具有防拽倒机构的智能宠物绳的制作方法

本发明涉及宠物用品技术领域，特别是指一种具有防拽倒机构的智能宠物绳。

背景技术

现有的宠物绳结构，其原理基本上与钢卷尺的原理相同，在用于放置宠物绳的壳体的内芯上安装涡卷弹簧，在涡卷弹簧外侧连接宠物绳。当宠物绳受到外力作用时，宠物绳伸出壳体，涡卷弹簧在宠物绳拉力的作用下半径增大，并因弹性变形产生弹力；当作用在宠物绳上的外力消失后，涡卷弹簧的弹力将宠物绳拉回壳体中，从而实现宠物绳的伸缩。

在上述结构中，涡卷弹簧长期处于受力变形状态，弹簧容易出现应力松弛的情况。并且，当紧急停止宠物绳伸长时，绳子卡死，因而绳子上所受的拉力能随着外力的变大而线性变大，从而导致用户在宠物突然奔跑的情况下容易被拉倒，给用户的人身安全造成隐患。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种具有防拽倒机构的智能宠物绳。

基于上述目的本发明提供的具有防拽倒机构的智能宠物绳，包括：

手柄端，设置有控制按钮，用于基于检测到的针对所述控制按钮的触发动作向项圈端发送第一指示信号；

所述项圈端，用于基于所述第一指示信号向防拽倒机构发送第一工作信号，还用于套在宠物脖颈上；

所述防拽倒机构，设置在所述项圈端和绳体之间，用于基于所述第一工作信号延伸自身的长度，以使得所述智能宠物绳的长度伸长；

所述绳体，连接所述手柄端及所述防拽倒机构。

在一实施例中，所述智能宠物绳还包括：

拉力传感器，设置在所述项圈端，用于检测所述项圈端上受到的拉力；

所述项圈端还用于在所述拉力大于拉力阈值、且收到所述第一指示信号时，向所述防拽倒机构发送第一工作信号。

在一实施例中，所述手柄端还设置有：紧急按钮；

所述手柄端还用于在检测到针对所述紧急按钮的触发动作时，向所述项圈端发送第二指示信号；

所述项圈端还用于基于所述第二指示信号判断所述防拽倒机构是否在工作，是，则向所述防拽倒机构发送第二工作信号，以使所述防拽倒机构缩回原始长度；否，则不向所述防拽倒机构发送第一工作信号，以使所述防拽倒机构不工作。

本发明实施例还提供了一种智能宠物绳，包括：

手柄端，设置有控制按钮，用于基于检测到的针对所述控制按钮的触发动作向防拽倒机构发送第一工作信号；

项圈端，用于套在宠物的脖颈上；

所述防拽倒机构，设置在所述项圈端和绳体之间，用于基于所述第一工作信号延伸自身的长度，以使得所述智能宠物绳的长度伸长；

所述绳体，连接所述手柄端及所述防拽倒机构。

在一实施例中，所述智能宠物绳还包括：

拉力传感器，设置在所述项圈端，用于检测所述项圈端上受到的拉力；

所述手柄端还用于在所述拉力大于拉力阈值、且检测到的针对所述控制按钮的触发动作向所述防拽倒机构发送第一工作信号。

在一实施例中，所述手柄端还设置有：紧急按钮；

所述手柄端还用于在检测到针对所述紧急按钮的触发动作时，如果所述防拽倒机构在工作，则向所述防拽倒机构发送第二工作信号，以使所述防拽倒机构缩回到原始长度；

如果所述防拽倒机构不在工作，则不向所述防拽倒机构发送第一工作信号，以使所述防拽倒机构不工作。

在一实施例中，所述防拽倒机构包括：

外筒，所述外筒内表面具有沿轴向的弹出轨道、回收轨道和连接在所述弹出轨道和所述回收轨道之间的、沿径向的第一连接轨道和第二连接轨道组成的回形导轨，所述回收轨道比所述弹出轨道所在的水平面更高；

电机，设置在所述外筒的外表面；

内筒，套设在所述外筒中；

弹簧，设置在所述外筒的第一端的内表面和所述内筒的第三端的外表面之间，当所述内筒从所述外筒中伸出时，所述弹簧被拉伸，当所述内筒伸进所述外筒中时，所述弹簧被压缩；

滑块，设置在所述内筒的外表面，能够在所述回形导轨中移动，以带动所述内筒在所述外筒中伸缩，所述滑块在所述回形导轨中的初始位置位于所述回收轨道靠近所述第一端的位置；

齿轮及齿条，设置在所述内筒的外表面，所述齿轮由所述电机驱动以带动所述滑块及所述内筒运动，当所述滑块位于所述第一连接轨道中时，所述齿轮与所述齿条分离，当所述滑块位于所述第二连接轨道中时，所述齿轮与所述齿条咬合。

