料的总重量的数量关系；

S62，通过所述第二质量传感器获取所述出料口内饲料的第一重量值，若第一重量值等于所述重量阈值，所述第二质量传感器向所述处理器发送第一感应信号，所述处理器对所述感第一感应信号进行处理生成第一指令和第二指令，所述控制器响应第一指令控制所述第一电磁铁和第二电磁铁通电使所述挡料板闭合，所述控制器响应第二指令控制第三电磁铁和第四电磁铁断电使所述底板打开，饲料掉落至所述兜网内；

S63，重复步骤S62直至达到所述出料口所容纳的饲料的重量与所需饲料的总重量的数量关系。

具体的，在步骤61中，由于出料口所能容纳的饲料是有限并且定量的，因此需要确定单次进食所需饲料的总重量与出料口所能容纳饲料的重量之间的数量关系，即单次进食所需饲料的总重量与出料口所能容纳饲料的重量之间的比值，该比值即为出料口的底板需要打开的次数，该比值为正整数或非正整数。当为正整数时，即执行步骤S62与步骤S63直至达到该正整数。作为本领域技术人员应当知晓的是，当为非正整数时，先遵循四舍五入的原则，使得非正整数变为整数，重复步骤S62与步骤S63完成饲料的掉落。

本申请实施例二的又一个实施例中，当所述挡料板闭合时通过所述第一质量传感器获取所述栅格内饲料的第二重量值，若第二重量值为0时，所述第一质量传感器向所述处理器发送第二感应信号，所述处理器对所述感第二感应信号进行处理生成第三指令，所述控制器响应所述第三指令控制第二驱动机构带动所述饲料盒进行旋转。

具体的，本实施例中，通过所述第一质量传感器获取所述栅格内饲料的第二重量值，若第二重量值为0时，则通过所述第一质量传感器向所述处理器发送第二感应信号，所述处理器对所述感第二感应信号进行处理生成第三指令，所述控制器响应所述第三指令控制第二驱动机构带动所述饲料盒进行旋转，保证每一栅格内的饲料都掉落完之后才旋转至下一栅格中。

本申请实施例二的又一个实施例中，所述处理器判断当前时间是否处于喂食时间，若不处于，则通过所述摄像头获取所述兜网的目标图像，通过所述处理器判断所述兜网的目标图像是否留有未吃完的饲料，若有则所述处理器生成第四指令，所述控制器响应所述第四指令控制第一驱动机构带动所述第一联轴器进行旋转，将所述兜网与所述饲养笼分离。

具体的，考虑到某些研究院需严格控制鼠的喂食时间，而在喂食过程中，饲养装置所掉落至兜网内的饲料的总重量并未做出特别精准的判断，只是保证在一个合适的范围内，因此鼠在喂食时间内可能没有吃完兜网上全部的饲料，喂食后的一段时间发现兜网内残留的饲料又开始进食，为避免这一情况的发生，通过摄像头拍摄兜网的目标图像，通过所述处理器判断所述兜网的目标图像是否留有未吃完的饲料，对于如何判断兜网上剩余有饲料具体实现如下：步骤a1：摄像头采集兜网的目标图像并保存；步骤a2：依据图像生成标准背景图；步骤a3：将图像与标准背景图差分对比，得到对比图，若对比图为全零对比图，则检测结果为未检测到异物(饲料)，若对比图为非全零对比图，则根据预设的分割规则，分离出异物图像；步骤a4：依据异物图像提取异物在待检测设备表面的位置信息与面积信息；步骤a5：依据位置信息判断对应位置处的异物是否为由于光影干扰产生的伪异物，若是伪异物，则检测结果为未检测到异物；若不是伪异物，则判断面积信息是否在预设的异物最少像素点范围内，若在，则检测结果为检测到异物，若不在，则检测结果为未检测到异物，以此来判断兜网是否存在饲料，若有则处理器生成第四指令，控制器响应第四指令控制第一驱动机构带动第一联轴器进行旋转，将兜网与饲养笼分离。作为本领域技术人员应当知晓的是，到下一次喂食时，需将兜网自动降下与饲养笼贴合，处理器、控制器和第一驱动机构之间控制方式属于现有技术，因此不再做多余的叙述。

