Автономная уличная система кормления для животных

Актуальность

Часто на улице оказываются животные, в том числе кошки. Если по каким-то причинам человек не имеет возможности забрать животное домой, то чем он ещё может помочь? Каждый может поставить у себя, например, на даче либо в городе во дворе дома, разработанную автором умную уличную систему кормления и помочь конкретному животному, даже не забирая его домой.

В кормушке организована система автоматической подачи корма конкретному животному, распознанному устройством. Распознавание объекта необходимо для организации кормления кошек, живущих на улице, различным кормом в зависимости от возраста или особенностей питания, а также для того, чтобы исключить съедание корма мышами и крысами.

В систему кормления входят ошейники для кошек, испускающие инфракрасное излучение, и сама кормушка, принимающая указанные сигналы и выдающая корм с учётом распознавания объекта.

Конкретно распознавание происходит так: кошка в ошейнике подходит в зону действия инфракрасного излучения кормушки, ошейник со встроенной в него самодельной платой, спроектированной в редакторе easyEDA, принимает сигнал от кормушки, «просыпается» и даёт обратную связь на устройство кормушки. Программа распознаёт, кто подошёл к миске и в зависимости от установленного объекта подаёт сигнал на драйвер, который запускает мотор, соединённый со шнековым механизмом – определённый вид корма насыпается в конкретный отсек.

Цель

Разработать и создать автономную уличную кормушку, позволяющую индивидуально кормить животных с учётом распознавания объекта. Распознавание объекта необходимо для организации кормления различным кормом в зависимости от возраста или особенностей питания.

Задачи

1. Изучить вопросы организации автономного питания животных, в частности, кошек.
2. Проанализировать аналоги систем кормления, присутствующие на рынке.
3. Рассмотреть различные системы распознавания объекта, которые могут быть применены для решения поставленной цели. Проанализировать их достоинства и недостатки, выбрать оптимальную систему использования.
4. Ознакомиться с современными технологиями, которые могут быть использованы для проектирования и изготовления автоматизированного устройства, оценить возможность их применения.
5. Спроектировать и создать конструкцию автономной уличной системы кормления.
6. Изготовить и установить в кормушке системы обогрева корма и аварийного питания.
7. Спроектировать и создать электронную часть работы системы.
8. Разработать программную часть автономной уличной системы кормления для животных.
9. Провести испытания и отладку работы системы.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

• ПК с установленным ПО (Autodesk Fusion360, Arduino IDE, easyEDA)
• 3D-принтер MAKERBOT REPLICATOR
• Лазерный станок с ЧПУ
• Фрезерно-сверлильный станок с ЧПУ ProtoMat S63 с системой пылеулавливания LPKF S
• Ремонтный центр PRC-2000E
• Микроконтроллер Arduino UNO
• Процессор ATtiny13
• Датчик температуры DHT11, аккумуляторы 2000mAh 3.7V
• Символьный ЖК-дисплей Lcd1602
• Шаговые двигатели NEMA17
• Драйверы А4988, реле, ИК-приёмник

Описание

Этапы выполнения работы:

1. Осуществлён анализ различных подходов к решению проблемы распознавания объекта. Выбран оптимальный вариант: создаваемое устройство будет состоять из ошейников для животных, испускающих инфракрасное излучение, и самой кормушки, принимающей сигналы и выдающей корм – каждому животному свой.

2. Спроектировано устройство. Модели корпуса кормушки, а также ошейников разработаны в программе Autodesk Fusion360.

3. Изготовлено устройство. Ошейники и детали кормушки распечатаны на 3D-принтере. Часть деталей кормушки вырезаны на лазерном станке с ЧПУ.

4. Выполнена электронная часть. Для создания ошейников спроектирована собственная плата в редакторе easyEDA, далее она вырезана на фрезерном станке с ЧПУ, разведена с припаиванием к ней электронных компонентов и размещена на ошейнике.

5. Корпус кормушки оснащён системой подогрева корма и системой аварийного питания.

6. Разработана программная часть управления кормушкой. Для создания системы управления использован микроконтроллер Arduino UNO и самодельная плата на основе процессора ATtiny13. Для вывода информации о работе системы кормления использован символьный ЖК-дисплей.

7. Произведена сборка всех деталей кормушки с учётом установки внутрь корпуса системы автономного управления.

8. Произведена апробация и отладка изделия.

Результаты работы/выводы

В результате выполнения проекта цель была достигнута: спроектирована и создана автономная уличная система кормления для животных, состоящая из ошейников для животных, испускающих инфракрасное излучение, и самой кормушки, принимающей сигналы и выдающей корм.

Система кормления позволяет:

1) организовать индивидуальное кормление различных животных ввиду наличия у системы устройства распознавания объекта. Например, система может реализовывать кормление котёнка и взрослого кота либо кошки и собаки;

2) организовать автономное питание животных на улице с учётом применённой системы подогрева корма, а также системы аварийного аккумуляторного питания.

В данный момент система кормления уже используется у автора на даче. Проходят испытания её работы и отладка. Благодаря работе системы кормления автор уже может кормить кота Персика, живущего на улице в его отсутствие, и кота Барсика, приезжающего с ним на дачу каждые выходные.

Перспективы использования результатов работы

В дальнейшем автор ставит перед собой цель промышленного выпуска кормушки, чтобы каждый желающий мог поставить у себя, например, на даче такую умную систему и помочь конкретному животному, даже не забирая его домой.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

Детский технопарк «Альтаир» РТУ МИРЭА

Награды/достижения (в каких конкурсах и с какими результатами выставлялась ранее эта работа)

Всероссийский конкурс исследовательских и проектных работ школьников «Высший пилотаж» – призёр