CN108502417A - 一种多功能智能垃圾桶 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能智能垃圾桶，其包括外桶、内桶、垃圾袋撑开与合口装置和智能控制器，所述内桶套装在外桶的内部，所述垃圾袋撑开与合口装置包括抓取装置和开合机构，所述开合机构包括两根相互平行的推杆和推杆驱动机构，每根推杆的两端分别与内桶的前后壁的上沿相对应，所述抓取装置包括真空泵和多个吸盘，多个吸盘分布安装在两根推杆的相对面上并通过柔性气管与真空泵连接。本发明在垃圾桶内设置了由智能控制器控制的垃圾袋撑开与合口装置，实现了垃圾袋撑开与合口的自动化，不仅使垃圾袋的更换和封口都变得方便、快捷，而且用户不用直接接触垃圾，极大地提高了用户的生活品质。该垃圾桶制造成本较低，适于推广应用。

Description

一种多功能智能垃圾桶

技术领域

本发明涉及一种具有自动套袋、封口、检漏、检重和提醒功能的智能垃圾桶，属于垃圾的收集技术领域。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高和对高生活品质的不断追求，智能家居行业得到了迅猛发展。垃圾桶作为人类生活中不可或缺的物品也受到了越来越多的关注。传统的垃圾桶功能单一，往往存在着以下几个方面的问题：需要手工更换垃圾袋，使用非常不方便；垃圾装满后不能提醒用户及时清理，容易造成垃圾超量，进而导致垃圾外溢或撑破垃圾袋，给室内环境造成污染；垃圾袋封口困难，扔垃圾不方便；无液体垃圾泄漏提醒功能，容易造成液体垃圾的大量泄漏，增加垃圾桶的清洗难度。对于追求高品质生活的人们来说，这种普通垃圾桶已经不能满足使用要求。

目前，市面上已经出现了一些智能垃圾桶，但现有的智能垃圾桶成本过高，而且功能仍然比较单一，不能自动更换垃圾袋，也不能实现自动封装，实用性较差，因此有必要加以改进。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种多功能智能垃圾桶，以实现垃圾袋撑开与合口的自动化，提高使用者的生活品质。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种多功能智能垃圾桶，构成中包括带有桶盖的外桶、内桶、垃圾袋撑开与合口装置和智能控制器，所述内桶套装在外桶的内部，所述垃圾袋撑开与合口装置包括抓取装置和开合机构，所述开合机构包括两根相互平行的推杆和推杆驱动机构，每根推杆的两端分别与内桶的前后壁的上沿相对应，所述抓取装置包括真空泵和多个吸盘，所述真空泵固定在内桶上，多个吸盘分布安装在两根推杆的相对面上并通过柔性气管与真空泵连接。

上述多功能智能垃圾桶，所述推杆驱动机构包括步进电机、两条皮带、四个皮带轮、两个大齿轮和两个小齿轮，四个皮带轮分别安装在内桶上部的四个角处，一条皮带绕在前部的两个皮带轮上，另一条皮带绕在后部的两个皮带轮上，两个大齿轮分别与左侧或右侧的两个皮带轮同轴连接，两个小齿轮同轴固定在同一齿轮传动轴上并分别与两个大齿轮啮合，所述步进电机通过支架固定在内桶上，步进电机的输出轴与一个皮带轮同轴连接,一根推杆的两端分别与两条皮带的上皮带固结，另一根根推杆的两端分别与两条皮带的下皮带固结。

上述多功能智能垃圾桶，构成中还包括热封装置，所述热封装置包括两个热封板，二者分别固定在两根推杆的相对面上。

上述多功能智能垃圾桶，所述内桶的下部设有底座，所述底座的中部设有垃圾袋盒，所述垃圾袋盒的下部设有垃圾袋盒盖，上部设有条形的垃圾袋出口，在内桶的底板上设有与垃圾袋盒的垃圾袋出口相对应的狭缝。

