一种鸟类智能训练系统及方法

1.本发明涉及鸟类智能训练技术领域，特别是涉及一种鸟类智能训练系统及方法。

背景技术：

2.目前，在涉及到需要鸟类去学习的场景，大多是操作员手动操作来引导鸟类，如通过喂食奖励鸟类的某种行为，使鸟类逐渐学习掌握某种技能。而这个阶段，受人类自身的局限性影响，在大多数情况下，不能同时引导多只鸟去学习，耗费了我们大量时间去进行枯燥且重复性的操作。而且操作员很难全天候24小时陪伴在鸟身边进行引导、观察，所以会对一些方法的实施带来不可避免的限制。
3.此外，引导鸟类学习的环境，存在着不可控因素，如温度、湿度和光照等等，会带来一定的不可预知的结果。尤其在生命科学实验方面，自然环境下的多种不可控因素，变量的复杂性，增加了实验难度。

技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种鸟类智能训练系统及方法，能够减少鸟类在训练过程中的不可控因素，提高训练效率。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
6.一种鸟类智能训练系统，包括：箱体、主控制器、电源模块、温湿度传感器、光照传感器、第一触摸显示屏、第二触摸显示屏、扬声器、带舵机的食盒、通风模块和灯光模块；
7.所述电源模块、温湿度传感器、光照传感器、第一触摸显示屏、第二触摸显示屏、扬声器、带舵机的食盒、通风模块和灯光模块均与所述主控制器连接；
8.所述箱体用于装载整个系统；
9.所述主控制器预置若干鸟类训练程序；
10.所述电源模块用于给系统供电；
11.所述温湿度传感器和光照传感器用于采集系统的环境参数；
12.所述通风模块和灯光模块用于对系统环境进行调节；
13.所述第一触摸显示屏用于鸟类喙击交互；
14.所述第二触摸显示屏用于操作员与系统交互，选择要执行的训练程序；
15.所述扬声器用于根据操作员选择的鸟类训练程序给鸟类播放声音；
16.所述带舵机的食盒用于当鸟类喙击正确时进行喂食奖励。
17.可选的，所述主控制器采用树莓派微型单板计算机4b、树莓派微型单板计算机3b+、树莓派微型单板计算机3b中的任意一种。
18.可选的，所述第一触摸显示屏为电阻触摸显示屏。
19.可选的，所述第二触摸显示屏为电容触摸显示屏，所述第二触摸显示屏设置于所述箱体外部。
20.可选的，所述通风模块包括两组风扇，所述两组风扇旋转方向相反，一组将风从外
界吸入箱体，另一组将风从箱体吹到外界形成风道。
21.可选的，所述带舵机的食盒包括舵机和食盒，所述食盒与舵机通过螺丝螺母固定连接，所述带舵机的食盒采用可拆卸安装方式。
22.可选的，所述系统还包括摄像头，所述摄像头与所述主控制器连接，用于监控鸟类状态。
23.可选的，所述通风模块包括脉冲宽度调制信号控制的风扇，所述风扇能够根据主控制器发出的信号进行调速。
24.可选的，所述灯光模块包括led灯条和均光板，所述led灯条用于根据主控制器发出的信号进行亮度调节，所述均光板用于使得光照均匀。
25.一种鸟类智能训练方法，包括：
26.获取操作员在第二触摸显示屏上选择执行的训练程序，所述训练程序中包括设定的第一环境数据；
27.获取箱体内温湿度传感器数据和光照传感器数据，作为第二环境数据；
28.根据第一环境数据，采用通风模块和灯光模块对第二环境数据进行调节；
29.控制第一触摸显示屏根据所述训练程序播放图案，控制扬声器根据所述训练程序播放声音；
30.根据鸟类作出的喙击动作判断鸟类喙击第一触摸显示屏的位置与所述训练程序设定是否相同；
31.若相同，则通过带舵机的食盒对鸟类进行喂食奖励；
32.若不同，则熄灭灯光对鸟类进行惩罚。
33.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
34.(1)设置有多个传感器，通过多个传感器获得环境数据，通过通风模块、灯光模块调节环境温湿度和光照强度，使得实验环境可控，能大大提高生命科学领域相关实验的严谨性。
35.(2)通过内部第一触摸显示屏、扬声器为鸟类显示图案播放声音，在鸟类做出选择后，根据训练程序对鸟类自动进行喂食奖励或熄灯惩罚，实现了自动化地训练鸟类行为。
36.(3)通过外部第二触摸显示屏，实现系统与操作员的交互，操作员可选择不同的训练程序，在一定程度上修改程序执行流程。
37.(4)本发明实现了鸟类训练的程序化控制，环境的监控与调节，并对鸟类进行不间断拍摄记录，解放了人类劳动力并且提高了鸟类的训练效率。
