基于图像识别的智能多宠物喂食器及智能饲养系统

1.本发明属于图像识别和智能饲养技术领域，具体涉及基于图像识别的智能多宠物喂食器及智能饲养系统。


背景技术：

2.随着社会的发展，猫狗等宠物得到越来越多的人喜欢，各类猫咖、狗咖、宠物主题公园应运而生，饲养猫狗家庭越来越多。对于需要饲养宠物的上班族而言，由于时间和位置等条件的限制，在宠物的喂食饲养上存在诸多问题。如需外出远行，留置太多粮食，容易造成宠物一次性过饱之后无粮饥饿现象，或粮食长时间裸露在外过期浪费。
3.目前，现有的自动喂食器需要手动开启粮仓或预先设定时间进行投喂，若定时投喂宠物没有吃完再次放粮容易造成食物的堆积，食物一次性给投放过多，遭受污染后宠物不愿意食用，造成浪费。对于一些大型宠物店或猫咖而言，难以判断每只宠物进食状态，无法做到智能饲养，确保每只宠物得以进食。对于养宠物的新手而言，难以把握猫狗食量，对于该年龄阶段猫狗身体状况不了解，对于低龄猫狗，宠物难以表述其饥饱状态，只能靠主人控制食量。尤其对于小猫小狗而言，难以判断是否饱腹，通常需要主人控制喂粮数量进行判断，若主人不再单独喂食，容易发生过撑现象。
4.猫狗的健康状况极大依赖于猫粮狗粮的品质和喂食的频率数量，光滑的皮毛颜色质地受到很多人的喜爱，但对于猫狗缺乏何种微量元素宠物主人往往知之甚少，在生病的时候猫狗无法表达自己的身体状况，只能依靠主人观察，借助科学而又方便的技术手段能够帮助主人更好地了解自己的宠物。


技术实现要素：

5.为解决现有技术的不足，实现科学喂养，减轻主人喂养负担的目的，本发明采用如下的技术方案：基于图像识别的智能多宠物喂食器，包括喂食器主体，喂食器主体内部设有料仓及出料机构，出料口设置在喂食器一侧，所述喂食器还包括控制模块及分别与控制模块连接的图像采集模块、感应模块和识别模块，出料口上方设置图像采集模块和感应模块，感应模块监测宠物接近后，控制模块控制图像采集模块获取宠物图像，并经识别模块进行宠物类型识别后，通过出料机构从料仓中选取与该宠物类型对应的饲料，经出料口进行投喂。
6.进一步地，所述喂食器主体内部设有舵机、传动轴、挡板、齿轮、下料板和一组料仓，挡板倾斜侧的底部设置于出料口下方，下料板上设有下料口，舵机驱动传动轴转动，传动轴穿过倾斜设置的挡板，经齿轮带动下料板旋转，将下料口旋转至对应类型宠物的料仓下方，以使料仓中的饲料依次经下料口、挡板、出料口进行投喂。
7.进一步地，为单个料仓设置对应的传动轴、齿轮和下料板，下料板包括第一下料板、第二下料板和曲柄滑块机构，曲柄滑块机构包括圆盘、滑杆、滑块和连杆，圆盘与齿轮连接，第一下料板外沿、滑杆的一端均与壳体内壁连接，第一下料板、第二下料板为以齿轮为
圆心上下贴合的分层结构，第二下料板一侧与滑块连接，连杆的一端与滑块连接，另一端与圆盘盘面连接，以使齿轮驱动圆盘转动，带动第二下料板随滑块沿滑杆，相对第一下料板做径向运动，以使第二下料板的内沿与齿轮边沿之间产生的空隙作为下料口。
8.进一步地，所述第二下料板、第一下料板以齿轮为圆心前后设置，滑块与第二下料板前端连接，第一下料板为中空结构，以使第二下料板沿滑杆原理齿轮时，能够嵌入第一下料板内部，相较于分层结构，避免了第二下料板外沿向壳体内壁靠拢过程中，挤压两者之间的饲料，将饲料压碎。
9.进一步地，所述第一下料板、第二下料板外沿高内沿低，从而使饲料能够集中于齿轮附近，便于下料口开启时的下料，避免饲料堆积于外沿。
10.进一步地，为单个料仓设置下料板，下料板包括第一下料板、第二下料板和曲柄滑块机构，曲柄滑块机构包括圆盘、滑杆、滑块和连杆，圆盘与齿轮连接，第一下料板外沿、滑杆的一端均与壳体内壁连接，第一下料板、第二下料板、圆盘为以齿轮为圆心上下贴合的分层结构，第二下料板一侧与滑块连接，连杆的一端与滑块连接，另一端与圆盘盘面连接，以使转动的齿轮带动第二下料板，随滑块沿滑杆，相对第一下料板和圆盘做径向运动，同时，第二下料板、滑块、连杆和圆盘配合设置，以使不同粮仓对应的下料板，基于齿轮旋转后，只有产生一个空隙作为下料口。