综合上述技术方案，通过本实施例二的控制方法对实施例一的饲养装置进行更深层次的控制，实现对投喂饲料量的准确把控，实现了对鼠不同生长期的饲料的给定，避免了过多投食导致饲料长时间处于外界环境中出现饲料的质量受到影响的问题，以及或是投放饲料不足所导致的鼠发育不良的情况。

实施例三：

基于同一构思，本申请实施例三在实施例二的基础上提供了一种控制系统，用以实现本申请实施例二的一种控制方法，所述系统包括：

识别单元660，用于获取饲养笼内待识别物种的目标图片和待识别物种的总数量，对所述目标图片进行识别确定待识别物种的名称；

第一重量计算单元661，用于获取饲养笼内待识别物种的总重量，根据总重量和总数量确定单个所述待识别物种的平均重量；

判断单元662，用于对所述平均重量进行判断确定所述待识别物种的生长期，所述生长期为幼年期或成年期；

第二重量计算单元663，用于根据所述待识别物种所处的生长期确定单个所述待识别物种进食所需饲料的重量；

第三重量计算单元664，用于对所述待识别物种的数目及进食量进行计算，获得饲养笼内所有待识别物种单次进食所需饲料的总重量；

响应单元665，用于根据所获得的总重量生成控制指令，对所述控制指令进行响应控制所述饲料盒掉落所有待识别物种单次进食所需饲料的总重量。

本申请实施例三的又一个实施例中，识别单元660包括图片处理单元和搜索判断单元；

图片处理单元，用于通过预先训练的图片向量转换模型对所述目标图片进行处理，得到所述目标图片对应的目标特征向量；其中，所述图片向量转换模型为基于神经网络的模型；

搜索判断单元，用于在特征向量索引中进行搜索，判断是否存在与所述目标特征向量相似的特征向量；其中，所述特征向量索引中预先存储有多个特征向量及对应的物种名称；若是，则根据搜索结果确定待识别物种的名称。

本申请实施例三的又一个实施例中，响应单元665包括数量计算单元和控制单元；

数量计算单元，用于设定所述第二质量传感器的重量阈值，所述处理器对所述重量阈值和所述所有待识别物种单次进食所需饲料的总重量进行比较，获得所述出料口所容纳的饲料的重量与所需饲料的总重量的数量关系；

控制单元，用于通过所述第二质量传感器获取所述出料口内饲料的第一重量值，若第一重量值等于所述重量阈值，所述第二质量传感器向所述处理器发送第一感应信号，所述处理器对所述感第一感应信号进行处理生成第一指令和第二指令，所述控制器响应第一指令控制所述第一电磁铁和第二电磁铁通电使所述挡料板闭合，所述控制器响应第二指令控制第三电磁铁和第四电磁铁断电使所述底板打开，饲料掉落至所述兜网内；

重复控制单元直至达到所述出料口所容纳的饲料的重量与所需饲料的总重量的数量关系。

本申请实施例三的又一个实施例中，响应单元665还用于，当所述挡料板闭合时通过所述第一质量传感器获取所述栅格内饲料的第二重量值，若第二重量值为0时，所述第一质量传感器向所述处理器发送第二感应信号，所述处理器对所述感第二感应信号进行处理生成第三指令，所述控制器响应所述第三指令控制第二驱动机构带动所述饲料盒进行旋转。

本申请实施例三的又一个实施例中，响应单元665还用于，所述处理器判断当前时间是否处于喂食时间，若不处于，则通过所述摄像头获取所述兜网的目标图像，通过所述处理器判断所述兜网的目标图像是否留有未吃完的饲料，若有则所述处理器生成第四指令，所述控制器响应所述第四指令控制第一驱动机构带动所述第一联轴器进行旋转，将所述兜网与所述饲养笼分离。

