XXII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

«Helps to dog» Автомат для бездомных собак

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Беляков Т.В. 1Бебко К.Д. 1Дауэр Р.В. 1Бойченко М.А. 1

---

1Школа интеллектуального развития Мистер Брейни

Филинова А.В. 1

---

1Школа интеллектуального развития Мистер Брейни

Работа в формате PDF

1.1 MB

Автор работы награжден дипломом победителя I степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Проблема бездомных животных является актуальной и острой в современном обществе. Бездомные собаки представляют собой угрозу для здоровья людей, а также окружающей среды. Они могут быть переносчиками различных заболеваний, таких как бешенство, чума плотоядных и другие. Кроме того, бездомные собаки часто становятся причиной дорожно-транспортных происшествий, что приводит к гибели людей и животных.

Целью данной научно-исследовательской работы является создание установки для кормления и идентификации бездомных собак. Данная установка будет способствовать решению проблемы бездомных животных, обеспечивая их необходимым питанием и предоставляя возможность их идентификации и последующего поиска хозяев или передачи в приюты.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Определить основные причины появления бездомных собак, чтобы понять, какие меры необходимо предпринять для предотвращения этого явления.

2. Выделить экологические и социальные последствия, связанные с наличием бездомных собак, и оценить их влияние на общество и окружающую среду.

3. Рассмотреть основные методы отлова и содержания бездомных собак, применяемые в настоящее время, и определить их эффективность.

4. Изучить современные технологии в помощи бездомным животным, которые могут быть использованы для создания установки.

5. Создать модель установки на базе конструктора Lego Mindstorms, которая будет обеспечивать кормление и идентификацию бездомных собак.

6. Запрограммировать установку в ПО Lego Mindstorms для автоматического выполнения функций кормления и идентификации.

7. Провести демонстрацию проекта, чтобы показать его работоспособность и эффективность.

В ходе исследования будут рассмотрены различные аспекты проблемы бездомных собак, проанализированы существующие методы решения этой проблемы и предложены новые подходы. Создание установки для кормления и идентификации бездомных собак позволит улучшить условия их жизни, снизить риск распространения заболеваний и обеспечить безопасность общества.

Глава 1. «Бездомные собаки: основные проблемы»

1. 1. Основные причины появления бездомных собак.

Бездомные (беспризорные, бродячие, бесхозяйные) живо́тные — домашние животные, не имеющие хозяев, чаще всего — бродячие собаки и бездомные кошки.

В этом виноваты люди: 80% бродячих животных раньше были домашними.Число бездомных животных ежедневно растет несмотря на открытие приютов и появление новых благотворительных программ.[1]

Каковы же причины появления бездомных животных?

Причина №1. Отсутствие обязательной стерилизации животных, не представляющих породной ценности

Это причина номер один, но она настолько важна, что связана почти со всеми другими факторами, которые приводят к увеличению численности бездомных животных.

Дело в том, что почти любая бездомная кошка или собака происходит от нестерилизованных домашних животных, а ее многочисленное потомство (два-три помета в год) пополняет не только армию бездомышей, но и становится огромной частью мира, который мало кто замечает: никакой учет погибших от недоедания, инфекций и паразитов котят и щенков, рожденных в подвалах и в промзонах, не ведется.

У причины №1 есть свои причины: финансовая сторона вопроса (кастрировать животное стоит денег) и безграмотность населения в вопросах содержания животных.

Законодательством не предусмотрена обязательная стерилизация и кастрация домашних питомцев, хотя это помогло бы значительно снизить число безнадзорных животных. [2]

Причина №2 Брошенные животные

Каждую осень число выброшенных животных увеличивается. Это связано с тем, что весной люди выезжают на дачи и берут с собой котенка или щенка, а осенью «забывают» их на участке.

На некоторые породы появляется мода после выхода культовых фильмов и сериалов. Например, после «Игры престолов» стали популярными хаски, после «101 далматинца» — далматины. Люди часто берут собак, не разбираясь в особенностях породы, а затем разочаровываются и отказываются от питомцев.