上述多功能智能垃圾桶，构成中还包括垃圾袋固定装置，所述垃圾袋固定装置包括四个卡紧单元，其中两个卡紧单元分别安装在内桶左侧壁上沿内侧的前部和后部，另外两个卡紧单元分别安装在内桶右侧壁上沿内侧的前部和后部，每个卡紧单元包括卡钩、扭簧和与内桶的前后壁垂直的卡轴，所述卡钩的中部通过卡轴与内桶的侧壁转动连接，下部与邻近的推杆相对应，所述扭簧安装在卡轴上，扭簧的两端分别作用在卡钩和内桶的侧壁上。

上述多功能智能垃圾桶，所述智能控制器包括单片机、液晶显示器、步进电机驱动模块、撑开按钮、封口按钮、真空泵继电器、热封继电器、两个三极管和两个耦合电阻，所述液晶显示器与单片机的通信接口连接，所述步进电机驱动模块的输入端接单片机，输出端接步进电机，第一三极管与真空泵继电器的控制线圈串联连接后接电源电压，第一三极管的基极经第一耦合电阻接单片机输出端口，所述真空泵继电器的常开触点控制真空泵，第二三极管与热封继电器的控制线圈串联连接后接电源电压，第二三极管的基极经第二耦合电阻接单片机输出端口，所述热封继电器的常开触点控制热封板电源，所述撑开按钮和封口按钮的一端接电源正极，另一端设有下拉电阻并分别接单片机的不同输入端口。

上述多功能智能垃圾桶，构成中还包括称重传感器和温湿度传感器，所述称重传感器安装在外桶底板中部的凹槽内并与内桶的底座相对应，所述温湿度传感器安装在内桶的底板上部，称重传感器和温湿度传感器的信号输出端接单片机的不同输入端口。

上述多功能智能垃圾桶，构成中还包括报警装置，所述报警装置包括移动通信模块、报警器、第三三极管和第三耦合电阻，第三三极管与报警器串联连接后接电源电压，第三三极管的基极经第三耦合电阻接单片机输出端口，所述移动通信模块与单片机的通信接口连接并通过无线方式向用户的手机发送报警信息。

上述多功能智能垃圾桶，所述皮带轮和皮带位于内桶前壁和后壁上的横向长槽内。

上述多功能智能垃圾桶，所述液晶显示器嵌装在外桶前侧面上。

本发明在垃圾桶内设置了由智能控制器控制的垃圾袋撑开与合口装置，实现了垃圾袋撑开与合口的自动化，不仅使垃圾袋的更换和封口都变得方便、快捷，而且用户不用直接接触垃圾，极大地提高了用户的生活品质。该垃圾桶制造成本较低，适于推广应用。

本发明具有完善的报警功能，可在垃圾重量达到一定值时自动发出报警信息，提示用户及时进行清理，防止垃圾超量后外溢或撑破垃圾袋，也可及时发现渗漏现象，防止液体垃圾大量泄漏。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的整体外观轴测图；

图2是本发明隐藏外桶后的内部整体示意图；

图3是底座的结构示意图,其中，图3（a）为底座轴测图；图3（b）为底座仰视图；

图4是抓取装置的结构示意图；

图5是开合机构的结构示意图；

图6是垃圾袋固定装置的局部示意图；

图7是热封装置的局部示意图；

图8是外桶的剖视图；

图9是本发明底部结构图；

图10是推杆与皮带的连接示意图；

图11是大齿轮与小齿轮的连接示意图；

图12是本发明的电原理图。

图中标记如下：1、外桶，2、内桶，3、底座，4、抓取装置，5、开合机构，6、垃圾袋固定装置，7、热封装置，8、桶盖，9、销钉，10、控制电路板，11、垃圾袋盒，12、垃圾袋盒盖，13、桶底固定螺钉，14、真空泵，15、气管，16、吸盘，17、二分头，18、电路板固定螺钉，19、皮带轮，20、皮带，21、轮轴，22、大齿轮，23、小齿轮，24、齿轮传动轴，25、推杆，26、电机固定螺栓，27、电机固定螺母，28、卡钩，29、扭簧，30、卡轴，31、热封板螺钉，32、热封板，M、步进电机，U1、单片机，U2、步进电机驱动模块，XS、液晶显示器，GSM、移动通信模块，CZ、称重模块，WS、温湿度传感器，K1、撑开按钮，K2、封口按钮，CZ、称重传感器，WS、温湿度传感器，J1、真空泵继电器，J2、热封继电器，BJ、报警器，D1、第一续流二极管，D2、第二续流二极管，Q1、第一三极管，Q2、第二三极管， Q3、第三三极管，R1、第一耦合电阻，R2、第二耦合电阻，R3、第三耦合电阻，R4、第一下拉电阻，R5、第二下拉电阻。