在一实施例中，所述电机为减速电机。

在一实施例中，所述弹出轨道和所述回收轨道为具有倾斜度的楔形轨道。

在一实施例中，所述拉力阈值至少包括两级。

从上面所述可以看出，本发明提供的具有防拽倒机构的智能宠物绳，可以通过手柄端上设置的控制按钮，在任何需要延长宠物绳的场合触发该控制按钮，从而控制防拽倒机构工作，通过延长防拽倒机构的长度来达到调节绳体长度的目的，起到防拽倒的作用，保证了宠物主人的人身安全。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的一种具有防拽倒机构的智能宠物绳的结构示意图；

图2为本发明另一实施例提供的一种具有防拽倒机构的智能宠物绳的结构示意图；

图3为本发明另一实施例提供的一种具有防拽倒机构的智能宠物绳的结构示意图；

图4为本发明一实施例提供的一种防拽倒机构的结构示意图；

图5为本发明一实施例提供的一种防拽倒机构的另一结构示意图；

图6为本发明一实施例提供的一种防拽倒机构的另一结构示意图；

图7为本发明一实施例提供的一种防拽倒机构的滑块受力分析示意图；

图8为本发明一实施例提供的一种防拽倒机构的滑块受力分析示意图；

图9为本发明一实施例提供的一种防拽倒机构的系统框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。

图1是本发明实施例示出的一种具有防拽倒机构的智能宠物绳的结构示意图，如图1所示，该智能宠物绳包括：项圈端10、手柄端20、绳体30以及防拽倒机构50。

其中，手柄端20，与绳体30连接，用于宠物主人手持该智能宠物绳，手柄端20可以为便于宠物主人手持的任何形状。

手柄端20上设置有控制按钮201，用于基于用户对控制按钮201的触发动作向项圈端10发送第一指示信号。该第一指示信号的传输方式可以为无线传输。

项圈端10，用于基于手柄端20的第一指示信号向防拽倒机构50发送第一工作信号，实际使用中，项圈端10还用于套在宠物的脖颈处。

防拽倒机构50，设置在绳体30和项圈端10之间，用于基于收到的第一工作信号延伸自身长度，使得智能宠物绳的绳体部分整体伸长。

绳体30，连接在防拽倒机构50和手柄端20之间。

本实施例提供的具有防拽倒机构的智能宠物绳，可以通过手柄端上设置的控制按钮，在任何需要延长宠物绳的场合触发该控制按钮，从而控制防拽倒机构工作，通过延长防拽倒机构的长度来达到调节绳体长度的目的，起到防拽倒的作用，保证了宠物主人的人身安全。

如图2所示，为本发明实施例提供的另一具有防拽倒机构的智能宠物绳的结构示意图，本实施例与图1所示实施例的区别在于：本实施例提供的智能宠物绳还包括：拉力传感器40。

其中，拉力传感器40，设置在项圈端10，用于测试项圈端10上受到的拉力。这种情况下，项圈端10判断该拉力是否大于预设的拉力阈值，并在拉力大于拉力阈值、且收到来自手柄端20的第一指示信号的情况下，向防拽倒机构50发送第一工作信号。

在一实施例中，拉力阈值可以基于实际需要设置为不同的档位或等级，从而对应不同的拉力阈值。例如较大的拉力阈值针对成人用户带宠物出行的场景，较小的拉力阈值针对小孩带宠物出行的场景。那么项圈端10在接收到拉力传感器40检测到的拉力时，将拉力与当前设置有效的拉力阈值进行比较。

本实施例中，通过设置拉力传感器，从而仅在判断为拉力传感器测得的拉力大于设定阈值，且检测到用户对手柄端的控制按钮的触发动作时，才控制防拽倒机构工作，从而避免在拉力不够拉力阈值时产生的误动作，以及没有必要的绳体延长，使得对智能宠物绳的控制更为精确，优化用户体验。

如图3所示，为本发明实施例提供的另一种具有防拽倒机构的智能宠物绳的结构示意图，本实施例与图1或图2所示实施例的区别在于：手柄端20还设置有紧急按钮202。

那么手柄端20还用于在检测到针对紧急按钮202的触发动作时，向项圈端10发送第二指示信号；项圈端10还用于基于第二指示信号判断防拽倒机构50是否在工作，如果防拽倒机构50正在工作，则向防拽倒机构50发送第二工作信号，以使内筒54缩回外筒51中；如果防拽倒机构50没有在工作，则不向防拽倒机构50发送第一工作信号，以使防拽倒机构50保持不工作状态。