Также животных выкидывают, как только выявляют у них проблемы с характером: например, если собака начинает грызть ботинки, а кошка — ходить мимо лотка. Этого можно было бы избежать, если заниматься с питомцем, но некоторым проще выставить его за дверь. В российских реалиях хозяину за это ничего не будет.

Причина №3. Потерявшиеся животные

Если хоть раз заглянуть на сайт или в телеграм-канал, посвященный потерявшимся животным, то можно увидеть, что некоторых из них ищут месяцы и годы, в то же время многих найденных не ищет никто.

Животные теряются по разным причинам. Например, побег из-за испуга во время грозы или салюта и пренебрежение владельцев элементарными мерами безопасности (правильная амуниция, адресник на отдельном шнурке); в кошачьем — побеги из переносок во время поездок (проверяйте качество замков и дополнительно пристегивайте кошку к шлейке), выкручивания из шлеек на прогулках, невнимательность хозяев — а кошке достаточно доли секунды, чтобы выскользнуть в открытую дверь. [3]

На улице у животного низкие шансы на выживание. Они зависят от времени года, плотности населения, способности животного адаптироваться и агрессивности диких зверей. Хуже всего зимой домашним потерявшимся породистым кошкам и собакам без подшерстка. А наибольший шанс выжить — у самовыгульных питомцев, потому что они уже адаптированы к местности.

Если повезет, потерянных животных могут заметить неравнодушные люди и поместить их в приют или взять на передержку. В худшем случае питомец умрет от голода, попадет под колеса машины, замерзнет или его загрызут дикие звери. В среднем на улице собака может прожить два-три года.

1. 2. Экологические и социальные последствия

Проблема бездомных собак является одной из наиболее острых и актуальных проблем современного общества. Бездомные собаки представляют собой угрозу для здоровья людей, животных и окружающей среды. Они являются переносчиками различных заболеваний, таких как бешенство, лептоспироз, чума плотоядных и другие. Кроме того, бездомные собаки могут быть агрессивными и представлять опасность для людей.

Ухудшение санитарно-эпидемиологической обстановки

Бездомные собаки ухудшают санитарно-эпидемиологическую обстановку в городах и населённых пунктах. Они могут загрязнять водоёмы и почву, распространять заболевания и создавать угрозу для жизни и здоровья людей.

Распространение инфекций: бездомные собаки являются переносчиками многих инфекционных заболеваний, которые могут передаваться людям. Это может привести к вспышкам эпидемий и пандемий.

Загрязнение окружающей среды: бездомные собаки оставляют после себя экскременты, которые загрязняют окружающую среду. Это приводит к росту заболеваемости среди людей и животных.

Негативное влияние на жизнь людей

Бездомные собаки оказывают негативное влияние на жизнь людей. Они могут нападать на людей, что может привести к травмам и даже смерти. Кроме того, люди, живущие рядом с бездомными собаками, могут подвергаться риску заражения инфекционными заболеваниями.

Нападения собак на людей: бездомные собаки часто проявляют агрессию по отношению к людям. Это может быть связано с тем, что они чувствуют угрозу со стороны человека или испытывают голод. Нападения собак могут привести к серьёзным травмам или даже смерти людей.

Риск заражения инфекциями: бездомные собаки являются носителями многих инфекционных заболеваний. Люди, контактирующие с бездомными собаками, подвергаются риску заражения этими заболеваниями. Это особенно опасно для детей, пожилых людей и людей с ослабленным иммунитетом.

Нравственные аспекты

Проблемы бездомных собак имеют не только экологические и социальные, но и нравственные аспекты. Страдания и гибель животных, общественное мнение и отношение к проблеме — всё это важно учитывать при разработке мер по решению проблемы.

Страдания и гибель животных: бездомные собаки страдают от голода, холода, болезней и жестокого обращения со стороны людей. Их жизнь полна страданий и лишений. Гибель бездомных собак также является печальным фактом.

Общественное мнение и отношение к проблеме: общественное мнение о проблеме бездомных собак может варьироваться

Глава 2. Существующие методы отлова и содержания бездомных собак.