具体实施方式

本发明提供了一种智能垃圾桶，这种垃圾桶可以实现垃圾袋的自动撑袋、自动封口，并实时监测垃圾桶内垃圾的重量以及温湿度数据，防止垃圾撑破垃圾袋或出现液体泄漏，当垃圾重量超过设定值或有液体泄漏时会自动报警并发短信提醒。

参看图1～图12，本发明主要包括外桶1、内桶2、底座3、抓取装置4、开合机构5、垃圾袋固定装置6和热封装置7，内桶2装在外桶1内，底座3上。内桶2与底座3通过桶底固定螺钉13连接，内桶2上部的开合机构5和侧面的抓取装置4配合可实现垃圾袋的自动套袋功能，开合机构5、抓取装置4和热封装置7可实现垃圾袋的自动封口功能。同时通过称重传感器CZ、温湿度传感器WS实时采集重量、湿度、温度信息，经控制电路板10（上部焊接单片机U1等元器件）处理符合报警条件时自动发送短信到用户手机。

图中显示，外桶1的底部中间开有一圆形凹槽，凹槽深度为称重传感器CZ高度的一半，圆形的称重传感器CZ恰好置于该凹槽内，保证称重传感器CZ不会移动而损失精度，同时称重传感器CZ上表面与垃圾桶底座3下表面直接接触，确保垃圾称重的准确性。称重传感器CZ通过与控制电路板10连接来检测垃圾桶内部垃圾的实时重量。控制电路板10通过四个电路板固定螺钉18固定在外桶1的左内侧面上，同与控制电路板10相连的液晶显示器XS内嵌于外桶1正前方中心偏上的位置，来显示垃圾桶内的温湿度和垃圾重量的实时数据。外桶1的顶部正后方边沿处有两个轴销孔，桶盖8与外桶1顶部边沿对应处也有相应的两个销轴孔，两个销钉9分别穿过左右两侧的两个销轴孔来将桶盖8与外桶1相连。

图中显示，内桶2上端四周侧面均开有矩形方槽，前后两槽为皮带20和皮带轮19的安装位置，内桶上部前后槽的左右两外端面均凸出一块带轴孔的小板，轮轴21穿过各自位置的小块轴孔与皮带轮19相连。共四个皮带轮19，三根轮轴21，其中一个皮带轮19与步进电机M的输出轴相连。左右两侧的矩形方槽是气管15的进出位置，柔性气管15随推杆25移动时可通过方槽自由移动。两侧方槽的上方横梁处各有两个垃圾袋固定装置6，用于固定撑开的垃圾袋。内桶2底部中央位置开有一条前后延伸的狭缝，该狭缝与底座3上的细长垃圾袋出口相对应，垃圾袋从此处抽出。内桶2底部开有四个孔，由四个桶底固定螺钉13与正下方的底座3对齐旋合拧紧。内桶2底部一角装有温湿度传感器WS，用于检测垃圾袋与内桶2夹层之间的湿度，从而确定垃圾袋是否破损漏液或者袋内湿度过大。

图中显示，底座3的外壳上顶面四个角的连接板分别开有圆孔并通过桶底固定螺钉13固定在内桶2正下方，实现底座与内桶的连接。垃圾袋盒11呈半圆盒状，位于底座3中间，和底座外壳是一体，盒顶开有矩形槽，该槽作为垃圾袋出口，与内桶底部中间的狭缝相对并贴合，以便用户向上抽出垃圾袋。垃圾袋盒盖12安装在垃圾袋盒11正下方并通过卡扣与底座外壳进行连接，保证垃圾袋盒11的封闭。