11.进一步地，所述圆盘、第二下料板、第一下料板以齿轮为圆心前后设置，滑块与第二下料板中部连接，第一下料板、圆盘为中空结构，以使第二下料板沿滑杆远离齿轮时，能够嵌入第一下料板内部，靠近齿轮时能嵌入圆盘内部，相较于分层结构，避免了第二下料板外沿向壳体14内壁靠拢过程中，或第二下料板内沿向齿轮靠拢过程中，挤压两者之间的饲料，将饲料压碎。
12.基于图像识别的智能饲养系统，包括喂食器、服务器、客户端，所述喂食器为权利要求1所述的基于图像识别的智能多宠物喂食器，喂食器通过内部设置的传输模块，将采集的宠物图像分别传输至服务器和客户端，服务器基于采集的宠物图像，对喂料量和宠物健康状况进行分析并反馈客户端，同时，将喂料量反馈喂食器，进行投喂。
13.进一步地，所述传输模块包括蓝牙传输模块，所述客户端包括移动客户端，通过蓝牙模块将采集的宠物图像传输至移动客户端，以使主任查看宠物状态并记录宠物成长。
14.进一步地，所述服务端包括数据库和人工智能诊断系统，所述传输模块包括无线传输模块，通过无线传输模块将采集的宠物图像传输至服务器，数据库用于存储宠物健康状态信息，人工智能诊断系统基于宠物图像进行分析，判断其年龄和大小所需粮食数量，通过皮毛颜色进行健康状态分析，判断需要补充的营养元素种类，结合大数据对于该阶段宠物所需营养反馈至客户端，分析宠物行为并将相应可能存在的疾病反馈客户端。
15.本发明的优势和有益效果在于：本发明的基于图像识别的智能多宠物喂食器及智能饲养系统，能够科学控制宠物喂食量，达到健康成长所需又不至于浪费，在主人需要较长时间离开时，可以控制投喂数量，无须人为干预。喂食器通过喂食器针，对科学控制宠物喂食数量及次数进行了探索，系统对宠物的健康状态进行分析，并将结果反馈至用户端。通过图像识别得到宠物健康信息，提高喂食的科学性，实现自动喂粮，减少对于人工喂养的依赖性，同时减少浪费现象，降低喂养压力。对于宠物所需营养能够及时提醒主人进行补充。
附图说明
16.图1是本发明实施例中系统的结构示意图。
17.图2是本发明实施例中宠物喂食器的结构透视图。
18.图3a是本发明实施例中单个料仓的曲柄滑块机构下料示意图。
19.图3b是本发明实施例中单个料仓的曲柄滑块机构下料口关闭示意图。
20.图3c是本发明实施例中一组套设的传动轴与齿轮连接的示意图。
21.图4a是本发明实施例中第一料仓打开第二料仓关闭的示意图。
22.图4b是本发明实施例中两个二料仓均关闭的示意图。
23.图4c是本发明实施例中第一料仓关闭第二料仓打开的示意图。
24.图中：1、顶盖，2、猫粮仓，3、齿轮，4、下料板，5、挡板，6、传动轴，7、舵机，8、底座，9、狗粮仓，10、智能模块，11、下料口，12、摄像头，13、传感器，14、壳体，15、出料口，16、喂料盆，17、圆盘，18、连杆，19、滑块，20、第二下料板，21、滑杆，22、第一下料板。
实施方式
25.以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
26.本发明以猫狗品种、体型、皮毛质地、颜色等生物生理信息为基础，猫狗健康、体型和皮毛质地与所食猫粮、狗粮数量有重要关系，如喂食过多过频繁会导致宠物积食，喂食过少不利于宠物成长，通过摄像头12拍摄宠物照片，将大量照片上传至服务器进行分析。