Увеличение численности популяции бездомных кошек и собак представляет опасность для человека. Животные могут быть переносчиками заболеваний, в том числе смертельных. Некоторые из них становятся слишком агрессивными, нападают на детей и взрослых. Чтобы избежать подобных проблем, необходимо устроить бродящих котов и собак в специальные места содержания, произвести их стерилизацию. После таких мероприятий многие получают шанс попасть в любящие руки. Начинать борьбу с бездомными животными нужно с отлова. Очень важно использовать гуманные способы. (Рисунок 2.1, Приложения)

Как раньше поступали с бродячими животными.

Всего несколько десятилетий назад все бездомные животные травились и отстреливались. Эти методы не были ни гуманными, ни эффективными. Каждое живое существо заслуживает на жизнь. Внесение изменений в законодательные акты, строительство питомников и мест временного содержания позволили отказаться от столь неприятных способов.

Животных начали отлавливать и помещать в приюты. Ранее на данном этапе использовались снотворные препараты или специальные вещества, блокирующие нервные импульсы. Но и те, и другие, как оказалось, представляют опасность для четвероногих. Неправильные дозировка и выбор лекарств вызывали проблемы со здоровьем и даже смерть ослабленных особей. У больных кошек и собак шансы попасть в семью сводились практически к нулю.

Отлов гуманными способами

Организации, занимающиеся защитой животных, разработали немало гуманных способов отлова дворовых и уличных особей. Ярким примером тому можно назвать использование летающих сетей, захваток с петлями, сачков, специальных клеток для собак и кошек.

Отлов петлей.

Данный метод также подходит для социализированных животных. Петля помещается вокруг шеи животного и затягивается, если животное тянет в сторону. В случае если животное ведет себя непредсказуемо, например, начинает кататься по земле или кидаться в сторону, желательно использовать две петли, которые удерживаются двумя ловцами, стоящими по обоим бокам животного.

Отлов сетями.

В мировой практике отлов безнадзорных животных сетями применяется наиболее часто. Сети можно использовать для отлова как собак, так и кошек. При отлове кошек размер ячейки сетки не должен превышать 1,27 см. Сети должны состоять из материала, который возможно мыть и дезинфицировать для предотвращения передачи заболеваний. Во время отлова сети необходимо набрасывать сверху, а не пытаться загнать в них животное. Метод с двумя петлями улучшает контроль над животным и минимизирует давление петли на шею животного. Для снижения стресса голову животного можно накрыть полотенцем или другим куском материи.

Отлов клетками — ловушками.

Отлов клетками-ловушками является наименее стрессовым для животных. Для отлова больших животных желательно выбирать клетки-ловушки, которые можно складывать. Особенно эффективно использовать раскладывающийся вольер-ловушку с электронным устройством, при помощи пульта, автоматически опускающейся перегородкой. (Рисунок 2.2, Приложения)

К недостаткам данного метода можно отнести следующие пункты: клетки являются достаточно дорогими приспособлениями для отлова, их тяжело транспортировать и необходимо часто проверять (каждые несколько часов во избежание гибели животного), при этом отлов одного животного может занять несколько дней.

Конструкция и материалы каждого их перечисленных методов и средств имеют регламентированные параметры. Это сводит к минимуму вероятный физический ущерб. Поэтому гуманные методы на мой взляд самые безопасные и щадящие для животгоно.

Глава 3. Современные технологии в помощи бездомным животных

Современные технологии играют важную роль в помощи бездомным животным, предоставляя эффективные и инновационные решения для их идентификации, отслеживания и обеспечения базовых потребностей. Вот некоторые ключевые технологии, которые значительно улучшают жизнь бездомных животных.

Онлайн-платформы и приложения для поиска потерявшихся питомцев.

Онлайн-платформы и мобильные приложения играют важную роль в поиске потерявшихся домашних животных. Такие сервисы, как «Pet911»-Всероссийская служба поиска пропавших питомцев , «Хвост удачи» , «Zoo Search», «Поиск пропавших животных» и «Petsi», позволяют владельцам публиковать объявления о пропаже питомцев, а также видеть информацию о найденных животных. Эти платформы используют технологии геолокации и интеграцию с социальными сетями, чтобы максимально расширить охват аудитории. Некоторые приложения предлагают функции распознавания образов, позволяя пользователям загружать фотографии своих потерянных питомцев и искать их в базе данных найденных животных.[4]

Технологии распознавания образов для идентификации животных.

