CN110015521A - 一种智能垃圾分类回收箱 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能垃圾分类回收箱，涉及智能垃圾分类领域。针对现有技术中的垃圾分类不准确、操作繁复的问题。提出主副垃圾桶结合机械手同时完成分类的技术，并将分类结果与扣减金额挂钩计算。既能方便用户操作也有利于提高垃圾投放的积极性。整体设计紧凑，占用空间较小，尤其适用于小型化的垃圾站以及居民小区。

Description

一种智能垃圾分类回收箱
技术领域
本发明涉及智能垃圾分类领域，尤其涉及一种智能垃圾分类回收箱。
背景技术
垃圾分类有利于环保工作，一般生活垃圾主要可以分类为纸质回收物、塑料回收物、玻璃回收物、金属回收物和非回收物。虽然很多生活区都设有分类垃圾桶，但是需要人工进行分类，准确性低，积极性也低。
有的公开技术具有自动分类功能，但是占地较大，不适合配置在生活小区。而且工序复杂，老年人不会操作，激励机制与奖励获取途径繁复，不能有效提高投放垃圾的积极性。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明目的在于提供一种智能垃圾分类回收箱，使用户操作更加方便，提高垃圾投放的积极性。
本发明所述的一种智能垃圾分类回收箱，箱体包括至少一个主垃圾桶、一个以上设置在主垃圾桶旁的副垃圾桶，还包括至少一个设置在箱体外侧的机械手，所述的箱体内设有控制电路，所述的主垃圾桶和副垃圾桶桶口位置分别设有用于封闭或释放桶口的箱门，所述的箱体设有交互面板用于获取用户信息并传输至控制电路；所述的机械手还包括视像模块和重量模块，所述的视像模块用于获取垃圾的图像信息传输至控制电路，所述的重量模块用于获取垃圾的重量信息传输至控制电路；所述的控制电路分别与机械手、箱门、交互面板电性连接；所述的控制电路还设有通讯模块，所述通讯模块用于与支付平台连接。
本发明所述的一种智能垃圾分类回收箱，其优点在于，用户只需将垃圾直接投放至主垃圾桶的箱门上，控制电路就会自动控制机械手依据图像进行分类操作，并且准确获取所有分类垃圾的重量。可回收的垃圾都被分类投入到对应的副垃圾桶内，可回收的垃圾越多则其环保贡献越大，可获得支付平台更多优惠激励，有利于用户提高垃圾投放积极性，提高环境卫生。而且用户只需进行两步：1、投放；2、输入用户信息，其他过程完全自动完成，非常方便。
优选地，所述的控制电路根据图像信息生成分类信息，根据分类信息控制机械手将垃圾分类投放至指定的副垃圾桶，根据分类信息和重量信息生成扣减金额，将用户信息和扣减金额传输至支付平台。
优选地，所述的控制电路至少包括：主控单元：通过交互面板获取用户信息、通过视像模块获取垃圾的图像信息，根据图像信息生成分类信息，根据分类信息控制驱动单元对机械手驱动控制进行分类投放，并在机械手抓起垃圾的时候通过重量模块获取重量信息；根据分类信息和重量信息生成扣减金额；完成分类投放后将用户信息和扣减金额传输至支付平台；箱门单元：受主控单元控制，用于驱动主垃圾桶或副垃圾桶对应的箱门开启或关闭；驱动单元：受主控单元控制，用于驱动机械手抓起或投放垃圾；通讯单元：受主控单元控制，用于将主控单元要发送的信息传输至支付平台。
优选地，所述的交互面板设有NFC芯片，所述NFC芯片与主控单元电连接。
优选地，所述的副垃圾桶为四个，分别紧密围绕在主垃圾桶四周布置；所述的交互面板设置在其一副垃圾桶的外侧面；所述的机械手为两个，分别设置在箱体相对的两侧。设置合理，紧凑布置适合小型化空间，可用于小型垃圾站以及居民小区。
优选地，所述的箱体相对两侧分别设有一安装台，所述的机械手分别设置在一安装台的上端。机械手可直接固定安装在地面，也可以安装在安装台上，根据不同型号的机械手可以进行不同变化，更加灵活。设置安装台可适用于臂长较短的机械手，设置在地面适用于臂长较长的机械手。
