本發(fā)明涉及通信電子設備技術領域，尤其是涉及一種寵物智能喂食機器人的轉動式定量食盤及其控制方法。

背景技術：

隨著機器人的普及，越來越多的行業(yè)或工作少不了機器人的幫助，其所能完成的強度和精度也漸漸超過人力。機器人的出現，不僅運用于工業(yè)、農業(yè)、制造業(yè)，也越來越多的應用于家庭，如家庭清掃機器人、人類智能機器人等，這些機器人的出現為人們的生活帶來了方便，減輕了人們的作業(yè)強度，同時，也改善了人們的生活品質，促進了經濟發(fā)展。

目前，寵物也漸漸成為家庭中的重要成員，喜歡養(yǎng)寵物的人也越來越多，在狐貍、鳥、魚、馬、犬貓等寵物中，犬和貓的數量占比最大。寵物能夠陪伴孤寡老人度過晚年，也能減輕都市白領的工作壓力，更能把歡樂帶給孩子。但是，人們總會有加班、外出、旅游等不便攜帶寵物的事情，這樣就會導致寵物在家中無人看護和飼喂，而市場上出現的自動喂食器大多固定在地上無法移動，且無法讓寵物主人完全了解寵物的狀況，容易出現寵物毀壞家具、亂撕亂咬、不按時吃飯等問題，最終對主人的心情以及寵物的健康造成影響。

由此可見，如何研究出一種寵物智能喂食機器人的轉動式定量食盤及其控制方法，具有定時定量喂食加水以及與寵物能夠實時互動等遠程看護的功能，是目前本領域技術人員亟待解決的問題。

技術實現要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種寵物智能喂食機器人的轉動式定量食盤及其控制方法。

本發(fā)明一種寵物智能喂食機器人的轉動式定量食盤，包括機身外殼，所述機身外殼內部底端通過緊固螺釘固定連接有支撐架，所述支撐架上安裝有硬件箱和水箱，所述硬件箱內安裝有cpu，cpu電連接直流電機、直流馬達、舵機和激光筆；所述舵機電連接云臺，所述云臺電連接四自由度移動的攝像頭，所述攝像頭位于所述機身外殼頭部上方；所述攝像頭下方安裝所述激光筆，位于所述激光筆下方所述機身外殼前端安裝有音響，所述機身外殼前方下端分別安裝有食槽和飲水槽，所述機身外殼底端安裝有驅動輪。

所述輪盤轉動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過旋轉軸連接固定，所述旋轉軸勻速轉動的動力裝置為所述直流馬達；所述飲水槽通過水管與所述水箱聯通，所述水管中安裝有電磁閥，所述電磁閥與cpu之間設有用于調節(jié)所述電磁閥開閉狀態(tài)的光電開關；所述驅動輪的動力裝置為所述直流電機。

cpu還電連接有溫濕度檢測儀、seepx語音系統(tǒng)和供電電源剩余電量監(jiān)測系統(tǒng)，cpu通過無線通訊模塊連接移動終端，所述移動終端上設置有機器人啟動按鍵、機器人停止按鍵、方向控制按鍵、語音傳入控制按鍵、食槽旋轉控制按鍵和飲水槽加水按鍵。

進一步地，所述移動終端為手機、筆記本電腦或平板電腦。

進一步地，所述無線通信模塊通信方式為wifi無線網絡通信。

進一步地，所述機身外殼為通過3d打印技術打印而成的無縫殼體。

所述寵物智能喂食機器人的轉動式定量食盤的控制方法為通過所述移動終端下發(fā)包括機器人行走與停止、語音與圖像傳輸、定量喂食與定期加水各項功能的控制信號指令，所述控制信號指令通過所述無線通訊模塊傳輸至cpu，使cpu分別控制各項功能模塊使其按照所述指令做出相應操作。

