CN103274148B - 一种智能垃圾桶及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能垃圾桶，包括桶体、桶盖和智能控制系统，桶体的上端设置有桶口，桶盖将所述的桶口盖住，桶盖的一侧铰接在桶体上，智能控制系统包括控制模块、安装于桶口附近的红外传感器、由至少三个超声波测距传感器组成的超声波测距传感器组和位于桶体内的舵机，控制模块分别与红外传感器和所述的超声波测距传感器组连接，舵机包括舵机主体和舵臂，舵机主体安装在桶体的侧壁上，舵臂的一端安装在舵机主体上，舵臂的另一端与桶盖固定连接；优点是通过超声波测距传感器组和红外传感器双重判断，由此准确的判定路人是扔垃圾而不是路过，判断精度高，不会导致桶盖误开启。

Description

一种智能垃圾桶及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种垃圾桶，尤其是涉及一种智能垃圾桶及其控制方法。

背景技术

传统的垃圾桶一般包括桶体和桶盖，桶体的上端设置有桶口，桶盖的一侧铰接在桶体上并将桶口盖住。人们在向垃圾桶内扔垃圾时，需要先将桶盖掀起使桶口暴露出来。由此导致一些使用者嫌脏不愿意用手直接触碰桶盖，就随手把垃圾扔在垃圾桶的旁边，对垃圾桶周边的环境造成不良影响。为了解决上述问题，出现了一种在使用者扔垃圾时会自动开启桶盖的智能垃圾桶。该智能垃圾桶中设置有智能控制系统，智能控制系统包括控制模块、安装于桶口附近的红外传感器以及舵机。当红外传感器感应到有人体时，将该信息发送给控制模块，控制模块驱动舵机将桶盖开启。由于垃圾桶一般位于马路一侧，马路上人来人往，红外传感器又是通过感应人体来判定是否有人需要使用垃圾桶的，从而很容易出现误判，导致桶盖误开启。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种判断精度高，不会导致桶盖误开启的智能垃圾桶及其控制方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种智能垃圾桶，包括桶体、桶盖和智能控制系统，所述的桶体的上端设置有桶口，所述的桶盖将所述的桶口盖住，所述的桶盖的一侧铰接在所述的桶体上，所述的智能控制系统包括控制模块、安装于所述的桶口附近的红外传感器、由至少三个超声波测距传感器组成的超声波测距传感器组和位于所述的桶体内的舵机，所述的控制模块分别与所述的红外传感器、所述的超声波测距传感器组和所述的舵机连接，所述的舵机包括舵机主体和舵臂，所述的舵机主体安装在所述的桶体的侧壁上，所述的舵臂的一端安装在所述的舵机主体上，所述的舵臂的另一端与所述的桶盖固定连接，当所述的超声波测距传感器组监测到有物体靠近所述的桶口且持续靠近一段时间以后，所述的超声波测距传感器组将该信息传送给所述的控制模块，所述的控制模块驱动所述的红外传感器开始工作，所述的红外传感器检测到该物体为人体时，所述的控制模块驱动所述的舵机，所述的舵臂转动将所述的桶盖开启。

所述的智能控制系统还包括用于检测桶内垃圾高度的高度检测模块和安装在所述的桶体上的强制开关，所述的高度检测模块和所述的强制开关分别与所述的控制模块连接，当所述的高度检测模块监测到垃圾桶内垃圾已满时，所述的高度检测模块将垃圾桶已满的信息发送给所述的控制模块，此时所述的红外传感器检测到人体时，所述的控制模块不再驱动所述的舵机，所述的桶盖锁死，清洁工人清理垃圾桶时，按压所述的强制开关，此时，所述的控制模块驱动所述的舵机，所述的舵臂转动将所述的桶盖开启。

所述的智能控制系统还包括语音提示模块和指示灯显示模块，所述的语音提示模块和所述的指示灯显示模块分别与所述的控制模块连接，所述的高度检测模块设置于所述的桶体高度的十分之九处，当垃圾桶内的垃圾达到所述的桶体高度的十分之九处时，表示垃圾桶已满，当所述的红外传感器检测到人体时，所述的控制模块驱动所述的语音提示模块，所述的语音提示模块发出垃圾桶已满的声音。

所述的高度检测模块包括红外光电对管发射管和红外光电对管接收管，所述的红外光电对管发射管和所述的红外光电对管接收管分别安装于所述的桶体相对的两侧。

所述的智能控制系统还包括无线发射模块和用于清洁人员携带的无线接收终端，所述的无线发射模块与所述的控制模块连接，所述的无线发射模块与所述的无线接收终端之间通过无线网络进行通讯，当垃圾桶已满时，所述的控制模块驱动所述的无线发射模块，所述的无线发射模块向所述的无线接收终端发送该垃圾桶已满的信息。

