全自動(dòng)智能倉(cāng)鼠窩

本期點(diǎn)評(píng)專家

譚迪熬" 中國(guó)發(fā)明協(xié)會(huì)院士專家咨詢工作委員會(huì)首任專家，中國(guó)發(fā)明協(xié)會(huì)中小學(xué)創(chuàng)造教育分會(huì)會(huì)長(zhǎng)，科技創(chuàng)新教育特級(jí)教師，教育部國(guó)培計(jì)劃專家?guī)鞂＜摇?/p>

倉(cāng)鼠是一種小型嚙齒類動(dòng)物，常被作為寵物飼養(yǎng)于固定空間中，飼養(yǎng)容器的功能與質(zhì)量會(huì)影響倉(cāng)鼠及其飼養(yǎng)者的體驗(yàn)。常規(guī)飼養(yǎng)容器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，為保持其內(nèi)部環(huán)境的整潔舒適，通常需要飼養(yǎng)者頻繁觀察并及時(shí)清理。這對(duì)于學(xué)生或上班族來(lái)說(shuō)，時(shí)常成為一種負(fù)擔(dān)。

我從倉(cāng)鼠的生活習(xí)性出發(fā)，針對(duì)倉(cāng)鼠愛(ài)好者的困擾和訴求，設(shè)計(jì)了一款全自動(dòng)智能倉(cāng)鼠窩。

一、背景調(diào)查

我查找了大量資料，了解到倉(cāng)鼠通常在每日19時(shí)至22時(shí)活動(dòng)頻繁，其門牙會(huì)不停生長(zhǎng)，有啃咬磨牙的習(xí)慣。為適應(yīng)野外生存，大部分倉(cāng)鼠擁有頰囊，它們會(huì)將自己喜愛(ài)的食物儲(chǔ)存在里面。

經(jīng)過(guò)觀察我還發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)家養(yǎng)倉(cāng)鼠的器具雖提供了透明觀察區(qū)、游戲區(qū)，且能保持環(huán)境恒溫，但并未有效隔離倉(cāng)鼠的排泄物，導(dǎo)致食物與排泄物混雜于墊材中，若不及時(shí)清理，易發(fā)生霉變并散發(fā)異味。

二、問(wèn)卷調(diào)查

為了更好地了解倉(cāng)鼠飼養(yǎng)的實(shí)際情況和面臨的問(wèn)題，我設(shè)計(jì)了針對(duì)倉(cāng)鼠飼養(yǎng)者習(xí)慣和飼養(yǎng)者對(duì)現(xiàn)有倉(cāng)鼠窩滿意度的問(wèn)卷，并進(jìn)行了線上問(wèn)卷調(diào)查。

分析調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，目前倉(cāng)鼠的飼養(yǎng)者以學(xué)生和上班族為主，“氣味太大”和“倉(cāng)鼠窩的清掃繁瑣又耗時(shí)”是他們?cè)陲曫B(yǎng)過(guò)程中面臨的主要煩惱，這些煩惱大多是倉(cāng)鼠的習(xí)性導(dǎo)致的，而飼養(yǎng)者難以做到每天或每半天就去清掃倉(cāng)鼠窩。既然無(wú)法調(diào)整飼養(yǎng)者的時(shí)間，那么改變倉(cāng)鼠窩的結(jié)構(gòu)無(wú)疑是解決問(wèn)題的重要一環(huán)。

目前，倉(cāng)鼠窩已有的功能并不能滿足飼養(yǎng)者“自動(dòng)清掃”“實(shí)時(shí)監(jiān)控”“自動(dòng)更換墊材”和“遠(yuǎn)程操作”等要求。開(kāi)發(fā)一款具備自動(dòng)清掃、智能監(jiān)控、便捷換材及遠(yuǎn)程操控功能的智能倉(cāng)鼠窩，對(duì)于解決飼養(yǎng)者困擾、提升飼養(yǎng)者體驗(yàn)、保障倉(cāng)鼠健康具有重要意義。

三、研究過(guò)程

根據(jù)需求設(shè)計(jì)流程圖。

在盒子底部安裝格柵，格柵1是整個(gè)倉(cāng)鼠窩的底板，格柵2位于格柵1的下方。當(dāng)格柵2做往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，格柵1的縫隙會(huì)不斷打開(kāi)、閉合（兩塊格柵相互疊加，上下縫隙錯(cuò)位形成的效果），加上振動(dòng)設(shè)計(jì)，小塊墊材、糞便、食物便會(huì)漏下去。格柵1的縫隙打開(kāi)，能有效增強(qiáng)通風(fēng)效果，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)清理與保持環(huán)境潔凈。