本实施例中，通过设置紧急按钮，能够在不需要防拽倒机构延长的情况下控制防拽倒机构紧急收回，例如对于宠物突然冲向马路的场景，就不需要延长绳体，而是紧急拉回宠物，保证宠物的安全。

在另一实施例中，可以结合图1所示，提供了另一种具有防拽倒机构的智能宠物绳的结构示意图，该智能宠物绳包括：项圈端10、手柄端20、绳体30以及防拽倒机构50。

本实施例与图1所示实施例的区别在于：手柄端20，设置有控制按钮201，用于基于检测到的针对控制按钮201的触发动作向防拽倒机构50发送第一工作信号。

项圈端10，用于套在宠物的脖颈处。

防拽倒机构50，设置在绳体30和项圈端10之间，用于基于收到的第一工作信号延伸自身长度，使得智能宠物绳的绳体部分整体伸长。

也就是说，本实施例中，由手柄端20向防拽倒机构50发送第一工作信号。在图1所示实施例中，由项圈端10向防拽倒机构50发送第一工作信号。(图4图中未示出与图1的区别)

本实施例能够实现的有益效果与图1所示结构的有益效果相同。

在另一实施例中，结合图2所示，还提供了另一具有防拽倒机构的智能宠物绳的结构示意图，本实施例与上一实施例的区别在于：本实施例提供的智能宠物绳还包括：拉力传感器40。

其中，拉力传感器40设置在项圈端10，用于检测项圈端10上受到的拉力；手柄端20还用于在拉力大于拉力阈值、且检测到的针对控制按钮201的触发动作时向防拽倒机构50发送第一工作信号。

在本实施例中，在检测到针对手柄端20的控制按钮201的触发动作、且手柄端20判断为拉力传感器40测得的拉力大于拉力阈值时，手柄端20向防拽倒机构50发送第一工作信号，防拽倒机构50基于第一工作信号延伸自身的长度，即控制内筒54从外筒51中伸出。

在另一实施例中，可以结合图3所示，提供了另一种具有防拽倒机构的智能宠物绳的结构示意图，本实施例与上上一实施例的区别在于：手柄端20还可以设置有紧急按钮202，当检测到针对紧急按钮202的触发动作时，手柄端20来判断防拽倒机构50是否在工作，如果防拽倒机构50在工作，则手柄端20向防拽倒机构50发送第二工作信号，以使得电机53工作，带动内筒54缩回到外筒51中。如果防拽倒机构50当前不在工作状态，则无需向防拽倒机构50发送任何信号，以使防拽倒机构50保持不工作状态即可。

如图4、图5及图6所示，为本发明实施例的防拽倒机构的结构示意图，防拽倒机构50包括：

外筒51，其内表面具有导轨52，导轨52包括沿轴向的弹出轨道521和回收轨道522，以及沿径向的两条连接轨道，分别为第一连接轨道523和第二连接轨道524。其中第一连接轨道523靠近外筒51的第一端511，第二连接轨道524靠近外筒51的第二端512。弹出轨道521、回收轨道522的两端分别通过第一连接轨道523和第二连接轨道524连接，从而四条轨道组成回形的导轨52。

其中，弹出轨道521和回收轨道522均为具有一定倾斜度的斜面，例如45°，为楔形，并且弹出轨道521与回收轨道522相比，位于更高的水平面。

电机53，设置在外筒51的外表面，为减速电机。

内筒54，套设在外筒51的内部，将当内筒54位于外筒51内部时，本实施例中将靠近外筒51的第一端511的内表面称为第三端541，将靠近外筒51的第二端512的内表面称为第四端542。

滑块55，设置在内筒54的外表面，滑块55能够与导轨52的形状嵌套配合，从而能够在导轨52中移动，进而带动内筒54伸进外筒51中或者从外筒51中伸出。在防拽倒机构50的初始状态，滑块55在导轨52中位于初始位置，为回收轨道522靠近第一端511的一个位置。

齿轮56及齿条57，设置在内筒54的外表面，其中齿轮56与电机53连接，电机53用于驱动齿轮56旋转。在防拽倒机构50的初始状态下，齿轮56和齿条57呈咬合状态。

弹簧58，其一端设置在外筒51的第一端511的内表面，另一端设置在内筒54的第三端541的外表面。当滑块55位于导轨52中的初始位置时，内筒54套设在外筒51内部，弹簧58处于压缩状态，当内筒54中的滑块55位于第二连接轨道524中时，内筒54大部分伸出外筒51，弹簧58处于拉伸状态。