需要说明的是，本实施例三中上述各程序单元所执行的方法可参照本发明实施例二的控制方法中各个实施例，因此此处不再叙述。

作为本领域技术人员应当理解的是，上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(CentralProcessingUnit，CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，NP)等；还可以是数字信号处理器(DigitalSignalProcessing，DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-ProgrammableGateArray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门元件或者晶体管逻辑器件、硬件组件。上述的控制器可以是组合逻辑控制器和微程序控制器两种中任意一种，可按照预定顺序改变主电路或控制电路的接线和改变电路中电阻值来控制电动机的启动、调速、制动和反向的主令装置。作为本领域技术人员应当理解的是，与处理器对应的还有计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质内存储有计算机程序，计算机可读存储介质中存储有至少一条指令，该指令由处理器加载并执行时，使得计算机执行如上述实施例二中的控制方法所执行的操作。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种饲养装置，包括饲养笼(110)，其特征在于，所述饲养装置本体上设置有固定件(1)，所述固定件(1)与饲养笼(110)卡接；

所述饲养装置包括驱动机构、检测装置、主控装置(2)和置物装置(3)，所述驱动机构与所述置物装置(3)连接；

所述主控装置(2)包括主控盒体(21)和主控盒盖(22)，所述主控盒体(21)内设置有处理器和控制器，所述检测装置包括安装在所述主控盒体(21)外侧的摄像头(12)和安装在饲养笼(110)底部的称重传感器，所述摄像头(12)与所述称重传感器均与所述处理器电性连接，所述处理器与控制器电性连接，所述控制器与所述驱动机构电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种饲养装置，其特征在于，所述饲养装置沿水平方向设置有第一联轴器(6)，所述第一联轴器(6)的凹处设置有第一连接件(5)，所述第一连接件(5)远离所述第一联轴器(6)的一端连接有兜网(9)；

所述驱动机构包括第一驱动机构(41)和第二驱动机构(42)，所述第一驱动机构(41)的传动轴与所述第一联轴器(6)连接；

所述主控盒盖(22)上设置有第二联轴器(15)，所述第二驱动机构(42)固定安装于所述主控盒盖(22)的下表面上，所述第二联轴器(15)的一端与所述第二驱动机构(42)的传动轴连接。

3.根据权利要求2所述的一种饲养装置，其特征在于，所述兜网(9)的一端设置有用于与饲养笼(110)的铁丝网盖(111)中的杆件相连接的第二连接件(8)，另一端设置有用于与饲养笼(110)的铁丝网盖(111)中的杆件相连接的第三连接件(10)；

所述置物装置(3)包括转盘底托(31)和饲料盒(32)，所述转盘底托(31)与所述饲料盒(32)可拆卸连接，所述第二联轴器(15)的另一端与所述饲料盒(32)固定连接，所述饲料盒(32)内设置有多个用于放置饲料的栅格(33)，所述转盘底托(31)上开设有大于所述栅格(33)的出料口(11)。

4.根据权利要求3所述的一种饲养装置，其特征在于，所述栅格(33)底部设置有用于控制栅格(33)出料的挡料板(16)，所述挡料板(16)靠近所述饲料盒(32)的中心位置的一端与所述饲料盒(32)铰接，另一端设有第一电磁铁，所述饲料盒(32)在与所述挡料板(16)对应处设置有第二电磁铁；

所述转盘底托(31)对应所述出料口(11)的底部设置有底板(17)，所述底板(17)靠近所述转盘底托(31)的中心位置的一端与所述转盘底托(31)铰接，另一端设有第三电磁铁，所述转盘底托(31)在与所述底板(17)对应处设置有第四电磁铁；

所述挡料板(16)的下表面设置有第一质量传感器，所述底板(17)的下表面设置有第二质量传感器，所述处理器与所述第一质量传感器和第二质量传感器电性连接，所述控制器与所述第一电磁铁、第二电磁铁、第三电磁铁和第四电磁铁电性连接。