27.如图1所示，基于图像识别的智能饲养系统，包括智能多宠物喂食器、云端服务器、手机客户端，智能多宠物喂食器包括喂食器主体、健康分析装置，健康分析装置又包括感应模块、图像采集模块、控制模块、无线传输模块、蓝牙传输模块，健康分析装置安装固定在喂食器正前方，感应模块和图像采集模块固定在喂食器正前方中央，感应模块使用传感器13，图像采集模块使用摄像头12，控制模块分别与图像采集模块、蓝牙传输模块、无线传输模块通过数据线连接，蓝牙传输模块与手机客户端蓝牙连接，无线传输模块与云端服务器无线通讯连接。由控制模块控制，接收、记录感应模块传递的生物信息数据，并将图像采集模块的数据，通过蓝牙传输模块发送到手机客户端，通过无线传输模块传送到云端服务器。蓝牙传输模块将宠物照片上传至手机客户端，方便主人查看宠物状态，并记录宠物成长。云端服务器包括云端数据库和人工智能诊断系统，云端数据库用来存储宠物的年龄、大小、毛色等健康状态信息，人工智能诊断系统基于宠物照片进行分析，判断其年龄和大小所需粮食数量，通过皮毛颜色进行健康状态分析，判断需要补充的营养元素种类，结合大数据对于该阶段宠物所需营养反馈至手机客户端，分析宠物行为并将相应可能存在的某些疾病反馈给手机客户端。
28.如图2所示，智能多宠物喂食器，其主体的内部底面上固定有底座8，底座8的前方放置有喂料盆16，底座8的正上方设置有两个投喂器料仓：猫粮仓2和狗粮仓9，投喂器料仓的底部设置有舵机7，投喂器料仓通过支架固定在喂食器壳体14上，单片机固定在喂食器智能模块10上，摄像头12固定在喂食器壳体14正前方上，喂食器本体的顶部有顶盖1，传动轴6与下料板4通过齿轮3传动连接。在宠物靠近喂食器，传感器13检测宠物是否接近，若接近，传感器13接收到信号装置启动工作，并将信号回传至智能模块10中的stm32单片机，如果没
有装置不执行动作；宠物靠近喂食器，传感器13信号传递给智能模块10中的stm32单片机，单片机调用摄像头12，启动摄像头12，摄像机拍摄猫狗照片。拍摄好的照片信息传至智能模块10中的树莓派，树莓派执行卷积神经网络程序，进行模型处理与识别，进行检测，判断是猫还是狗，并将数据通过蓝牙传输模块和无线传输模块分别传输至手机客户端和云端服务器。完成目标图像识别任务后，树莓派将结果传至单片机，单片机根据识别结果执行舵机7的程序，如果判断对象是猫，舵机7带动齿轮3传动轴6转动，进一步带动下料转动，下料口11运转至猫粮仓2下方，打开猫粮仓2下料口11，猫粮下落，进行猫粮的投放。如果判断对象是狗，舵机7带动齿轮3传动轴6转动，进一步带动下料口11转动，下料口11运转至狗粮仓9下方，打开狗粮仓9的下料口11，狗粮下落，进行狗粮的投放。猫粮或狗粮经由挡板5滑落至出料口15，进入喂料盆16中。
29.另一个实施例中，图3a至图3b所示，为单个料仓设置对应的传动轴6、齿轮3和下料板4，下料板4包括第一下料板22、第二下料板20和曲柄滑块19机构，曲柄滑块19机构包括圆盘17、滑杆21、滑块19和连杆18，圆盘17与齿轮3连接，第一下料板22外沿、滑杆21的一端均与壳体14内壁连接，第一下料板22、第二下料板20为以齿轮3为圆心上下贴合的分层结构，第二下料板20一侧与滑块19连接，连杆18的一端与滑块19连接，另一端与圆盘17盘面连接，以使齿轮3驱动圆盘17转动，带动第二下料板20随滑块19沿滑杆21，相对第一下料板22做径向运动，以使第二下料板20的内沿与齿轮3边沿之间产生的空隙作为下料口11。具体地，如图3c所示，传动轴6互相套设，分层连接不同的齿轮3，不同齿轮3对应不同的料仓。
30.另一个实施例中，第二下料板20、第一下料板22以齿轮3为圆心前后设置，滑块19与第二下料板20前端连接，第一下料板22为中空结构，以使第二下料板20沿滑杆21原理齿轮3时，能够嵌入第一下料板22内部，相较于分层结构，避免了第二下料板20外沿向壳体14内壁靠拢过程中，挤压两者之间的饲料，将饲料压碎。
31.第一下料板22、第二下料板20外沿高内沿低，从而使饲料能够集中于齿轮3附近，便于下料口11开启时的下料，避免饲料堆积于外沿。