所述的超声波测距传感器组由三个超声波测距传感器组成，三个超声波测距传感器安装在所述的桶体的四分之三高度处，两个超声波测距传感器分布在半圆直径的两端，另一个超声波测距传感器分布在与半圆直径相垂直的半径最外端。

一种智能垃圾桶的控制方法，包括以下步骤：

①开启超声波测距传感器组中的三个超声波测距传感器，三个超声波测距传感器进入检测模式，检测有无物体接近垃圾桶；

②当三个超声波测距传感器检测到有物体接近垃圾桶时，三个超声波测距传感器实时测量其与物体的距离并将测得的距离传输到控制模块中，三个距离分别记为S1、S2和S3，控制模块计算得到S1、S2和S3的平均值，记为S；

③控制模块判断S1、S2、S3是否有一个以上呈减小趋势，如果有，则判断S是否小于30cm；

④当S小于30cm时，控制模块开始计时，如果S小于30cm的时间持续2s以上，则开启红外传感器，红外传感器进入工作状态；

⑤红外传感器对物体进行检测，如果判定为人体，则将该信息发送到控制模块中，控制模块驱动舵机将桶盖打开。

所述的智能垃圾桶的桶体高度的十分之九处设置有高度检测模块，所述的高度检测模块实时检测垃圾桶内的垃圾高度并将该信息传输给控制模块，当垃圾高度达到桶体高度的十分之九处时，表示垃圾已满，此时，红外传感器对物体进行检测，如果判定为人体，控制模块不再驱动舵机，控制模块驱动语音提示模块发出垃圾已满的提示音和驱动指示灯显示模块发光。

与现有技术相比，本发明的优点在于通过超声波测距传感器组和红外传感器双重判断，当超声波测距传感器组监测到有物体靠近桶口且持续靠近一段时间以后，超声波测距传感器组将该信息传送给控制模块，控制模块驱动红外传感器开始工作，红外传感器检测到该物体为人体时，控制模块驱动舵机，舵臂转动将桶盖开启，由此准确的判定路人是扔垃圾而不是路过，判断精度高，不会导致桶盖误开启；

当智能控制系统还包括用于检测桶内垃圾高度的高度检测模块和安装在桶体上的强制开关时，当高度检测模块监测到垃圾桶内垃圾已满时，高度检测模块将垃圾桶已满的信息发送给控制模块，此时红外传感器检测到人体时，控制模块不再驱动舵机，桶盖锁死，清洁工人清理垃圾桶时，按压强制开关将桶盖开启，由此可以避免路人使用已满的垃圾桶，避免垃圾溢出污染周边环境；

当高度检测模块设置于桶体高度的十分之九处时，垃圾桶内的垃圾达到桶体高度的十分之九处时，表示垃圾桶已满，通过高度检测与指示灯显示模块发光和语音提示模块的配合，一方面提高其检测准确率，另一方面提高预警的准确性；

当高度检测模块包括红外光电对管发射管和红外光电对管接收管，红外光电对管发射管和红外光电对管接收管分别安装于桶体相对的两侧，当垃圾进入红外光电对管发射管和红外光电对管接收管时，将红外光电对管发射管和红外光电对管接收管之间的红外通信阻隔，实现高度的检测，结构简单，成本较低，且准确性高；

当智能控制系统还包括无线发射模块和用于清洁人员携带的无线接收终端时，无线发射模块与无线接收终端之间通过无线网络进行通讯，当垃圾桶已满时，控制模块驱动无线发射模块，无线发射模块向无线接收终端发送该垃圾桶已满的信息，清洁人员不需要实地检查各个垃圾桶是否已满，可以根据收到的信息及时清理已满垃圾桶，节省人力物力的同时，提高了垃圾桶的使用效率；

当超声波测距传感器组由三个超声波测距传感器组成，三个超声波测距传感器安装在桶体的四分之三高度处，两个超声波测距传感器分布在半圆直径的两端，另一个超声波测距传感器分布在与半圆直径相垂直的半径最外端时，保证超声波测距传感器组的测试范围遍及垃圾桶的各个方位，同时避免超声波测距传感器组位置太高或者太低出现判断误差。

附图说明

图1为本发明的智能垃圾桶的立体图；

图2为本发明的智能控制系统的原理框图；

图3为本发明的无线接收终端的工作流程图；

图4为本发明的智能垃圾桶的工作流程图；

图5为本发明的智能垃圾桶的控制方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1和图2所示，本发明提供了一种智能垃圾桶，包括桶体1、桶盖2和智能控制系统，桶体1的上端设置有桶口，桶盖2将桶口盖住，桶盖2的一侧铰接在桶体1上，智能控制系统包括控制模块3、安装于桶口附近的红外传感器4、由至少三个超声波测距传感器5组成的超声波测距传感器组和位于桶体1内的舵机6，控制模块3分别与红外传感器4、超声波测距传感器组和舵机6连接，舵机6包括舵机主体和舵臂，舵机主体安装在桶体的侧壁上，舵臂的一端安装在舵机主体上，舵臂的另一端与桶盖2固定连接，当超声波测距传感器组监测到有物体靠近桶口且持续靠近一段时间以后，超声波测距传感器组将该信息传送给控制模块3，控制模块3驱动红外传感器4开始工作，红外传感器4检测到该物体为人体时，控制模块3驱动舵机，舵臂转动将桶盖2开启。