附图说明
38.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
39.图1为本发明鸟类智能训练系统的从正前侧观察的开门状态结构示意图；
40.图2为本发明的鸟类智能训练系统的从左侧观察的结构示意图；
41.图3为本发明的鸟类智能训练系统的正前侧观察的关门状态结构示意图；
42.图4为本发明的鸟类智能训练方法的执行流程图。
43.符号说明：
44.1-箱体门，2-左侧板，3-右侧板，4-顶板，5-背板，6-底板，7-f型挡板，8-l型挡板，9-电容触摸显示屏，10-温湿度传感器，11-第一开口，12-第二开口，13-主控制器，14-led灯条，15-摄像头，16-电源模块，17-第三开口，18-电阻触摸显示屏，19-带舵机的食盒，20-光照传感器，21-扬声器，22-鸟笼区。
具体实施方式
45.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
46.本发明的目的是针对现有的鸟类学习过程中需要操作员手动操作引导鸟类、使鸟类逐渐学习掌握某种技能等情况，提供一种实现程序控制鸟类训练，把人从重复性的操作中解放出来，降低在鸟类训练过程中的不可控因素，提高训练效率的鸟类智能训练系统及方法。
47.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
48.如图1所示，鸟类智能训练系统包括：用于装载整个系统的箱体、用于控制整个系统的主控制器13、用于给整个系统供电的电源模块16、用于采集系统温湿度的温湿度传感器10、用于采集系统光照强度的光照传感器20、用于监控箱体和鸟类状态的摄像头15、用于操作员与系统交互的电容触摸显示屏9、用于鸟类喙击交互的电阻触摸显示屏18、用于播放声音的扬声器21、带舵机的食盒19、通风模块和灯光模块。
49.其中箱体包括箱体门1，左侧板2，右侧板3，顶板4，背板5，底板6，f型挡板7和l型挡板8。
50.主控制器13为树莓派微型单板计算机4b、树莓派微型单板计算机3b+、树莓派微型单板计算机3b中的任意一种，安装raspbian操作系统，并配备大容量存储sd卡。
51.主控制器13通过编程预置若干鸟类训练程序，从箱体外侧的电容触摸显示屏9读取操作员操作，执行对应的训练程序。
52.主控制器13能够根据其预置的训练程序对环境进行控制，主控制器13读取温湿度传感器10和光照传感器20数据获得环境信息，根据训练程序判断，然后控制通风模块和灯光模块对环境进行调节。
53.主控制器13能够根据训练程序对鸟类的行为做出奖惩，主控制器13将图形显示到箱体内侧的电阻触摸显示屏18，将声音通过扬声器21播放，在鸟类啄击电阻触摸显示屏18上的对应图形后，主控制器13对鸟类啄击的图形进行判断，如果与训练程序相符，则控制带舵机的食盒19旋转，对鸟类进行喂食奖励，如果与训练程序不相符，则关闭灯光模块，对鸟类进行惩罚。鸟类的行为均通过摄像头15记录，并保存在主控制器13中。
54.具体的，电源模块16，输入220v交流电，为系统内所有用电设备供电。
55.通风模块包括两组通过脉冲宽度调制(pulse width modulation,pwm)信号控制
的风扇，可以根据主控制器13发出的信号进行调速；并且两组风扇旋转方向相反，一组将风从外界吸进入箱体，一组将风从箱体吹出到外界形成风道，用于换气以及调节箱体环境中的温湿度。
56.灯光模块包括led灯条14和均光板；led灯条14可用pwm信号控制，通过主控制器13发出的信号进行调节亮度；均光板用于使得光照均匀。
57.系统设置两块不同类型显示屏：一是箱体内部采用不易损坏的电阻触摸显示屏18，用于鸟类啄击交互；二是箱体外部采用灵敏的电容触摸显示屏9，用于操作员选择训练程序。
58.带舵机的食盒19包括舵机、食盒两部分，舵机能够旋转180度，食盒与舵机通过螺丝螺母固定。舵机底部采用高强度磁铁，与箱体底板上的磁铁相吸附，方便取下和安装，给带舵机的食盒19添加鸟类食物。
59.如图3所示，箱体门1外侧安装电容触摸显示屏9，用于训练员选择训练程序，并且能够在显示屏上观看箱体内部摄像头15拍摄到画面，方便在不打开箱体门的情况下观察鸟类。