Распознавание образов на основе методов машинного обучения и компьютерного зрения стало важным инструментом для идентификации бездомных животных. Сверточные нейронные сети могут анализировать фотографии и видеозаписи, различая отдельных животных по уникальным характеристикам, таким как форма ушей, окраска шерсти или специфические метки на теле. Это позволяет организациям эффективно отслеживать популяции бездомных животных, а также находить и возвращать пропавших домашних питомцев их владельцам.[6]

GPS-приставки и микрочипы для отслеживания местоположения животных.

GPS-приставки и микрочипы обеспечивают надежное отслеживание местоположения бездомных животных. Микрочипы, вживляемые под кожу, содержат уникальный идентификационный номер, который можно считать с помощью специальных сканеров. Это помогает владельцам и службам спасения быстро идентифицировать и вернуть животное. GPS-ошейники позволяют в реальном времени следить за перемещениями животных, что важно для мониторинга их состояния и предотвращения попадания в опасные ситуации.[5]

Умные камеры и сенсоры для мониторинга перемещений бездомных животных.

Умные камеры и сенсоры, оснащенные технологиями искусственного интеллекта, играют ключевую роль в мониторинге перемещений бездомных животных. Эти устройства могут автоматически распознавать и отслеживать животных в городской среде, собирая данные о их передвижениях и поведении. Эти данные помогают организациям лучше понимать пути миграции, а также выявлять потенциально опасные зоны и разрабатывать стратегии по защите животных.[6]

Робототехника для доставки пищи и лекарств, а также оказания базовой медицинской помощи.

Роботы становятся незаменимыми помощниками в уходе за бездомными животными. Технология -Блокчейн может обеспечить надежную систему учета медицинских данных бездомных животных, позволяя совместно использовать информацию между ветеринарами, приютами, волонтерами и владельцами. Специальные роботы могут доставлять пищу и лекарства в труднодоступные места, где могут находиться животные. Некоторые роботы оснащены средствами для оказания базовой медицинской помощи, такими как дезинфекция ран или введение вакцин. Это значительно повышает шансы на выживание и улучшение состояния бездомных животных, особенно в регионах с ограниченным доступом к ветеринарным услугам.[6]

Автоматизированные кормушки.

Автоматизированные кормушки помогают обеспечивать бездомных животных постоянным доступом к пище. Эти устройства могут быть запрограммированы на выдачу определенного количества корма в определенное время, что позволяет избежать перекорма и экономить ресурсы. Некоторые модели оборудованы камерами и датчиками, которые отслеживают, сколько животных приходят к кормушке, что позволяет получать ценные данные о популяциях и их состоянии.[5]

Современные технологии предоставляют множество возможностей для улучшения жизни бездомных животных. От идентификации и отслеживания до обеспечения питанием, медицинской помощью и поиска пропавших питомцев – все эти инновации помогают сделать мир лучше для наших четвероногих друзей.

Глава 4. Практическая часть

4.1. Создание установки на базе конструктора Lego Mindstorms.

Наша команда создала демонстрационный вариант установки для кормления и идентификации бездомных собак на базе конструктора Lego Mindstorms. (Рисунок 4.1.1, Приложения)

Установка включает в себя программируемый блок Ev3, два больших мотора, ультразвуковой датчик и датчик касания.

Автомат включает в себя следующие этапы:

1. Обнаружение собаки с помощью датчиков;

2. Подача корма через специальное устройство;

3. Идентификация собаки с помощью ошейника и устройства.