本发明的智能垃圾桶中，智能控制系统还包括用于检测桶内垃圾高度的高度检测模块和安装在桶体1上的强制开关，高度检测模块和强制开关分别与控制模块3连接，当高度检测模块监测到垃圾桶内垃圾已满时，高度检测模块将垃圾桶已满的信息发送给控制模块，此时红外传感器4检测到人体时，控制模块3不再驱动舵机6，桶盖2锁死，清洁工人清理垃圾桶时，按压强制开关，此时，控制模块3驱动舵机6，舵臂转动将桶盖2开启。

本发明的智能垃圾桶中，智能控制系统还包括语音提示模块7和指示灯显示模块8，语音提示模块7和指示灯显示模块8分别与控制模块3连接，指示灯显示模块8安装在桶体1的上端，高度检测模块设置于桶体1高度的十分之九处，当垃圾桶内的垃圾达到桶体1高度的十分之九处时，表示垃圾桶已满，当红外传感器4检测到人体时，控制模块3驱动语音提示模块7，语音提示模块7发出垃圾桶已满的声音。

本发明的智能垃圾桶中，高度检测模块包括红外光电对管发射管9和红外光电对管接收管10，红外光电对管发射管9和红外光电对管接收管10分别安装于桶体1相对的两侧。

本发明的智能垃圾桶中，智能控制系统还包括无线发射模块11和用于清洁人员携带的无线接收终端13，无线发射模块11与控制模块3连接，无线发射模块11与无线接收终端13之间通过无线网络进行通讯。无线接收终端13为手持终端，该手持终端具有数据存储及计算能力，能与其他设备进行数据通讯，有人机界面并且采用电池供电。当垃圾桶已满时，控制模块3驱动无线发射模块11，无线发射模块11向无线接收终端13发送该垃圾桶已满的信息，清洁人员可以快速准确地对无线接收终端13显示的需要清理的垃圾桶进行清理。无线发射模块11由TI公司的射频集成芯片CC2500及外围电路组成，红外传感器4为型号为DYP-ME003的热释电红外传感器，控制模块3由型号为MSP430F5418单片机芯片及外围电路组成，舵机6是辉胜MG995型号的舵机，指示灯显示模块8主要由LED发光二极管构成。无线接收终端（即手持终端）的工作过程如图3所示，本发明的智能垃圾桶的工作过程如图4所示。

本发明的智能垃圾桶中，桶体1的下方设置有底座12，桶体1固定在底座12上，底座12内设置有内腔，控制模块3、语音提示模块7和无线发射模块11位于底座12的内腔中。当超声波测距传感器组由三个超声波测距传感器5组成时，三个超声波测距传感器5安装在桶体1的四分之三高度处，两个超声波测距传感器分布在半圆直径的两端，另一个超声波测距传感器分布在与半圆直径相垂直的半径最外端。

如图5所示，本发明还提供了一种智能垃圾桶的控制方法，包括以下步骤：

①开启超声波测距传感器组中的三个超声波测距传感器，三个超声波测距传感器进入检测模式，检测有无物体接近垃圾桶；

②当三个超声波测距传感器检测到有物体接近垃圾桶时，三个超声波测距传感器实时测量其与物体的距离并将测得的距离传输到控制模块中，三个距离分别记为S1、S2和S3，控制模块计算得到S1、S2和S3的平均值，记为S；

③控制模块判断S1、S2、S3是否有一个以上呈减小趋势，如果有，则判断S是否小于30cm；

④当S小于30cm时，控制模块开始计时，如果S小于30cm的时间持续2s以上，则开启红外传感器，红外传感器进入工作状态；

⑤红外传感器对物体进行检测，如果判定为人体，则将该信息发送到控制模块中，控制模块驱动舵机将桶盖打开。

本发明的智能垃圾桶的控制方法中，智能垃圾桶的桶体高度的十分之九处设置有高度检测模块，智能控制系统还包括语音提示模块和指示灯显示模块，高度检测模块实时检测垃圾桶内的垃圾高度并将该信息传输给控制模块，当垃圾高度达到桶体高度的十分之九处时，表示垃圾已满，此时，红外传感器对物体进行检测，如果判定为人体，控制模块不再驱动舵机，控制模块驱动语音提示模块发出垃圾已满的提示音和驱动指示灯显示模块发光。