進一步地，所述移動終端發(fā)出所述攝像頭啟動信號至cpu，所述攝像頭啟動工作，將其拍攝的視頻發(fā)送給cpu，cpu再將所述視頻發(fā)送至所述移動終端，通過所述移動終端上的顯示屏將攝像頭拍攝的視頻進行顯示。

進一步地，所述移動終端發(fā)出所述攝像頭啟動信號至cpu，所述攝像頭啟動工作，將其拍攝的視頻發(fā)送給cpu，cpu再將所述視頻發(fā)送至所述移動終端，通過所述移動終端上的顯示屏將攝像頭拍攝的視頻進行顯示。

進一步地，所述語音傳輸的功能為通過wifi-iot物聯網開發(fā)板實現音頻采集、音頻播放、溫度濕度傳輸，所述wifi-iot物聯網開發(fā)板將采集到的音頻信息、溫度濕度傳輸到cpu中，再由cpu傳輸給所述移動終端，使其實時播放語音，顯示溫濕度；同理所述移動終端可將語音啟動信號發(fā)送給cpu，cpu再將傳聲器模塊啟動，同時將語音信號通過所述音響釋放以吸引、禁止寵物的一系列行為。

進一步地，所述移動終端將激光筆按鍵發(fā)出的信號發(fā)送給cpu，cpu再將所述激光筆打開，并前后左右移動以與寵物游戲互動。

進一步地，所述移動終端將所述食槽旋轉控制按鍵發(fā)出的信號發(fā)送給cpu，cpu再將喂食信號發(fā)送給食槽旋轉控制模塊，使直流馬達控制食槽進行旋轉以實現定時定量飼喂寵物；所述移動終端將加水控制按鍵發(fā)出的信號發(fā)送給cpu，cpu再將加水信號發(fā)送給水箱控制模塊，使所述電磁閥打開加水以實現飲水槽無水時遠程加水。

本發(fā)明一種寵物智能喂食機器人的轉動式定量食盤及其控制方法，與現有技術相比具有以下優(yōu)點：

首先，本發(fā)明寵物智能喂食機器人通過合理改進所述食槽以及飲水槽的結構使機器人具有定時定量喂食、加水的功能，以保證寵物的飲食健康；通過設置所述激光筆可以實現與寵物的互動；通過設計所述seepx語音系統(tǒng)與音響、溫濕度檢測儀可以實時傳輸語音指令了解室內動靜、對寵物下達指令以及及時了解室內的溫濕度情況以判斷室內的舒適度；通過設置所述攝像頭可以實時監(jiān)測室內寵物的活動狀況；通過所述驅動輪以及直流電機的設計賦予機器人行走的目的，從而為機器人喂食喂水、實時了解寵物活動狀況提供便利。

此外，本發(fā)明是利用移動終端與主控板cpu兩個控制終端對機器人進行合理調控的，兩者之間的控制信號命令通過無線網絡進行傳輸，因此整個調控模式實現了遠程調控，即只需要寵物主人通過移動終端在遠處控制，便能夠實現飼喂寵物、與寵物互動，監(jiān)控寵物情況；加之，本發(fā)明的機器人上裝設有語音控制系統(tǒng)，可通過寵物主人聲音對寵物行為夸獎或禁止，所以盡管寵物主人未與寵物待在一起也可是實現與寵物的實時交流。由此可見，整個設計極具人性化，為寵物主人更好的看護寵物提供了極大的便利。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明中直流電機驅動電路圖；