32.另一个实施例中，为单个料仓设置下料板4，下料板4包括第一下料板22、第二下料板20和曲柄滑块19机构，曲柄滑块19机构包括圆盘17、滑杆21、滑块19和连杆18，圆盘17与齿轮3连接，第一下料板22外沿、滑杆21的一端均与壳体14内壁连接，第一下料板22、第二下料板20、圆盘17为以齿轮3为圆心上下贴合的分层结构，第二下料板20一侧与滑块19连接，连杆18的一端与滑块19连接，另一端与圆盘17盘面连接，以使转动的齿轮3带动第二下料板20，随滑块19沿滑杆21，相对第一下料板22和圆盘17做径向运动，同时，第二下料板20、滑块19、连杆18和圆盘17配合设置，以使不同料仓对应的下料板4，基于齿轮3旋转后，只有产生一个空隙作为下料口11。如图4a所示，当设置两个料仓时，通过旋转齿轮，第一料仓对应的第二下料板与圆盘之间产生空隙，下第一料仓的饲料，此时，第二料仓对应的第二下料板与圆盘部分重合，如覆盖在圆盘上方，然后逆向旋转齿轮，如图4b所示，第一料仓对应的第二下料板与圆盘间空隙闭合时，第二料仓的第二下料板与圆盘间的空隙也闭合，两个料仓均不下饲料，再逆向旋转齿轮，如图4c所示，此时，第一料仓对应的第二下料板与圆盘重合，第二料仓的第二下料板与圆盘间产生空隙，下第二料仓的饲料。
33.另一个实施例中，所述圆盘17、第二下料板20、第一下料板22以齿轮3为圆心前后设置，滑块与第二下料板20中部连接，第一下料板22、圆盘17为中空结构，以使第二下料板
20沿滑杆远离齿轮3时，能够嵌入第一下料板22内部，靠近齿轮3时能嵌入圆盘17内部，相较于分层结构，避免了第二下料板20外沿向壳体14内壁靠拢过程中，或第二下料板20内沿向齿轮3靠拢过程中，挤压两者之间的饲料，将饲料压碎。
34.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。

技术特征：
1.基于图像识别的智能多宠物喂食器，包括喂食器主体，喂食器主体内部设有料仓及出料机构，出料口(15)设置在喂食器一侧，其特征在于：所述喂食器还包括控制模块及分别与控制模块连接的图像采集模块、感应模块和识别模块，出料口(15)上方设置图像采集模块和感应模块，感应模块监测宠物接近后，控制模块控制图像采集模块获取宠物图像，并经识别模块进行宠物类型识别后，通过出料机构从料仓中选取与该宠物类型对应的饲料，经出料口(15)进行投喂。2.根据权利要求1所述的基于图像识别的智能多宠物喂食器，其特征在于：所述喂食器主体内部设有舵机（7）、传动轴（6）、挡板（5）、齿轮（3）、下料板（4）和一组料仓，挡板（5）倾斜侧的底部设置于出料口（15）下方，下料板（4）上设有下料口（11），舵机（7）驱动传动轴（6）转动，传动轴（6）穿过倾斜设置的挡板（5），经齿轮（3）带动下料板（4）旋转，将下料口（11）旋转至对应类型宠物的料仓下方，以使料仓中的饲料依次经下料口（11）、挡板（5）、出料口（15）进行投喂。3.根据权利要求2所述的基于图像识别的智能多宠物喂食器，其特征在于：为单个料仓设置对应的传动轴（6）、齿轮（3）和下料板（4），下料板（4）包括第一下料板(22)、第二下料板(20)和曲柄滑块(19)机构，曲柄滑块(19)机构包括圆盘(17)、滑杆(21)、滑块(19)和连杆(18)，圆盘(17)与齿轮（3）连接，第一下料板(22)外沿、滑杆(21)的一端均与壳体（14）内壁连接，第一下料板(22)、第二下料板(20)为以齿轮（3）为圆心上下贴合的分层结构，第二下料板(20)一侧与滑块(19)连接，连杆(18)的一端与滑块(19)连接，另一端与圆盘(17)盘面连接，以使齿轮（3）驱动圆盘(17)转动，带动第二下料板(20)随滑块(19)沿滑杆(21)，相对第一下料板(22)做径向运动，以使第二下料板(20)的内沿与齿轮（3）边沿之间产生的空隙作为下料口（11）。4.