图中显示，抓取装置4包括两个真空泵14、四根气管15、四个吸盘16和两个二分头17。两个真空泵14分别卡紧在内桶2外后侧面与外桶1内侧面之间，左右两侧各一个，每个真空泵14通过一个二分头连接两根气管15，左侧两根气管15通过外桶1左侧内壁与内桶2左侧外壁间的空隙穿过内桶2左侧上方矩形方槽进入内桶2内部，右侧两根气管15通过外桶1右侧内壁与内桶2右侧外壁间的空隙，从齿轮传动轴24下方穿过内桶2右侧上方矩形方槽进入内桶2内部，左侧两根气管15的末端穿过左侧推杆25杆体上的圆孔分别插入左侧两个吸盘16当中 ，右侧两根气管15的末端穿过右侧推杆25杆体上的圆孔分别插入到右侧两个吸盘16当中。真空泵形成负压时，吸盘16可产生吸引力吸起垃圾袋，随着推杆25的移动而拖动垃圾袋张开或闭合，从而完成撑袋或闭袋动作。

图中显示，开合机构5安装于内桶2上部，包括步进电机M、电机固定螺栓26、电机固定螺母27、轮轴21、皮带轮19、皮带20、大齿轮22、小齿轮23、齿轮传动轴24和推杆25。步进电机M通过电机固定螺栓26装在步进电机架上，并与电机固定螺母27旋合拧紧。步进电机轴与一个皮带轮19相连，内桶2前槽两端和后槽右后方分别有轮轴21穿过各自位置凸出板的轴孔与皮带轮19相连，每个槽两端都有一对皮带轮19，每对皮带轮19上分别绕有一条皮带20，两条皮带20分别置于槽里，右侧的两个轮轴21外侧分别连接了一个相同的大齿轮22，每个大齿轮22分别与一个小齿轮23啮合，两个小齿轮23以一根齿轮传动轴24相连，内桶2右侧面槽两侧设有一对轴架，齿轮传动轴24穿过两个轴架置于内桶2右侧，轴架将齿轮传动轴24架起固定以确定位置，两对齿轮恰好啮合，皮带20上固结了两根推杆25，左推杆25通过左推杆上方向外延伸的突起与上皮带固结，右推杆通过右推杆下方向外延伸的突起与下皮带固结，步进电机M带动一条皮带20转动，两条皮带20通过齿轮啮合可实现同步转动，两侧推杆25与皮带20的连接位置不同，左侧推杆25上端面凸出与皮带20固结，右侧推杆25下端面凸出与皮带20固结，可以实现左右两推杆25运动方向相反。采用步进电机带动，步进电机正或反转，左右两推杆25相背或相向移动，配合上述抓取装置4，从而实现垃圾袋的撑开或闭合过程。

图中显示，垃圾袋固定装置6包括卡钩28、扭簧29和卡轴30，安装在内桶2上部左右两侧的横梁上。每侧各两个，卡钩28中部有轴孔，扭簧29与轴孔同轴心，卡轴30穿过轴心装在内桶2内侧的左右方槽上。在卡钩28下部无压力时由于扭簧29的弹力处于扬起状态，当推杆25运动到左右边侧时压下卡钩28下部，卡钩28以卡轴30为轴心旋转角度，上部压下，将垃圾袋压紧，实现对撑开口后的垃圾袋的固定。相反，当推杆25向相反方向移动时，由于卡钩28下部被松开，卡钩28恢复原来位置而张开，垃圾袋松开。

图中显示，热封装置7由热封板32和热封板固定螺钉31组成。左侧热封板32通过热封板固定螺钉31和左侧推杆25连接，左侧热封板的加热面朝右且与左侧推杆的右侧平面平行，右侧热封板和左侧热封板对称安装。两个热封板32随着推杆25相向运动，当两个热封板32与垃圾袋接触时，电阻材质的热封板加热，将塑料垃圾袋熔融封口。在两个推杆25的上表面与热封板32固定位置上下相对的位置分别打有两个圆柱孔来扩散热封板热封垃圾袋时产生的热量。