借鑒自動(dòng)喂食機(jī)原理，設(shè)計(jì)倉(cāng)鼠自動(dòng)喂食系統(tǒng)：采用180°舵機(jī)驅(qū)動(dòng)扇形圓盤，配合箱體扇形孔，通過(guò)控制扇形圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)間與扇形孔的大小，精準(zhǔn)控制鼠糧投喂量，實(shí)現(xiàn)便捷、高效的自動(dòng)喂食功能。

最后需要考慮的問(wèn)題是如何自動(dòng)填充墊材。因?yàn)閴|材很輕，體積較大，很蓬松，僅靠其自重很難實(shí)現(xiàn)自動(dòng)投放，最后我采用整塊底板都能打開(kāi)的裝置來(lái)投放墊材。

硬件搭建完成后，我用Arduino IDE編程，之后將代碼燒錄到硬件內(nèi)，按照代碼接口連接線路，逐個(gè)測(cè)試機(jī)械結(jié)構(gòu)能否達(dá)到預(yù)期效果。

四、綜合測(cè)試

當(dāng)格柵工作時(shí)，格柵1與格柵2疊加，當(dāng)格柵2做往復(fù)運(yùn)動(dòng)（相對(duì)運(yùn)動(dòng)）時(shí)，格柵1的縫隙不斷打開(kāi)、閉合并振動(dòng)，小塊墊材、糞便以及食物從格柵掉落，飼養(yǎng)者只需清理格柵2下面的托盤即可。

自動(dòng)投喂食物系統(tǒng)可通過(guò)改變角度和打開(kāi)時(shí)間，設(shè)定食物投放量。

墊材的投放口較大，底板下方?jīng)]有任何遮擋物，可以實(shí)現(xiàn)有效投放。

五、測(cè)試結(jié)果

格柵1的縫隙關(guān)閉時(shí)可以防止倉(cāng)鼠被夾，打開(kāi)時(shí)有助于空氣流通。格柵振動(dòng)能有效抖落糞便，紅外傳感器確認(rèn)倉(cāng)鼠在窩外后再開(kāi)始工作，降低其被夾的風(fēng)險(xiǎn)。

此外，根據(jù)投喂次數(shù)智能調(diào)節(jié)開(kāi)口大小，精準(zhǔn)控制食物與墊材的投放量，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化、智能化的飼養(yǎng)管理，優(yōu)化了倉(cāng)鼠的生活環(huán)境，提高了飼養(yǎng)的便利性。

六、展望

今后，我還將對(duì)這項(xiàng)作品進(jìn)行改進(jìn)：用金屬材質(zhì)強(qiáng)化底板框架以防止格柵變形或被倉(cāng)鼠啃咬；將電線改用金屬包裹，防止倉(cāng)鼠啃食；將外殼改用亞克力材質(zhì)制作，提升觀賞性與透明度；將電路集成化并設(shè)計(jì)為可拆卸式，便于維護(hù)；考慮產(chǎn)品擴(kuò)展性，使其適應(yīng)更多小型寵物的飼養(yǎng)需求。

專家點(diǎn)評(píng)

盧芷玄同學(xué)的全自動(dòng)智能倉(cāng)鼠窩是一項(xiàng)富有愛(ài)心的創(chuàng)新作品。其愛(ài)心體現(xiàn)在：第一是對(duì)身邊人群的關(guān)愛(ài)。據(jù)有關(guān)資料介紹，飼養(yǎng)小寵物對(duì)抑郁癥、孤獨(dú)癥患者以及獨(dú)居老人極有好處。它可以給人以陪伴和溫暖，成為人類的好朋友；它能緩解壓力和緊張情緒，讓人感到輕松和快樂(lè)。同時(shí)，飼養(yǎng)者可以通過(guò)照顧小寵物，讓自己關(guān)注其情緒與需求，提高情商和同理心；通過(guò)時(shí)間和精力的長(zhǎng)久付出，產(chǎn)生責(zé)任心和耐心。第二是對(duì)寵物倉(cāng)鼠生命的呵護(hù)。作者盡力讓倉(cāng)鼠短暫的一生能在舒適的環(huán)境中度過(guò)。

這項(xiàng)作品的完成，還體現(xiàn)出盧芷玄同學(xué)對(duì)科技創(chuàng)新的濃厚興趣，愿意分享自己的研究成果；具有一定的科學(xué)素養(yǎng)和較嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度；對(duì)科技創(chuàng)新活動(dòng)的基本規(guī)律和方法有一定的理解，基礎(chǔ)科學(xué)理論知識(shí)掌握扎實(shí)、運(yùn)用準(zhǔn)確；具有對(duì)現(xiàn)代技術(shù)的學(xué)習(xí)與應(yīng)用能力。