60.如图1、图2所示，箱体背板5上在第一开口11和第二开口12处开孔并安装风扇，f型挡板7和l型挡板8具有一定的隔音能力，降低风扇噪音对鸟类的干扰。在第三开口17处开孔，用于通过电源线和网线。
61.如图1所示，箱体顶板4上安装led灯条14和摄像头15，led灯条14可用来调节箱体内部光照强度，摄像头15采用usb接口摄像头，置于能够拍摄到鸟类行为的位置，用来观察和记录鸟类情况。
62.如图1、图2所示，f型挡板7支架上放置主控制器13和电源模块16。并在f型挡板7外侧安装电阻触摸显示屏18，电阻触摸显示屏不易被鸟类损伤，用于与鸟类交互播放图案，获得鸟类啄击的选择结果。电阻触摸显示屏18下方安装带舵机的食盒19，用于鸟类的喂食和奖励。
63.如图1所示，箱体右侧板3安装温湿度传感器10、光照传感器20和扬声器21。温湿度传感器10用于采集箱体内部温湿度数据，光照传感器20用于采集箱体内部光照强度，扬声器21用于播放一些鸟类训练时用到的声音。
64.如图1、图2所示，鸟笼区22放置鸟笼，该鸟笼优选为方体结构，鸟笼使得鸟类活动被限制于一定区域，防止鸟类接触电子线路、电子器件，保护鸟类安全和电路不被损坏。
65.具体的，摄像头15采用usb与主控制器13连接，扬声器21采用usb与主控制器13连接；温湿度传感器10采用spi或iic与树莓派连接，光照传感器20采用spi或iic与主控制器13连接；led灯条14与主控制器13gpio连接；带舵机的食盒19与主控制器13gpio连接；电容触摸显示屏9与主控制器13hdmi接口、usb接口连接；电阻触摸显示屏18与主控制器13hdmi接口、usb接口连接。
66.基于该鸟类智能训练系统，本发明还公开一种鸟类智能训练方法，如图4所示，主要包括鸟类训练控制和环境控制两部分：
67.一、环境控制具体步骤如图4右半部分所示，包括以下步骤：
68.程序设定环境参数，包括温湿度和光照强度。
69.主控制器读取温湿度传感器、光照传感器的数据。
70.将读取到的数据与程序设定的环境参数进行比较。
71.根据比较结果调节通风模块中风扇转速和灯光模块中光照强度。
72.对环境调控的具体实施步骤为：
73.1.由操作员选择执行的训练程序，该训练程序中预设有环境参数(温湿度、光照强度)。
74.2.主控制器定时读取系统中温湿度传感器、光照传感器数据。
75.3.主控制器将读取到的数据与程序设定的环境参数进行比较，根据比较结果调节通风模块中风扇的转速和灯光模块中led灯条的光照强度，从而给予鸟类训练合适的环境。
76.二、鸟类训练控制具体步骤如图4左半部分所示，包括如下步骤：
77.根据所执行程序电阻触摸显示屏播放相应图案，扬声器播放相应声音。
78.鸟类通过啄击电阻触摸显示屏选择屏幕显示的图形。
79.主控制器获得鸟类选择结果。
80.将鸟类选择结果与程序预期结果比较，判断是否一致。
81.如果一致则对鸟类进行奖励(喂食)，如果不一致进行惩罚(熄灭灯光模块灯光)。
82.根据程序设定，重复以上步骤若干次。
83.通过摄像头查看训练情况并记录。
84.对鸟类训练方法具体实施步骤为：
85.1.由操作员在电容触摸显示屏选择执行的训练程序。
86.2.箱体内部电阻触摸显示屏根据所选择程序播放对应图案，扬声器根据所选择程序播放对应声音。
87.3.鸟类观察到图案，听到声音之后，对电阻触摸显示屏作出喙击动作。
88.4.电阻触摸显示屏将喙击到屏幕位置的信息返回给主控制器。
89.5.主控制器判断鸟类喙击屏幕位置与程序设定是否相同。
90.6.如果判断结果相同则对鸟类进行奖励，如喂食；如果判断结果不同则对鸟类进行惩罚，如熄灭灯光。
91.7.程序自动重复执行第2步至第7步若干次(可由程序设定)。
92.8.操作员查看鸟类训练情况。
93.本发明还公开了如下技术效果：
94.本发明充分利用了鸟类与设备之间的交互学习过程，实现了鸟类训练的程序化控制、环境监控与调节，通过对鸟类进行不间断拍摄记录及程序训练，提高了鸟类的训练效率。
95.本发明能够程序化地对鸟类进行训练，极大地降低人力成本，通过多传感器监测保证了鸟类训练环境的稳定，通过摄像头全天24小时对鸟类行为进行记录，使得鸟类训练更可控更容易观察。
96.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
97.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不
应理解为对本发明的限制。