优选地，所述的控制电路包括控制程序，所述控制程序实现以下步骤：S1、初始化控制电路，并使控制电路处于待机状态，关闭机械手供电；S2、当交互面板有信息输入时将控制电路从待机状态唤醒，通过交互面板获取用户信息，对机械手供电；S3、通过视像模块获取主垃圾桶上方图像，判断是否有垃圾，没有垃圾则等待一定时间后跳转至步骤S1，有垃圾则判断是否需要破袋；需要破袋则控制机械手进行破袋处理并进行步骤S4，无需破袋则直接进行步骤S4；S4、获取垃圾的图像信息，对图像信息进行单件化图像处理得到一件垃圾对应的图像元素；S5、根据图像元素得到对应的垃圾分类，生成分类信息；若分类信息生成失败则跳转至步骤S7，成功则进入步骤S6；S6、根据分类信息控制机械手将该件垃圾投放至指定的副垃圾桶内，投放时控制对应的副垃圾桶打开箱门，且获取该件垃圾的重量信息；该件垃圾投放完毕后跳转至步骤S4；S7、打开主垃圾桶的箱门使主垃圾桶箱门上方的所有垃圾进入主垃圾桶内，然后将所有的分类信息和重量信息归总计算出扣减金额，将扣减金额和用户信息发送至支付平台；跳转至步骤S1。
优选地，所述步骤S5若分类信息生成失败后控制机械手拨动主垃圾桶上方的垃圾，累计拨动次数，若拨动次数超过阈值则跳转至步骤S7，若拨动次数未超过阈值则跳转至步骤S4；若分类成功则将拨动次数置零并进入步骤S6。
附图说明
图1是本发明所述智能垃圾分类回收箱的结构示意图；
图2是本发明所述智能垃圾分类回收箱的控制电路图；
图3是所述主垃圾桶的箱门实施例一结构示意图；
图4是所述主垃圾桶的箱门实施例二结构示意图；
图5是所述副垃圾桶的箱门实施例结构示意图；
图6是所述控制程序的流程图之一；
图7是所述控制程序的流程图之二。
附图标记：11-主垃圾桶、12-副垃圾桶、13-安装台、14-交互面板；20-机械手、21-视像模块、22-重量模块。
具体实施方式
如图1所示，本发明所述的一种智能垃圾分类回收箱，主要有箱体和设置在箱体相对两侧的安装台13组成。箱体包括一个矩形的主垃圾桶11和四个紧密围绕在主垃圾桶11四面的副垃圾桶12，主垃圾桶11和四个副垃圾桶12的桶口位置均设有箱门用于封闭或释放桶口。在其中一个副垃圾桶12面向用户的侧面设有交互面板14。每个安装台13上端分别固定设置一机械手20，所述机械手20上设置视像模块21和重量模块22，分别用于获取垃圾的图像信息和抓起垃圾的重量信息。两机械手20的工作区域均涵盖主垃圾桶11和所有副垃圾桶12的上方。四个副垃圾桶12可以分别定义为存放纸质回收物、塑料回收物、玻璃回收物和金属回收物，所述的主垃圾桶11可以定义为存放非回收物。
箱体内还设有控制电路分别与机械手20、箱门、交互面板14电性连接，所述的控制电路至少包括主控单元、箱门单元、驱动单元和通讯单元，如图2所示。
所述的主控单元：通过交互面板14获取用户信息、通过视像模块21获取垃圾的图像信息，根据图像信息生成分类信息，根据分类信息控制驱动单元对机械手20驱动控制进行分类投放，并在机械手20抓起垃圾的时候通过重量模块22获取重量信息。根据分类信息和重量信息生成扣减金额，完成分类投放后将用户信息和扣减金额传输至支付平台。所述的支付平台可以为现有技术中的所有支持电子支付的电子平台，如支付宝、微信等。其中支付宝具有生活缴费功能，可以缴纳水电燃气费，尤其适配。
所述的箱门单元：受主控单元控制，用于驱动主垃圾桶11或副垃圾桶12对应的箱门开启或关闭。箱门的开/关可由电机完成，箱门的驱动方式为现有技术。箱门的结构可如图3、4、5所示，根据实际需要选择合适的箱门结构和驱动方式，为本领域技术人员的公知常识。
所述的驱动单元：受主控单元控制，用于驱动机械手20抓起或投放垃圾；机械手20的驱动方式为现有技术，本发明不对机械手20的控制技术进行改进。在驱动单元的控制下，机械手20可以抓起在主垃圾桶11上方的垃圾，逐件根据分类投进对应的副垃圾桶12内。
所述的通讯单元：受主控单元控制，用于将主控单元要发送的信息传输至支付平台。
分类信息和重量信息生成的扣减金额可以根据环保需求实时调整，回收类别和回收量的计算权重可实时修改，如金属回收物每百克等额扣减n元、纸质回收物每百克等额扣减m元等。若某一用户在一定时间内投放垃圾得到扣减金额N，则下一次在支付平台缴纳水电费的时候会自动扣除N元，大大激励了用户投放垃圾的积极性。
其中用户信息可以包括楼单元号、门牌号或户主手机号等具有唯一识别作用的信息。在实际应用中，每户只需一人进行实名注册，其家庭所有成员每次投放垃圾时只需在交互面板14中输入相应楼单元号及门牌号或户主手机号等，即可实现累计积费，方便老年人操作。
用户在投放垃圾的时候，只需要将垃圾放置在主垃圾桶11上方。正常情况下，主垃圾桶11和副垃圾桶12的箱门都是封闭的，所以垃圾是承托在主垃圾桶11箱门上。用户只需在交互面板14输入用户信息，后续工作全部有本发明所述的智能垃圾分类回收箱完成。
所述的控制电路包括控制程序，所述控制程序实现以下步骤，流程如图6所示：
