基于目前养猫所要满足的基本需求，本项目针对养护一体化智能机进行如下研究： （1）分别对日常清理与高载荷清理进行设计，本机可较为方便的实现异物的收集与封闭式储存过程。 （2）通过气压的作用实现自动喂水的过程。 （3）通过设置合理的倾斜角度和气动阀，智能化控制开始或停止自动喂食的过程。 一、机械结构设计 为实现独立饲养宠物猫的基本功能，达到预期效果，本产品由砂盆清理系统、自动饮水系统和智能投食系统构成。 1.砂盆清理系统设计 （1）筛漏机构 筛漏机构由多根平行排列的筛物棒组成，相邻筛物棒之间的间隙即为筛孔。两侧的螺杆带动筛漏机构向前推动，同时，筛漏机构可在高度方向实现自适应调整。此时猫砂通过筛漏机构的筛孔留在猫砂盆中，而异物则会在筛漏机构的推动下向前运动。耙形设计，便于将异物推送至垃圾箱中。该筛漏机构，适合筛分软、中硬物料。 （2）砂盆机构 以往盆式设计的猫砂盆虽然能够很好的承装猫砂，但是由于容器壁坡度较大，不方便异物的清理。本项目，砂盆颠覆以往盆式设计，创新性的采用斗式设计，斗式设计的优点如下：在出口处设有阻砂斜坡，防止多余猫砂进入垃圾箱，减少猫砂的损耗量，降低养护宠物的成本。 （3）送箱机构 利用滑轨与自动更换式垃圾箱上的减速箱相啮合，实现垃圾箱的自动更换。由筛漏机构将异物向前推动，并且经过阻砂斜坡运送到自动更换式垃圾箱内。当垃圾箱内异物达到容量设定时，通过送箱滑轨实现自动更换垃圾箱。 （4）封闭储存仓 当自动更换式垃圾箱容量达到设定值时，由储运板将其运至封闭储存仓内，进行自动风干，通过内部的除臭剂和消毒剂杀菌消毒，隔绝异味。 2.自动饮水系统 该系统由储水容器，输水管，束管装置，可控气泵组成。储水容器下部设置有出水孔，出水孔连接输水管，利用重力作用使水流出，再利用活塞和束管装置的相对运动实现输水管的弯折，从而阻断水流。 3.智能投食系统 猫粮储存器的出口处设置有挡片，投喂时启动气泵打开，利用倾斜角大于摩擦角从而实现猫粮的投喂。驱动挡片关闭，停止投食。 二、工作原理与性能分析 1.工作原理 （1）砂盆清理系统 采用独特的筛漏机构，由安装在两侧螺杆上的驱动板构件带动由滑轨连接的筛漏机构向前推动，此时猫砂通过筛漏机构的筛孔留在猫砂盆中，而异物则会在筛漏机构的推动下向前运动。实现了异物与猫砂的分离。 斗式猫砂盆存在斜坡，能使猫砂在重力的作用下与异物分离。 滑轨的工作原理是基于滑动摩擦的理论知识。当自动更换式垃圾箱在导轨上滑动时，由于导轨和自动更换式垃圾箱之间存在摩擦力，导致自动更换式垃圾箱受到一定的阻力。通过施加外力克服该阻力，从而实现机械传动。 （2）自动饮水系统 在饮水器中，由于储水箱内部水位高于出水口，在水压的作用下，水会自动流出。气泵启动时，空气从输气管进入气动执行器时，气体推动双活塞向两端(缸盖端)直线运动，活塞弹起控制输气管弯折，阻断水流的自动流出。 （3）智能投食系统 猫粮存储器中的气泵以电力为动力，通过电力不停压缩空气，使内部气压大于大气压，使通过铰链连接的挡板打开。由于倾斜角大于摩擦角，不会出现自锁现象，实现猫粮的自动投喂。 当驱动挡片关闭时，则自动停止投食。 2.工作流程 “乐享养宠”的工作流程分为三个系统独立进行，首先是砂盆清理系统，其次是自动饮水系统，最后是智能投食系统。 A.砂盆清理系统 砂盆清理系统的工作过程分为两个过程。 过程一：异物清理模式 （1）启动清理程序 （2）清理异物 筛漏机构将异物向前推动，经过阻砂斜坡运送到自动更换式垃圾箱内。砂盆的前端设置的阻砂斜坡，一方面在宠物猫使用猫砂盆的时候可以减少猫砂的外漏数量，另一方面在清理异物的时候，可减少筛漏机构推动异物时造成的猫砂被异物裹挟的现象，从而减少猫砂的损耗量，降低饲养宠物的成本。 （3）清空垃圾箱并更换垃圾袋 在清理异物的模式下，由手动更换式垃圾箱承担收装异物的功能。饲养者需手动更换垃圾箱内的垃圾袋。即当手动更换垃圾箱容量达到一定限定时，饲养者可从侧面抽取出垃圾箱，将使用过的垃圾袋封装处理，并更换新的垃圾袋，最后重新装入机构中。 （4）储运异物 当饲养者需要较高的异物载荷能力时，可以抽出上层手动更换式垃圾箱，此时，自动更换式垃圾箱工作，当垃圾箱内的异物到达容量限定时，由储运板将自动更换式垃圾箱向左侧的封闭储存仓内运输，封闭储存仓与猫砂盆机构紧密连接，内设有消毒剂和除臭剂，可以达到消毒除味的效果。 （5）自动更换垃圾箱 在猫砂盆底部安装有送箱滑轨，送箱滑轨上装有自动更换式垃圾箱。在储运板向封闭储存仓内运输的同时，储运板的预留空位到达指定位置。此时，送箱滑轨将备用的垃圾箱运输到储运板上的指定位置，从而实现了垃圾箱的自动更换，也提高了清理异物的工作承载能力。 （6）完全储存异物并等待清理 当第二个垃圾箱也装满时，储运板同样带动垃圾箱向封闭储存仓内运输。当最后一个垃圾箱运输到封闭储存仓中时，封闭储存仓处于完全封闭状态，等待饲养者回家后将内部垃圾清理。 过程二：猫砂清理模式 当猫砂需要更换时，启动更换程序，推砂板经滑轨传动到猫砂盆底部，两侧螺杆开始驱动，使猫砂盆内部的猫砂向前移动，由于推砂板的高度高于阻砂斜坡，且与猫砂盆的两侧密切接触，猫砂被逐步清理出猫砂盆，实现清空猫砂盆的目的，最后由饲养者填装新的猫砂。 3.性能优势 （1）砂盆可自动清理异物和猫砂，一方面节省饲养者清理时间，另一方面也减少了饲养者直接接触异物的渠道，为用户提供便捷、安全卫生的使用体验。 （2）封闭存储仓和猫砂盆内的密闭空间均装有除臭剂和消毒剂，能够达到有效的消毒杀菌效果。 （3）自动饮水系统中的储水箱底部装有微型水泵，通过输水管使储水箱中的水源流出，通过流动水源的形式吸引宠物猫饮水。 （4）利用传感器和加热片来实现温控功能，避免冬天冷水影响宠物猫的饮水量，同时减少对其肠胃产生的刺激。 （5）智能投食器采用无色无味的内桶的食品级ABS材料（磨砂材质），密封性较好，能够实现防水防潮抗菌，防滑防倒，防止食物变质等功能，提高宠物猫进食的安全性。 三、创新点 1.功能集成化 本产品将猫砂盆，饮水器，投食器三位一体集成化，实现一机多用，而且通过合理布局在提高空间利用率的同时保证整洁性、美观性，提高饲养者养宠的幸福感。 2.系统独立化 猫砂盆清理系统、自动喂水系统、自动投食系统彼此独立运行，工作时可实现多只宠物猫同时使用。 3.自动化 宠物猫如厕后，猫砂盆中的耙型筛漏机构自动清理异物，并进行储存；通过大气压的原理，利用气泵辅助检测水位，实现自动喂水；倾斜角大于摩擦角，可防止自锁发生，通过挡板和气泵的控制，实现猫粮自动投喂。 4.智能控温系统 利用传感器和加热片来实现温控功能，避免冬天冷水影响宠物猫的饮水量，同时减少对其肠胃产生的刺激，减小宠物猫生病的概率。 四、项目特色 1.结构特色 清理异物的筛漏机构、砂盆的阻砂斜坡、合理倾斜角的猫粮投喂结构等，在满足核心功能的同时创新性的采用新式结构，提高了相关功能的性能。 2.功能特色 垃圾箱的自动更换功能、通过封闭式储存仓实现的异物储存功能、饮水系统的流水功能、猫砂的清理功能设计是本项目的第二大特色，服务于宠物猫养护过程中的精致化需求。 3.健康特色 提高了宠物猫和饲养者的健康程度。一方面，采用无色无味的内桶的食品级材料（磨砂材质），实现防水防潮抗菌等功能，提高了宠物猫的进食的安全性，而且饮水系统采用流水式设计，提高宠物猫的饮水健康。另一方面，封闭式异物储存仓减少了异味的扩散以及自动清理异物的功能，减少了饲养着与细菌病毒的接触程度，提高了饲养者的健康程度。