一种宠物互动装置及其工作方法

本发明涉及宠物用品，具体为一种宠物互动装置及其工作方法。

背景技术：

1、宠物互动装置是一种能够自动与宠物进行玩耍、喂食、安抚及环境清洁的智能设备，旨在缓解宠物独处时的孤独感并减轻主人的照料负担。

2、如公告号为cn114505870b的已公开专利“一种逗宠机器人的控制方法、芯片和逗宠机器人”所述，宠物作为我们人类的伴侣，是我们获得幸福和健康生活的一个来源，通过与宠物的相互沟通可以使老年人的生活更加充实，可以帮助年轻人减轻生活中产生的压力从而提高工作效率，也可以培养孩子的责任心和社会交往能力，综上可知，饲养宠物可以让我们生活的更加健康，更加充实。狗狗的天性是好奇心强，活动范围大，每天要到处跑动、捕猎，与同类玩耍，才能够健康成长。

3、现有的宠物互动装置通常依赖定时器或预设程序，在固定时间以固定方式执行诸如投掷零食、投射激光光斑或启动清扫等操作。然而，这些装置无法对宠物的实时情绪、行为意图或身体状态进行识别与理解，其工作模式一成不变，无法根据宠物的实际需求进行适应性调整。例如，当宠物处于焦虑或需要休息时，装置仍可能启动激烈玩耍程序，不仅不能有效陪伴，反而可能引发宠物应激。因此，如何使宠物互动装置摆脱机械式的预设程序，实现根据宠物实时状态动态切换工作模式，从而提供真正贴合宠物当下需求的交互，成为亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明为克服上述情况不足，旨在提供一种能解决上述问题的技术方案。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种宠物互动装置的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

4、s100，通过设置在宠物互动装置上的视觉采集单元实时捕捉宠物的影像，并从所述影像中提取宠物的骨架运动数据、面部表情数据及身份特征数据；

5、s200，基于所述骨架运动数据、面部表情数据及身份特征数据，利用多任务识别模型确定宠物的身份标识、即时情绪类型与行为意图，并调取与所述身份标识对应的历史互动偏好参数；

6、s300，根据所述即时情绪类型、行为意图及历史互动偏好参数，结合由环境传感器获取的环境洁净度参数，生成模式选择指令；

7、s400，执行所述模式选择指令，使所述宠物互动装置进入相应的工作模式，；

8、s500，在任一工作模式执行期间，持续通过s100和s200获取宠物的实时状态，当检测到所述即时情绪类型和/或行为意图的变化满足预设的模式切换条件时，中断当前工作模式并返回s300，以重新确定并切换至匹配的工作模式。

9、进一步的，步骤s100包括如下步骤：

10、s110，对视觉采集单元捕捉的原始影像流进行逐帧预处理；

11、s120，将预处理后的图像输入实例分割模型，分割出画面中每个宠物的像素级掩膜区域并赋予实例标签，利用跨帧数据关联对每个宠物个体建立稳定的跟踪轨迹；

12、s130，针对每一帧中每个宠物实例的掩膜区域，利用动物骨架关键点检测网络提取多个关键点的坐标，并根据同一宠物个体的连续帧关键点坐标序列计算关节运动速度、加速度和角度，生成骨架运动数据；

13、s140，根据所述关键点中的头部关键点位置，从同一宠物实例的掩膜区域裁剪头部子区域，通过面部关键点定位模型检测眼、嘴、耳的轮廓点，并计算眼部开合度、嘴部张合度及耳部姿态角度，组合为面部表情数据；

14、s150，利用宠物身份特征提取网络对每个宠物实例的掩膜区域进行全局编码，生成高维身份特征向量作为所述身份特征数据，用于在后续步骤中确定宠物的身份标识。

15、进一步的，步骤s200包括如下步骤：

16、s210，将所述身份特征数据与预存的身份特征库进行相似度匹配，确定宠物的身份标识，若为新宠物则创建新的身份标识并配置默认偏好参数；

17、s220，按时间窗口对所述骨架运动数据和面部表情数据进行帧级对齐与归一化处理，融合形成多模态时序特征张量；

18、s230，将所述多模态时序特征张量输入预训练的多任务识别模型，所述模型包含共享时空编码网络、情绪分类头和意图分类头，输出宠物的即时情绪类型和行为意图；

19、s240，根据所述身份标识，从偏好存储模块中调取该宠物的历史互动偏好参数，所述历史互动偏好参数为基于该宠物历次互动反馈动态更新的多维度向量。

20、进一步的，所述模式选择指令对应第一工作模式、第二工作模式、第三工作模式和第四工作模式中的一种，其中，所述第一工作模式对应于运动嬉戏需求，第二工作模式对应于摄食需求，第三工作模式对应于情感安抚需求，第四工作模式对应于休息及环境维护需求。

