全自動智能倉鼠窩

本期點評專家

譚迪熬" 中國發明協會院士專家咨詢工作委員會首任專家，中國發明協會中小學創造教育分會會長，科技創新教育特級教師，教育部國培計劃專家庫專家。

倉鼠是一種小型嚙齒類動物，常被作為寵物飼養于固定空間中，飼養容器的功能與質量會影響倉鼠及其飼養者的體驗。常規飼養容器結構簡單，為保持其內部環境的整潔舒適，通常需要飼養者頻繁觀察并及時清理。這對于學生或上班族來說，時常成為一種負擔。

我從倉鼠的生活習性出發，針對倉鼠愛好者的困擾和訴求，設計了一款全自動智能倉鼠窩。

一、背景調查

我查找了大量資料，了解到倉鼠通常在每日19時至22時活動頻繁，其門牙會不停生長，有啃咬磨牙的習慣。為適應野外生存，大部分倉鼠擁有頰囊，它們會將自己喜愛的食物儲存在里面。

經過觀察我還發現，傳統家養倉鼠的器具雖提供了透明觀察區、游戲區，且能保持環境恒溫，但并未有效隔離倉鼠的排泄物，導致食物與排泄物混雜于墊材中，若不及時清理，易發生霉變并散發異味。

二、問卷調查

為了更好地了解倉鼠飼養的實際情況和面臨的問題，我設計了針對倉鼠飼養者習慣和飼養者對現有倉鼠窩滿意度的問卷，并進行了線上問卷調查。

分析調查結果發現，目前倉鼠的飼養者以學生和上班族為主，“氣味太大”和“倉鼠窩的清掃繁瑣又耗時”是他們在飼養過程中面臨的主要煩惱，這些煩惱大多是倉鼠的習性導致的，而飼養者難以做到每天或每半天就去清掃倉鼠窩。既然無法調整飼養者的時間，那么改變倉鼠窩的結構無疑是解決問題的重要一環。

目前，倉鼠窩已有的功能并不能滿足飼養者“自動清掃”“實時監控”“自動更換墊材”和“遠程操作”等要求。開發一款具備自動清掃、智能監控、便捷換材及遠程操控功能的智能倉鼠窩，對于解決飼養者困擾、提升飼養者體驗、保障倉鼠健康具有重要意義。

三、研究過程

根據需求設計流程圖。

在盒子底部安裝格柵，格柵1是整個倉鼠窩的底板，格柵2位于格柵1的下方。當格柵2做往復運動時，格柵1的縫隙會不斷打開、閉合（兩塊格柵相互疊加，上下縫隙錯位形成的效果），加上振動設計，小塊墊材、糞便、食物便會漏下去。格柵1的縫隙打開，能有效增強通風效果，實現自動清理與保持環境潔凈。

借鑒自動喂食機原理，設計倉鼠自動喂食系統：采用180°舵機驅動扇形圓盤，配合箱體扇形孔，通過控制扇形圓盤轉動的時間與扇形孔的大小，精準控制鼠糧投喂量，實現便捷、高效的自動喂食功能。

最后需要考慮的問題是如何自動填充墊材。因為墊材很輕，體積較大，很蓬松，僅靠其自重很難實現自動投放，最后我采用整塊底板都能打開的裝置來投放墊材。

硬件搭建完成后，我用Arduino IDE編程，之后將代碼燒錄到硬件內，按照代碼接口連接線路，逐個測試機械結構能否達到預期效果。

四、綜合測試

當格柵工作時，格柵1與格柵2疊加，當格柵2做往復運動（相對運動）時，格柵1的縫隙不斷打開、閉合并振動，小塊墊材、糞便以及食物從格柵掉落，飼養者只需清理格柵2下面的托盤即可。

自動投喂食物系統可通過改變角度和打開時間，設定食物投放量。

墊材的投放口較大，底板下方沒有任何遮擋物，可以實現有效投放。

五、測試結果

格柵1的縫隙關閉時可以防止倉鼠被夾，打開時有助于空氣流通。格柵振動能有效抖落糞便，紅外傳感器確認倉鼠在窩外后再開始工作，降低其被夾的風險。

此外，根據投喂次數智能調節開口大小，精準控制食物與墊材的投放量，實現個性化、智能化的飼養管理，優化了倉鼠的生活環境，提高了飼養的便利性。

六、展望

今后，我還將對這項作品進行改進：用金屬材質強化底板框架以防止格柵變形或被倉鼠啃咬；將電線改用金屬包裹，防止倉鼠啃食；將外殼改用亞克力材質制作，提升觀賞性與透明度；將電路集成化并設計為可拆卸式，便于維護；考慮產品擴展性，使其適應更多小型寵物的飼養需求。

專家點評

盧芷玄同學的全自動智能倉鼠窩是一項富有愛心的創新作品。其愛心體現在：第一是對身邊人群的關愛。據有關資料介紹，飼養小寵物對抑郁癥、孤獨癥患者以及獨居老人極有好處。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。同時，飼養者可以通過照顧小寵物，讓自己關注其情緒與需求，提高情商和同理心；通過時間和精力的長久付出，產生責任心和耐心。第二是對寵物倉鼠生命的呵護。作者盡力讓倉鼠短暫的一生能在舒適的環境中度過。

這項作品的完成，還體現出盧芷玄同學對科技創新的濃厚興趣，愿意分享自己的研究成果；具有一定的科學素養和較嚴謹的科學態度；對科技創新活動的基本規律和方法有一定的理解，基礎科學理論知識掌握扎實、運用準確；具有對現代技術的學習與應用能力。