圖3為本發(fā)明的控制流程示意圖。

圖中：1、攝像頭，2、激光筆，3、音響，4、飲水槽，5、食槽，6、驅動輪，7、機身外殼。

具體實施方式

為了更好的理解本發(fā)明，下面結合具體實施例和附圖對本發(fā)明進行進一步的描述。

如圖1-3所示，一種寵物智能喂食機器人的轉動式定量食盤，機身外殼7通過3d打印技術制成，所述食盤置于機體外殼7前端，且分格裝食，所述機體外殼1兩底部兩側設有四個驅動輪6，所述驅動輪6均安裝剎車控制器，所述驅動輪6與設置在所述機身外殼7內部的電機相連，主控板即cpu設置在機體外殼7內部；主控板內設置有自動控制系統(tǒng)；機體外殼7前部設置輪盤轉動式食槽5及飲水槽4，所述飲水槽4與內部水箱通過水管相連，并設置遠程放水控制閥即所述電磁閥。

機器人機體外殼7上部設置一攝像頭1，以實現寵物主人遠程觀測家中寵物情況。機器人攝像頭1下方設置有激光筆2，激光筆2內部連接主控板，可實現寵物主人遠程操控激光筆2中的激光燈，實現逗寵、與寵物互動等。

所述機體外殼7頭部下方設置speex語音系統(tǒng)，speex最主要的一個參數就是編解碼質量，分為1/2/4/6/8，speex是基于celp并且專門為碼率在2-44kbps的語音壓縮而設計的。它的特點具體如下：①窄帶8khz，寬帶16khz和超寬帶32khz壓縮于同一位流；②強化立體編碼；③數據包丟失隱蔽；④可變比特率；⑤語音捕捉；⑥非連續(xù)傳輸；⑦定點運算；⑧感官回聲消除；⑨噪音屏蔽。

所述機箱內部設置溫濕度檢測儀，并與主控板相連，可實現遠程了解屋內實時溫濕度，并記錄所有數據。所述主控器還通過無線通訊模塊與移動終端相連，所述移動終端上設置有機器人啟動按鍵，機器人停止按鍵，方向控制按鍵，語音傳入控制按鍵，食槽旋轉控制按鍵和飲水槽加水按鍵。

寵物智能喂食機器人的轉動式定量食盤的控制方法具體為：

1)在進行語音、溫濕度傳輸之前，要將wifi-iot開發(fā)板與手機端連接，長按開發(fā)板‘按鍵’兩秒以上，等待一號指示燈快閃，此時已經啟動ap模式。android手機的“設置”-“wlan”，打開wifi配置頁面，在sta配置欄輸入你路由器ssid和密碼，并點擊確認，如果不需要配置其他參數，可以打開重啟頁面點擊確認重啟或按下開發(fā)板復位鍵，開發(fā)板重啟后將自動進行wifi和遠程服務器連接，下次不需要再配置。

等待開發(fā)板成功連接路由器，可能需要數秒鐘時間，成功連上設備之后，打開手機app在手機app端會搜索設備，當搜索到設備后，app會記錄下配對的設備名稱，下次在連接時不用在搜索配對，可直接進入控制界面搜索的原理是：開發(fā)板和手機同在一個局域網并且在一個網段，通過udp廣播的方式進行通信)此時設備與手機已經連接，你可以執(zhí)行遠程語音對講監(jiān)聽、溫濕度傳輸等操作。

2)移動終端發(fā)出攝像頭1啟動信號，通過無線通信模塊使主控器接收該啟動信號，攝像頭1啟動工作，攝像頭1將其拍攝的視頻發(fā)送給主控器，然后主控器再通過無線通信模塊將該視頻發(fā)送給移動終端，通過移動終端上的顯示屏將攝像頭1拍攝的視頻進行顯示。

3)移動終端將方向控制按鍵發(fā)出的方向信號通過無線通信模塊發(fā)送給主控器，主控器接收該方向信號后，將該方向信號發(fā)送給電機控制模塊，使電機控制模塊控制電機轉動，進而帶動機體外殼兩端的驅動輪6轉動來實現機器人的運動；其中，電機驅動控制模塊通過控制電機的轉速和方向來實現機器人不同速度與方向的運動。