本发明的使用过程如下：

取出内桶2，打开与内桶2连接的底座3下方的垃圾袋盒盖12，将成卷的垃圾袋放置在垃圾袋盒11中，装好内桶2。从内桶2里面抽出垃圾袋，智能控制器加电，然后按下撑开按钮K1，单片机U1输出指令给真空泵继电器J1（继电器线圈通电，常开触点闭合，真空泵通电）和步进电机驱动模块U2（驱动步进电机正转），抓取装置4和开合机构5同时启动，实现自动套袋功能。抓取装置4将垃圾袋吸紧同时步进电机M带动开合机构5拖动推杆25相背运动，垃圾袋被撑开，此时推杆25压下垃圾袋固定装置6中的卡钩28，卡钩28放下将垃圾袋压紧。此时，智能控制器开始工作，温湿度传感器WS自动检测当前垃圾桶内的温湿度值，称重传感器CZ自动去毛坯检测桶内垃圾的重量值，并实时显示在液晶显示器XS上。当检测到桶内垃圾重量达到设定值或湿度超过预设值时，控制电路板10触发报警装置，板子上的报警器（蜂鸣器）发出声响同时通过板子上的GSM芯片自动发短信给预设用户手机。当用户按下按键封口按钮K2时，单片机输出指令给两个继电器（真空泵继电器J1和热封继电器J2，继电器线圈通电，常开触点闭合，真空泵和热封板同时通电）和步进电机驱动器（驱动步进电机反转），抓取装置4、开合机构5和热封装置7同时启动，实现自动封口功能。步进电机反向运动，同时推杆25离开卡钩28，卡钩28松开使得垃圾袋收拢，热封装置7通电加热，将垃圾袋封口。当用户取走垃圾后，抽出下一个垃圾袋，进入下一个循环。

在本发明中，单片机U1优选STC89C52RC，移动通信模块GSM优选GA6mini芯片，步进电机驱动模块U2优选ULN2003D，称重传感器优选HX711AD芯片5kg模块，温湿度传感器优选DHT11模块，液晶显示器优选LCD1602显示屏。

本发明兼有自动套袋、自动封口、自动检测温湿度、自动检测重量及短信提醒功能。解决了传统垃圾桶无法自动套袋、自动打包和自动检测并提醒的问题。在本垃圾桶的使用过程中，用户不用直接接触垃圾，环保卫生。本发明是更加现代化、人性化的智能垃圾桶，可极大地提高人们的生活质量。

Claims (10)

1.一种多功能智能垃圾桶，其特征在于，构成中包括带有桶盖（8）的外桶（1）、内桶（2）、垃圾袋撑开与合口装置和智能控制器，所述内桶（2）套装在外桶（1）的内部，所述垃圾袋撑开与合口装置包括抓取装置（4）和开合机构（5），所述开合机构（5）包括两根相互平行的推杆（25）和推杆驱动机构，每根推杆（25）的两端分别与内桶（2）的前后壁的上沿相对应，所述抓取装置（4）包括真空泵（14）和多个吸盘（16），所述真空泵（14）固定在内桶（2）上，多个吸盘（16）分布安装在两根推杆（25）的相对面上并通过柔性气管（15）与真空泵（14）连接。

2.根据权利要求1所述的多功能智能垃圾桶，其特征在于，所述推杆驱动机构包括步进电机（M）、两条皮带（20）、四个皮带轮（19）、两个大齿轮（22）和两个小齿轮（23），四个皮带轮（19）分别安装在内桶（2）上部的四个角处，一条皮带（20）绕在前部的两个皮带轮（19）上，另一条皮带（20）绕在后部的两个皮带轮（19）上，两个大齿轮（22）分别与左侧或右侧的两个皮带轮（19）同轴连接，两个小齿轮（23）同轴固定在同一齿轮传动轴（24）上并分别与两个大齿轮（22）啮合，所述步进电机（M）通过支架固定在内桶（2）上，步进电机（M）的输出轴与一个皮带轮（19）同轴连接,一根推杆（25）的两端分别与两条皮带（20）的上皮带固结，另一根根推杆（25）的两端分别与两条皮带（20）的下皮带固结。