21、进一步的，步骤s300包括如下步骤：

22、s310，通过内置的光学灰尘传感器和基于视觉的地面污渍检测，生成量化洁净指数并判定洁净等级；

23、s320，依据所述即时情绪类型和行为意图，从预设映射表中提取对应的基础需求倾向权重，并用所述历史互动偏好参数中与时段相关的偏好项进行加权修正，形成基础需求强度向量，该向量包含运动嬉戏强度、摄食强度、情感安抚强度和休息强度；

24、s330，根据所述洁净等级修正所述基础需求强度向量，当洁净等级低于预设阈值时，增大休息强度并抑制运动嬉戏强度与摄食强度，同时标记可用于互动的局部洁净区域；。

25、进一步的，当选定第一工作模式时，启动激光投影单元按照依据所述历史互动偏好参数生成的仿生猎物运动轨迹投射动态光斑，并同步播放模拟猎物声音的第一音频；

26、当选定第二工作模式时，启动弹射式零食投放单元，依据所述历史互动偏好参数确定零食类型和抛射方向，并播放预设的主人召唤语音；

27、当选定第三工作模式时，通过通信单元建立与主人终端的实时音频连接，使主人与宠物进行远程对话，或播放预存的主人安抚语音；

28、当选定第四工作模式时，关闭非必要的互动模块，并启动自动清洁单元对地面执行清扫。

29、进一步的，步骤s400包括如下步骤：

30、s410，解析所述模式选择指令，提取目标工作模式编号及关联控制参数，所述控制参数包括局部洁净区域掩膜、安抚音量、零食类型及抛射方向等；

31、s420，当选定第一工作模式时，依据历史互动偏好参数中的猎物类型和运动偏好生成仿生猎物运动轨迹，将动态光斑投射限定在安全且洁净的地面区域，并同步播放与猎物类型匹配的模拟声音，投射过程中根据宠物实时追踪成功率和情绪动态调节光斑移动速度与转向频率；

32、s430，当选定第二工作模式时，依据历史互动偏好参数选定零食类型与份量，通过弹射机构将零食抛射至宠物前方的安全洁净落点区域，在抛射前播放基于主人声纹的召唤语音，并累计投喂量，超过日推荐上限后自动禁用该模式直至次日；

33、s440，当选定第三工作模式时，尝试建立与主人终端的实时音频连接以实现远程对话，若不可连接则播放与当前即时情绪匹配的预安抚音频，并在监测到宠物情绪转为平静且意图转为休息时，自动淡出音频并切换至第四工作模式；

34、s450，当选定第四工作模式时，关闭非必要互动模块，规划清扫路径并启动自动清洁单元，清扫过程中实时追踪宠物位置，当宠物靠近或出现应激时暂停清洁并引导宠物离开，清扫完成后若洁净不达标则执行补充清扫。

35、进一步的，步骤s500包括如下步骤：

36、s510，在任一工作模式执行期间，持续运行步骤s100和s200，将输出的即时情绪类型、行为意图、身份标识及置信度构建时序状态流，并计算情绪与意图的变化量；

37、s520，根据所述时序状态流判断是否满足预设的模式切换条件，所述模式切换条件包括情绪类型转换且置信度超过确认阈值、行为意图与当前模式所满足的需求不匹配、环境洁净度骤降至不安全等级、新宠物个体进入或当前模式持续超时且情绪未好转，且各条件需在连续确认帧数内持续满足；

38、s530，当满足模式切换条件时，依据当前工作模式执行安全中断，即第一模式关闭激光、第二模式取消未执行弹射、第三模式平滑淡出音频、第四模式暂停清洁并回收运动部件，并保存中断时刻的互动上下文；

39、s540，将中断上下文及最新宠物状态返回至步骤s300，以重新决策并生成新的模式选择指令，实现模式的无缝切换。

40、一种宠物互动装置，所述互动装置包括包括自主移动底盘、清扫模块、零食投掷模块、激光投影模块、视觉采集模块和语音交互模块，所述互动装置的作业采用上述的方法。

41、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

42、本发明能够根据对宠物真实需求的精准判断，并结合环境洁净度参数，在多种工作模式间自主决策与无缝切换，从而确保每一次交互都高度贴合宠物当下的生理与心理状态，有效避免了因模式不当所引发的宠物应激或无效陪伴，闭环的持续监测与安全中断机制进一步保证了互动过程的安全性与连贯性，使装置真正实现从“定时执行”到“按需响应”的智能化转变，显著提升了宠物的福利水平和主人的使用体验。