Claims (6)

1.一种智能垃圾桶，包括桶体、桶盖和智能控制系统，所述的桶体的上端设置有桶口，所述的桶盖将所述的桶口盖住，所述的桶盖的一侧铰接在所述的桶体上，其特征在于所述的智能控制系统包括控制模块、安装于所述的桶口附近的红外传感器、由至少三个超声波测距传感器组成的超声波测距传感器组和位于所述的桶体内的舵机，所述的控制模块分别与所述的红外传感器、所述的超声波测距传感器组和所述的舵机连接，所述的舵机包括舵机主体和舵臂，所述的舵机主体安装在所述的桶体的侧壁上，所述的舵臂的一端安装在所述的舵机主体上，所述的舵臂的另一端与所述的桶盖固定连接，当所述的超声波测距传感器组监测到有物体靠近所述的桶口且持续靠近一段时间以后，所述的超声波测距传感器组将信息传送给所述的控制模块，所述的控制模块驱动所述的红外传感器开始工作，所述的红外传感器检测到该物体为人体时，所述的控制模块驱动所述的舵机，所述的舵臂转动将所述的桶盖开启；所述的智能控制系统还包括用于检测桶内垃圾高度的高度检测模块和安装在所述的桶体上的强制开关，所述的高度检测模块和所述的强制开关分别与所述的控制模块连接，当所述的高度检测模块监测到垃圾桶内垃圾已满时，所述的高度检测模块将垃圾桶已满的信息发送给所述的控制模块，此时所述的红外传感器检测到人体时，所述的控制模块不再驱动所述的舵机，所述的桶盖锁死，清洁工人清理垃圾桶时，按压所述的强制开关，此时，所述的控制模块驱动所述的舵机，所述的舵臂转动将所述的桶盖开启。

2.根据权利要求1所述的一种智能垃圾桶，其特征在于所述的智能控制系统还包括语音提示模块和指示灯显示模块，所述的语音提示模块和所述的指示灯显示模块分别与所述的控制模块连接，所述的高度检测模块设置于所述的桶体高度的十分之九处，当垃圾桶内的垃圾达到所述的桶体高度的十分之九处时，表示垃圾桶已满，当所述的红外传感器检测到人体时，所述的控制模块驱动所述的语音提示模块，所述的语音提示模块发出垃圾桶已满的声音。

3.根据权利要求2所述的一种智能垃圾桶，其特征在于所述的高度检测模块包括红外光电对管发射管和红外光电对管接收管，所述的红外光电对管发射管和所述的红外光电对管接收管分别安装于所述的桶体相对的两侧。

4.根据权利要求1所述的一种智能垃圾桶，其特征在于所述的智能控制系统还包括无线发射模块和用于清洁人员携带的无线接收终端，所述的无线发射模块与所述的控制模块连接，所述的无线发射模块与所述的无线接收终端之间通过无线网络进行通讯，当垃圾桶已满时，所述的控制模块驱动所述的无线发射模块，所述的无线发射模块向所述的无线接收终端发送该垃圾桶已满的信息。

5.根据权利要求1所述的一种智能垃圾桶，其特征在于所述的超声波测距传感器组由三个超声波测距传感器组成，三个超声波测距传感器安装在所述的桶体的四分之三高度处，两个超声波测距传感器分布在半圆直径的两端，另一个超声波测距传感器分布在与半圆直径相垂直的半径最外端。

6.一种权利要求1所述的智能垃圾桶的控制方法，其特征在于包括以下步骤：

①开启超声波测距传感器组中的三个超声波测距传感器，三个超声波测距传感器进入检测模式，检测有无物体接近垃圾桶；

②当三个超声波测距传感器检测到有物体接近垃圾桶时，三个超声波测距传感器实时测量其与物体的距离并将测得的距离传输到控制模块中，三个距离分别记为S1、S2和S3，控制模块计算得到S1、S2和S3的平均值，记为S；

③控制模块判断S1、S2、S3是否有一个以上呈减小趋势，如果有，则判断S是否小于30cm；

④当S小于30cm时，控制模块开始计时，如果S小于30cm的时间持续2s以上，则开启红外传感器，红外传感器进入工作状态；

⑤红外传感器对物体进行检测，如果判定为人体，则将该信息发送到控制模块中，控制模块驱动舵机将桶盖打开；

所述的智能垃圾桶的桶体高度的十分之九处设置有高度检测模块，所述的高度检测模块实时检测垃圾桶内的垃圾高度并将该信息传输给控制模块，当垃圾高度达到桶体高度的十分之九处时，表示垃圾已满，此时，红外传感器对物体进行检测，如果判定为人体，控制模块不驱动舵机，控制模块驱动语音提示模块发出垃圾已满的提示音和驱动指示灯显示模块发光。