3.根据权利要求1或2所述的多功能智能垃圾桶，其特征在于，构成中还包括热封装置（7），所述热封装置（7）包括两个热封板（32），二者分别固定在两根推杆（25）的相对面上。

4.根据权利要求3所述的多功能智能垃圾桶，其特征在于，所述内桶（2）的下部设有底座（3），所述底座（3）的中部设有垃圾袋盒（11），所述垃圾袋盒（11）的下部设有垃圾袋盒盖（12），上部设有条形的垃圾袋出口，在内桶（2）的底板上设有与垃圾袋盒（11）的垃圾袋出口相对应的狭缝。

5.根据权利要求4所述的多功能智能垃圾桶，其特征在于，构成中还包括垃圾袋固定装置（6），所述垃圾袋固定装置（6）包括四个卡紧单元，其中两个卡紧单元分别安装在内桶（2）左侧壁上沿内侧的前部和后部，另外两个卡紧单元分别安装在内桶（2）右侧壁上沿内侧的前部和后部，每个卡紧单元包括卡钩（28）、扭簧（29）和与内桶（2）的前后壁垂直的卡轴（30），所述卡钩（28）的中部通过卡轴（30）与内桶（2）的侧壁转动连接，下部与邻近的推杆（25）相对应，所述扭簧（29）安装在卡轴（30）上，扭簧（29）的两端分别作用在卡钩（28）和内桶（2）的侧壁上。

6.根据权利要求5所述的多功能智能垃圾桶，其特征在于，所述智能控制器包括单片机（U1）、液晶显示器（XS）、步进电机驱动模块（U2）、撑开按钮（K1）、封口按钮（K2）、真空泵继电器（J1）、热封继电器（J2）、两个三极管和两个耦合电阻，所述液晶显示器（XS）与单片机（U1）的通信接口连接，所述步进电机驱动模块（U2）的输入端接单片机（U1），输出端接步进电机（M），第一三极管（Q1）与真空泵继电器（J1）的控制线圈串联连接后接电源电压，第一三极管（Q1）的基极经第一耦合电阻（R1）接单片机（U1）输出端口，所述真空泵继电器（J1）的常开触点控制真空泵（14），第二三极管（Q2）与热封继电器（J2）的控制线圈串联连接后接电源电压，第二三极管（Q2）的基极经第二耦合电阻（R2）接单片机（U1）输出端口，所述热封继电器（J2）的常开触点控制热封板（32）电源，所述撑开按钮（K1）和封口按钮（K2）的一端接电源正极，另一端设有下拉电阻并分别接单片机（U1）的不同输入端口。

7.根据权利要求6所述的多功能智能垃圾桶，其特征在于，构成中还包括称重传感器（CZ）和温湿度传感器（WS），所述称重传感器（CZ）安装在外桶（1）底板中部的凹槽内并与内桶（2）的底座（3）相对应，所述温湿度传感器（WS）安装在内桶（2）的底板上部，称重传感器（CZ）和温湿度传感器（WS）的信号输出端接单片机（U1）的不同输入端口。

8.根据权利要求7所述的多功能智能垃圾桶，其特征在于，构成中还包括报警装置，所述报警装置包括移动通信模块（GSM）、报警器（BJ）、第三三极管（Q3）和第三耦合电阻（R3），第三三极管（Q3）与报警器（BJ）串联连接后接电源电压，第三三极管（Q3）的基极经第三耦合电阻（R3）接单片机（U1）输出端口，所述移动通信模块（GSM）与单片机（U1）的通信接口连接并通过无线方式向用户的手机发送报警信息。

9.根据权利要求8所述的多功能智能垃圾桶，其特征在于，所述皮带轮（19）和皮带（20）位于内桶（2）前壁和后壁上的横向长槽内。

10.根据权利要求9所述的多功能智能垃圾桶，其特征在于，所述液晶显示器（XS）嵌装在外桶（1）前侧面上。