根据权利要求3所述的基于图像识别的智能多宠物喂食器，其特征在于：所述第二下料板(20)、第一下料板(22)以齿轮（3）为圆心前后设置，第一下料板(22)为中空结构，以使第二下料板(20)沿滑杆(21)原理齿轮（3）时，能够嵌入第一下料板(22)内部。5.根据权利要求3所述的基于图像识别的智能多宠物喂食器，其特征在于：所述第一下料板(22)、第二下料板(20)外沿高内沿低。6.根据权利要求2所述的基于图像识别的智能多宠物喂食器，其特征在于：为单个料仓设置下料板（4），下料板（4）包括第一下料板(22)、第二下料板(20)和曲柄滑块(19)机构，曲柄滑块(19)机构包括圆盘(17)、滑杆(21)、滑块(19)和连杆(18)，圆盘(17)与齿轮（3）连接，第一下料板(22)外沿、滑杆(21)的一端均与壳体（14）内壁连接，第一下料板(22)、第二下料板(20)、圆盘(17)为以齿轮（3）为圆心上下贴合的分层结构，第二下料板(20)一侧与滑块(19)连接，连杆(18)的一端与滑块(19)连接，另一端与圆盘(17)盘面连接，以使转动的齿轮（3）带动第二下料板(20)，随滑块(19)沿滑杆(21)，相对第一下料板(22)和圆盘(17)做径向运动，同时，第二下料板(20)、滑块(19)、连杆(18)和圆盘(17)配合设置，以使不同粮仓对应的下料板（4），基于齿轮（3）旋转后，只有产生一个空隙作为下料口（11）。7.根据权利要求6所述的基于图像识别的智能多宠物喂食器，其特征在于：所述圆盘(17)、第二下料板(20)、第一下料板(22)以齿轮（3）为圆心前后设置，第一下料板(22)、圆盘(17)为中空结构，以使第二下料板(20)沿滑杆(21)远离齿轮（3）时，能够嵌入第一下料板(22)内部，靠近齿轮（3）时能嵌入圆盘(17)内部。
8.基于图像识别的智能饲养系统，包括喂食器、服务器、客户端，其特征在于：所述喂食器为权利要求1所述的基于图像识别的智能多宠物喂食器，喂食器通过内部设置的传输模块，将采集的宠物图像分别传输至服务器和客户端，服务器基于采集的宠物图像，对喂料量和宠物健康状况进行分析并反馈客户端，同时，将喂料量反馈喂食器，进行投喂。9.根据权利要求8所述的基于图像识别的智能饲养系统，其特征在于：所述传输模块包括蓝牙传输模块，所述客户端包括移动客户端，通过蓝牙模块将采集的宠物图像传输至移动客户端，以使主任查看宠物状态并记录宠物成长。10.根据权利要求8所述的基于图像识别的智能饲养系统，其特征在于：所述服务端包括数据库和人工智能诊断系统，所述传输模块包括无线传输模块，通过无线传输模块将采集的宠物图像传输至服务器，数据库用于存储宠物健康状态信息，人工智能诊断系统基于宠物图像进行分析，判断其年龄和大小所需粮食数量，通过皮毛颜色进行健康状态分析，判断需要补充的营养元素种类，结合大数据对于该阶段宠物所需营养反馈至客户端，分析宠物行为并将相应可能存在的疾病反馈客户端。

技术总结
本发明公开了基于图像识别的智能多宠物喂食器及智能饲养系统，可实现自动投喂功能，避免过度投放粮食造成浪费，并且可基于分仓设计对不同宠物分开投喂；通过观察分析宠物的行为、状态，基于宠物年龄、大小，判断是否吃饱，进行科学化喂养；对于宠物皮毛颜色、行为进行判断，基于宠物的品种，判断其相应缺乏的营养元素，并通过客户端提醒用户及时补充相应营养，达到智能化喂养目的；喂食器是宠物停留次数和频率最高的位置，智能多宠物喂食器能够有效拍摄更多照片上传至服务器。本发明的智能宠物喂食器及系统结构简单，喂食方便，能满足家庭及宠物店对于猫狗混合喂养及健康成长需求。宠物店对于猫狗混合喂养及健康成长需求。宠物店对于猫狗混合喂养及健康成长需求。


技术研发人员：李智慧 王进 余焕 陆国栋
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：2023.04.07
技术公布日：2023/8/1