技术特征：

1.一种鸟类智能训练系统，其特征在于，包括：箱体、主控制器、电源模块、温湿度传感器、光照传感器、第一触摸显示屏、第二触摸显示屏、扬声器、带舵机的食盒、通风模块和灯光模块；所述电源模块、温湿度传感器、光照传感器、第一触摸显示屏、第二触摸显示屏、扬声器、带舵机的食盒、通风模块和灯光模块均与所述主控制器连接；所述箱体用于装载整个系统；所述主控制器预置若干鸟类训练程序；所述电源模块用于给系统供电；所述温湿度传感器和光照传感器用于采集系统的环境参数；所述通风模块和灯光模块用于对系统环境进行调节；所述第一触摸显示屏用于鸟类喙击交互；所述第二触摸显示屏用于操作员与系统交互，选择要执行的训练程序；所述扬声器用于根据操作员选择的鸟类训练程序给鸟类播放声音；所述带舵机的食盒用于当鸟类喙击正确时进行喂食奖励。2.根据权利要求1所述的鸟类智能训练系统，其特征在于，所述主控制器采用树莓派微型单板计算机4b、树莓派微型单板计算机3b+、树莓派微型单板计算机3b中的任意一种。3.根据权利要求1所述的鸟类智能训练系统，其特征在于，所述第一触摸显示屏为电阻触摸显示屏。4.根据权利要求1所述的鸟类智能训练系统，其特征在于，所述第二触摸显示屏为电容触摸显示屏，所述第二触摸显示屏设置于所述箱体外部。5.根据权利要求1所述的鸟类智能训练系统，其特征在于，所述通风模块包括两组风扇，所述两组风扇旋转方向相反，一组将风从外界吸入箱体，另一组将风从箱体吹到外界形成风道。6.根据权利要求1所述的鸟类智能训练系统，其特征在于，所述带舵机的食盒包括舵机和食盒，所述食盒与舵机通过螺丝螺母固定连接，所述带舵机的食盒采用可拆卸安装方式。7.根据权利要求1所述的鸟类智能训练系统，其特征在于，所述系统还包括摄像头，所述摄像头与所述主控制器连接，用于监控鸟类状态。8.根据权利要求1或5所述的鸟类智能训练系统，其特征在于，所述通风模块包括脉冲宽度调制信号控制的风扇，所述风扇能够根据主控制器发出的信号进行调速。9.根据权利要求1所述的鸟类智能训练系统，其特征在于，所述灯光模块包括led灯条和均光板，所述led灯条用于根据主控制器发出的信号进行亮度调节，所述均光板用于使得光照均匀。10.一种鸟类智能训练方法，其特征在于，包括：获取操作员在第二触摸显示屏上选择执行的训练程序，所述训练程序中包括设定的第一环境数据；获取箱体内温湿度传感器数据和光照传感器数据，作为第二环境数据；根据第一环境数据，采用通风模块和灯光模块对第二环境数据进行调节；控制第一触摸显示屏根据所述训练程序播放图案，控制扬声器根据所述训练程序播放声音；
根据鸟类作出的喙击动作判断鸟类喙击第一触摸显示屏的位置与所述训练程序设定是否相同；若相同，则通过带舵机的食盒对鸟类进行喂食奖励；若不同，则熄灭灯光对鸟类进行惩罚。

技术总结

本发明涉及一种鸟类智能训练系统及方法，涉及鸟类训练领域，系统包括：箱体、主控制器、电源模块、温湿度传感器、光照传感器、第一触摸显示屏、第二触摸显示屏、扬声器、带舵机的食盒、通风模块和灯光模块；箱体用于装载整个系统；主控制器预置若干鸟类训练程序；电源模块用于给系统供电；温湿度传感器和光照传感器用于采集系统的环境参数；通风模块和灯光模块用于对系统环境进行调节；第一触摸显示屏用于鸟类喙击交互；第二触摸显示屏用于操作员与系统交互；扬声器用于根据操作员选择的鸟类训练程序给鸟类播放声音；带舵机的食盒用于当鸟类喙击正确时进行喂食奖励。本发明能够减少鸟类在训练过程中的不可控因素，提高训练效率。提高训练效率。提高训练效率。