以图3所示实施例为例，本发明提供的防拽倒机构的工作原理阐述如下：

当宠物在某种诱因下突然冲刺、拉扯绳体30时，也就是说智能宠物绳突然收到外力的拉伸时，拉力传感器40测试项圈端10上受到的拉力，并将该拉力传输至项圈端30，当用户按下手柄端20的控制按钮201，也就是手柄端20检测到用户针对控制按钮201的触发动作时，向项圈端10发送第一指示信号，项圈端10基于该第一指示信号判断该拉力是否大于拉力阈值，并在该拉力大于拉力阈值时，向防拽倒机构50中的电机53发送第一工作信号，电机53基于该第一工作信号驱动齿轮56转动，齿轮56继续啮合齿条57，从而内筒54沿图5中的a方向移动，带动滑块55沿回收轨道522向第一端511继续运动，当滑块55到达回收轨道522的最左端时，如图7所示，回收轨道522的斜面对滑块55产生斜向下的作用力，加上弹簧58对滑块55的弹力作用，从而推动滑块55下滑至第一连接轨道523并进入弹出轨道521的最左端，这时由于弹簧58被压缩至最大状态，弹簧58对内筒54具有向b方向的作用力，而此时齿轮56和齿条57分离，电机53不再对内筒54具有作用力，因而内筒54在弹簧58的弹力和绳体30受到的拉力的作用下向b方向移动，带动滑块55在弹出轨道521中向b方向移动，内筒54伸出外筒51，从而达到延长智能宠物绳的效果。

当滑块55行至弹出轨道521的最右端时，即内筒54伸出至最大位移时，滑块55受到的弹出轨道521斜面的作用力将滑块55往上推，此时弹簧58处于被拉伸状态，电机53对滑块55具有向左的作用力，因而合力的方向如图8所示，弹出轨道521斜面产生的作用力加上弹簧58的弹力，推动滑块55进入第二连接轨道524，并在行至第二连接轨道524的顶端时，也即回收轨道522的最右端时，齿轮56与齿条57咬合。

在一实施例中，可以设置回收时间，例如设置为在以开始工作时间为起点，设定时间长度之后电机53再次工作，推动滑块55进入第二连接轨道524及回收轨道522，直至滑块55到达初始位置时，电机53停止工作，内筒54缩回到外筒51中。

在另一实施例中，内筒54的回收缩回也可以通过在手柄端20设置回收按钮(图中未示出)来实现，这种状态下如果用户触发了手柄端20的回收按钮202，电机53工作，驱动齿轮56与齿条57进一步咬合，带动滑块55在回收轨道522中向图5中的a方向移动，当移动至初始位置时停止，内筒54缩回外筒51中。

在一实施例中，项圈端10中设置有控制芯片，例如arduinonano，用于判断拉力是否大于拉力阈值，以及是否向防拽倒机构50发送信号。电机53可以采用l298n电机驱动。控制芯片也可以设置在手柄端20。

在一实施例中，本发明提供的智能宠物绳的控制系统基于下述模型实现：

设拉力阈值为f0，当绳体30上受到的张力值为0～f0时，防拽倒机构50锁死，不可拉长；当拉力传感器40检测到拉力值f>f0时，防拽倒机构50解锁，内筒54从外筒51中伸出，达到绳体30延伸的效果。

设内筒54从外筒51中伸出的伸长量为y，阻尼器的摩擦力与伸长速度v(内筒54从外筒51中伸出的速度)成正比，阻尼系数为f，弹簧58的劲度系数为k，阻尼器滑块/小球质量为m。

根据牛顿第二定律，有下述式(1)成立：

将伸长量y和速度作为状态变量，将宠物对绳体30施加的外力(即拉力传感器40检测到的拉力)和电机53的合力f作为输入，内筒54从外筒51中伸出的长度y作为输出，有下式(2)-(4)成立：

x1＝y(2)

根据以上运动方程，得到状态空间表达式为：

y＝x(6)

以上为开环控制系统的数学模型，如果要实现更精确的控制，需要通过状态反馈控制系统实现闭环控制，即通过绳子的伸长量与目标伸长量的差值来调节系统的输入。反馈控制可以通过电机来实现，控制系统框图如图9所示：

该开环控制系统的系数矩阵分别为式(7)和式(8)：

通过最优控制理论求出最优反馈增益矩阵p，取性能指标权重参数f＝1，q＝1，r＝1，控制防拽倒机构50伸长的目标长度为yd，则性能指标可以由式(9)来表示：

可得黎卡提微分方程：

使用matlab软件求解出黎卡提微分方程，可得到p(t)、g(t)，则最优追踪闭环系统方程为：

其中，v(t)＝f,r(t)＝1.

yd包含于g(t)中，可由黎卡提方程解出。

在一实施例中，手柄端20的实现代码可以如下：

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本发明难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(ic)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本发明难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本发明的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本发明的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本发明。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。

尽管已经结合了本发明的具体实施例对本发明进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态ram(dram))可以使用所讨论的实施例。

本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。