4)語音傳輸功能采用的是wifi-iot物聯網開發(fā)板，其主要實現的功能包括音頻采集，音頻播放，溫度濕度傳輸。其中音頻播放還增加使用了tda7266功放模塊。在消息傳輸過程中使用了tcp/ip協議，將采集到的音頻信息以及溫度濕度傳輸到服務器中，再由服務器傳輸給手機app，手機app實時播放語音，顯示溫濕度。手機端app采集語音使用的是手機自帶的語音采集功能，同樣將采集到的語音傳輸給服務器，由服務器傳輸給wifi-iot開發(fā)板，經wifi-iot開發(fā)板上arm處理器處理后的語音數據，通過外接的tda7266功放模塊，驅動揚聲器即音響3播放語音。移動終端將語音啟動信號通過無線通信模塊發(fā)送給主控器，主控器接收語音信號后，將傳聲器模塊啟動，同時將語音信號通過擴音器釋放，進而吸引、禁止寵物的一系列行為。

5)移動終端將激光筆按鍵發(fā)出的信號通過無線通信模塊發(fā)送給主控器，主控器接收該信號后，將激光筆2打開，并前后左右移動，可與犬貓進行游戲互動。

6)移動終端將喂食旋轉控制按鍵發(fā)出的信號通過無線通信模塊發(fā)送給主控器，主控器接收該信號后，將該喂食信號發(fā)送給食槽旋轉控制模塊，使電機控制食槽5進行旋轉，以實現定時定量飼喂寵物。

7)移動終端將加水控制按鍵發(fā)出的信號通過無線通信模塊發(fā)送給主控器，主控器接收該信號后，將該加水信號發(fā)送給水箱控制模塊，使水管閥打開進行加水，以實現飲水槽4無水時遠程加水。

此外，所述主控制板(arduinounor3)arduinounor3：arduinouno的處理器核心是atmega328，同時具有14路數字輸入/輸出口，其中6路可作為pwm輸出，6路模擬輸入，一個16mhz的晶體振蕩器，一個usb口，一個電源插座，一個icspheader和一個復位按鈕。具體參數如下表：

表1arduinouno開發(fā)板

機器人處理器(arduino)通過與wifi板連接，接收手機端發(fā)送過來的指令進行判斷如何動作。通信協議定義數據包以5字節(jié)數據/幀進行傳輸：ffxxyyzzff，其中包頭、包尾均為ff，作為判斷傳輸數據是否為有用數據。

表2通信協議表

所述直流電機的電機驅動電路為l298n驅動模塊。l298n是st公司生產的一種高電壓、大電流電機驅動芯片。該芯片采用15腳封裝。主要特點是：工作電壓高，最高工作電壓可達46v；輸出電流大，瞬間峰值電流可達3a，持續(xù)工作電流為2a；額定功率25w。內含兩個h橋的高電壓大電流全橋式驅動器，可以用來驅動直流電動機和步進電動機、繼電器線圈等感性負載；采用標準邏輯電平信號控制；具有兩個使能控制端，在不受輸入信號影響的情況下允許或禁止器件工作有一個邏輯電源輸入端，使內部邏輯電路部分在低電壓下工作；可以外接檢測電阻，將變化量反饋給控制電路。邏輯控制真值表如表3所示。使用l298n芯片驅動電機，該芯片可以驅動一臺兩相步進電機或四相步進電機，也可以驅動兩臺直流電機。該l298n芯片的p2端外接單片機，p5端外接所述直流電機，p4端外接5v電源。

表3邏輯控制真值表

控制直流馬達的邏輯電路與此類似，直流馬達的驅動器為tb6612fng直流電機驅動器，不同點是僅需要控制單路馬達正轉和停止即可。

以上對本發(fā)明的實施例進行了詳細說明，但所述內容僅為本發(fā)明的較佳實施例，不能被認為用于限定本發(fā)明的實施范圍。凡依本發(fā)明范圍所作的均等變化與改進等，均應仍歸屬于本專利涵蓋范圍之內。