5.一种控制方法，包括权利要求1至4任一项所述的一种饲养装置，其特征在于，所述方法包括：

S1，通过所述摄像头获取饲养笼内待识别物种的目标图片和待识别物种的总数量，通过所述处理器对所述目标图片进行识别确定待识别物种的名称；

S2，通过所述称重传感器获取饲养笼内待识别物种的总重量，通过所述处理器根据总重量和总数量确定单个所述待识别物种的平均重量；

S3，通过所述处理器对所述平均重量进行判断确定所述待识别物种的生长期，所述生长期为幼年期或成年期；

S4，通过所述处理器根据所述待识别物种所处的生长期确定单个所述待识别物种进食所需饲料的重量；

S5，通过所述处理器对所述待识别物种的数目及进食量进行计算，获得饲养笼内所有待识别物种单次进食所需饲料的总重量；

S6，所述处理器根据所获得的总重量生成控制指令，所述控制器对所述控制指令进行响应控制饲料盒掉落饲养笼内所有待识别物种单次进食所需饲料的总重量。

6.根据权利要求5所述的一种饲养装置的控制方法，其特征在于，所述S1中通过所述处理器对所述目标图片进行识别确定待识别物种的名称包括如下步骤：

通过预先训练的图片向量转换模型对所述目标图片进行处理，得到所述目标图片对应的目标特征向量；其中，所述图片向量转换模型为基于神经网络的模型；

在特征向量索引中进行搜索，判断是否存在与所述目标特征向量相似的特征向量；其中，所述特征向量索引中预先存储有多个特征向量及对应的物种名称；

若是，则根据搜索结果确定待识别物种的名称。

7.根据权利要求5所述的一种饲养装置的控制方法，其特征在于，所述S6具体包括以下步骤：

S61，设定第二质量传感器的重量阈值，所述处理器对所述重量阈值和所述所有待识别物种单次进食所需饲料的总重量进行比较，获得所述出料口所容纳的饲料的重量与所需饲料的总重量的数量关系；

S62，通过所述第二质量传感器获取所述出料口内饲料的第一重量值，若第一重量值等于所述重量阈值，所述第二质量传感器向所述处理器发送第一感应信号，所述处理器对所述感第一感应信号进行处理生成第一指令和第二指令，所述控制器响应第一指令控制所述第一电磁铁和第二电磁铁通电使所述挡料板闭合，所述控制器响应第二指令控制第三电磁铁和第四电磁铁断电使所述底板打开，饲料掉落至所述兜网内；

S63，重复步骤S62直至达到所述出料口所容纳的饲料的重量与所需饲料的总重量的数量关系。

8.根据权利要求7所述的一种饲养装置的控制方法，其特征在于，当所述挡料板闭合时通过所述第一质量传感器获取所述栅格内饲料的第二重量值，若第二重量值为0时，所述第一质量传感器向所述处理器发送第二感应信号，所述处理器对所述感第二感应信号进行处理生成第三指令，所述控制器响应所述第三指令控制第二驱动机构带动所述饲料盒进行旋转。

9.根据权利要求8所述的一种饲养装置的控制方法，其特征在于，所述处理器判断当前时间是否处于喂食时间，若不处于，则通过所述摄像头获取所述兜网的目标图像，通过所述处理器判断所述兜网的目标图像是否留有未吃完的饲料，若有则所述处理器生成第四指令，所述控制器响应所述第四指令控制第一驱动机构带动所述第一联轴器进行旋转，将所述兜网与所述饲养笼分离。

10.一种控制系统，用以实现权利要求5至9任一项所述的一种控制方法，其特征在于，所述系统包括：

识别单元，用于获取饲养笼内待识别物种的目标图片和待识别物种的总数量，对所述目标图片进行识别确定待识别物种的名称；

第一重量计算单元，用于获取饲养笼内待识别物种的总重量，根据总重量和总数量确定单个所述待识别物种的平均重量；

判断单元，用于对所述平均重量进行判断确定所述待识别物种的生长期，所述生长期为幼年期或成年期；

第二重量计算单元，用于根据所述待识别物种所处的生长期确定单个所述待识别物种进食所需饲料的重量；

第三重量计算单元，用于对所述待识别物种的数目及进食量进行计算，获得饲养笼内所有待识别物种单次进食所需饲料的总重量；

响应单元，用于根据所获得的总重量生成控制指令，对所述控制指令进行响应控制所述饲料盒掉落所有待识别物种单次进食所需饲料的总重量。

Images