4. Подсчет идентифицированных собак

Ультразвуковой датчик обнаруживает поблизости собаку, срабатывает устройство для выдачи корма. (Рисунок 4.1.2, Приложения) Работает оно от большого мотора. Мотор приводит в движение систему рычагов, которые толкают платформу. (Рисунок 4.1.3, Приложения) Платформа перемещается и выдвигает кубики, имитирующие корм. (Рисунок 4.1.4, Приложения)

Далее собака, учуяв корм, подходит ближе к кормушке, тем самым задевая датчик касания. (Рисунок 4.1.5, Приложения) Как только датчик сработал, то есть собака оказалась в нужном положении, срабатывает устройство, которое надевает специальный ошейник. Работает от второго большого мотора. Мотор приводит в движение две угловых зубчатых передачи, расположенных по обе стороны мотора, тем самым меняя угол вращения, и выводя систему рычагов на переднюю часть мотора. Система рычагов, выглядит, как захват, имеет 6 рычагов, два из которых закрепляют ошейник на шее собаки. (Рисунок 4.1.6, Приложения)

Также нами было создано в две модели собак в разных размерах. Ошейник, который надежно крепится на ней. (Рисунок 4.1.7, Приложения)

Блок Ev3 принимает и отправляет сигналы с датчиков на моторы, также обрабатывает информацию, запускает всю программу, и выводит на экран число бездомных собак, прошедших идентификацию. (Рисунок 4.1.8, Приложения)

Соединив все элементы, получилась отлично функционирующая установка для кормления и идентификации собак (Рисунок 4.1.9, Приложения)

4. 2. Создание программы в ПО Lego Mindstorms

Для демонстрации проекта, нами была создана программа в ПО Lego Mindstorms.

Программа линейная, включает в себя блоки «циклов», «ожидания», «моторы», «математики», «переменные».

Начинается программа с запуска бесконечного цикла, после блок ожидания, в состоянии нажатия на кнопку «2» на модуле. Воспроизводится звук «Hello». Записывается переменная “dog” c числовым значением 0. Запускается внутренний цикл, который нестроен на повторное нажатие, что означает выключение программы, эта функция необходима для загрузки корма.

Далее отслеживаются собаки поблизости, с помощью ультразвукового датчика и блока ожидания. Как только расстояние становится меньше 40 см, срабатывает большой мотор, подключенный в порт D, перемещается на 200 градусов, тем самым выталкивая платформу, после возвращает платформу на место тем же блоком.

После блок «Ожидания» в режиме «Датчика касания» ожидание состояния «Нажато». Переменная «dog» увеличивается на 1, с помощью блока математики, результат выводится на экран блока Ev3. (Рисунок 4.2.1, Приложения)

Заключение

В ходе выполнения данной исследовательской работы были рассмотрены основные аспекты проблемы бездомных собак, а также предложены пути её решения.

Для достижения поставленной цели была создана модель установки для кормления и идентификации бездомных собак на базе конструктора Lego Mindstorms. Установка представляет собой автоматизированную систему, которая обеспечивает кормление и идентификацию бездомных собак. Это позволяет решить ряд проблем, связанных с бездомными собаками, таких как голод, распространение заболеваний и агрессия по отношению к людям.

Установка может быть использована в различных местах, где есть проблема с бездомными собаками. Она может стать частью программы по отлову и содержанию бездомных собак или использоваться в качестве временной меры до тех пор, пока не будет найдено постоянное решение проблемы.

Кроме того, установка может служить наглядным примером того, как современные технологии могут быть использованы для помощи бездомным животным. Она демонстрирует, что даже небольшие проекты могут иметь большое значение для решения социальных проблем.

Таким образом, данная исследовательская работа имеет практическую значимость и может быть полезна для специалистов, занимающихся проблемой бездомных собак. Результаты исследования могут быть использованы при разработке программ по отлову, содержанию и социализации бездомных собак.

Список используемых источников

1. https://journal.tinkoff.ru/outcast-pets/#

2. https://pets.mail.ru/stories/otkuda-berutsya-bezdomnyie-sobaki-i-koshki-3-glavn/

3. https://ru.wikipedia.org/wiki/Бездомные_животные

4. https://pet911.ru/post/7-effektivnyh-onlajn-platform-dla-poiska-propavsih-zivotnyh

5. https://dzen.ru/a/XeeVrdeFmwCxiUpH

6. https://www.simbirsoft.com/blog/metody-raspoznavaniya-obrazov-ot-prostykh-do-slozhnykh/

Приложения