S1、初始化控制电路，并使控制电路处于待机状态，关闭机械手20供电。目的在于最大限度节省能量。
S2、当交互面板14有信息输入时将控制电路从待机状态唤醒，通过交互面板14获取用户信息，对机械手20供电。
S3、通过视像模块21获取主垃圾桶11上方图像，判断是否有垃圾，没有垃圾则等待一定时间后跳转至步骤S1，有垃圾则判断是否需要破袋；需要破袋则控制机械手20进行破袋处理并进行步骤S4，无需破袋则直接进行步骤S4。所述一定时间可以为1分钟或半分钟等，适合老年人输入速度较慢，也避免长时间处于等待状态耗费能量。检测是否破袋可使分拣更加准确，避免用户投放零散垃圾时令控制电路进入破袋判断死循环。
S4、获取垃圾的图像信息，对图像信息进行单件化图像处理得到一件垃圾对应的图像元素。本步骤中的图像处理过程类似机场安检设备的图像处理，将多个物品叠加的图像通过智能识别分选出一件件独立的物品对应的图像元素，本发明使用的图像处理技术为现有技术。
S5、根据图像元素得到对应的垃圾分类，生成分类信息；若分类信息生成失败则跳转至步骤S7，成功则进入步骤S6。分类信息可以包括纸质回收物、塑料回收物、玻璃回收物和金属回收物的分类，一个分类对应一个指定的副垃圾桶12。若垃圾分类失败则证明已经在循环筛捡中完成可回收物的分类操作，则跳出本步骤所在的循环。
S6、根据分类信息控制机械手20将该件垃圾投放至指定的副垃圾桶12内，投放时控制对应的副垃圾桶12打开箱门，且获取该件垃圾的重量信息；该件垃圾投放完毕后跳转至步骤S4。所述的重量信息会根据对应的分类信息进行累计，供后续计算使用。步骤S4-S6是逐件筛捡垃圾的循环过程。
S7、打开主垃圾桶11的箱门使主垃圾桶11箱门上方的所有垃圾进入主垃圾桶11内，然后将所有的分类信息和重量信息归总计算出扣减金额，将扣减金额和用户信息发送至支付平台；跳转至步骤S1。筛捡垃圾的循环结束后，剩余的垃圾均为非回收物，归属主垃圾桶11存储。主垃圾桶11的箱门打开后就会使剩余的所有垃圾进入到主垃圾桶11内部，关上主垃圾桶11的箱门后就完成了垃圾的自动分类回收过程。跳转至步骤S1后恢复待机状态，降低能耗。
本发明的控制程序还可以进一步优化，如图7所示，所述步骤S5若分类信息生成失败后控制机械手20拨动主垃圾桶11上方的垃圾，累计拨动次数，若拨动次数超过阈值则跳转至步骤S7，若拨动次数未超过阈值则跳转至步骤S4；若分类成功则将拨动次数置零并进入步骤S6。有时候用户一次性投放的垃圾太多，经过多次筛捡分类后表层剩余的垃圾都是非回收物，则系统会误判已经完成筛捡，其实下层可能还有若干可以回收的垃圾。因此将步骤S5做进一步改进，基本能避免所述问题，拨动次数的阈值可根据实际情况设置，如设置为3次。
用户在投放垃圾的时候完全无需携带IC卡之类的身份标识物，也无需触碰垃圾经过的区域和部件，既方便也卫生，操作快捷。
再进一步改进，所述的交互面板14设有NFC芯片，所述NFC芯片与主控单元电连接。与手机或其他智能终端进行NFC通讯连接，可直接读取预存在智能终端上的用户信息。实现用户在投放垃圾的整个过程中完全零接触，得到更好的卫生条件。
对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种智能垃圾分类回收箱，箱体包括至少一个主垃圾桶(11)、一个以上设置在主垃圾桶(11)旁的副垃圾桶(12)，其特征在于，还包括至少一个设置在箱体外侧的机械手(20)，所述的箱体内设有控制电路，所述的主垃圾桶(11)和副垃圾桶(12)桶口位置分别设有用于封闭或释放桶口的箱门，所述的箱体设有交互面板(14)用于获取用户信息并传输至控制电路；所述的机械手(20)还包括视像模块(21)和重量模块(22)，所述的视像模块(21)用于获取垃圾的图像信息传输至控制电路，所述的重量模块(22)用于获取垃圾的重量信息传输至控制电路；所述的控制电路分别与机械手(20)、箱门、交互面板(14)电性连接；所述的控制电路还设有通讯模块，所述通讯模块用于与支付平台连接。
2.根据权利要求1所述智能垃圾分类回收箱，其特征在于，所述的控制电路根据图像信息生成分类信息，根据分类信息控制机械手(20)将垃圾分类投放至指定的副垃圾桶(12)，根据分类信息和重量信息生成扣减金额，将用户信息和扣减金额传输至支付平台。
3.根据权利要求2所述智能垃圾分类回收箱，其特征在于，所述的控制电路至少包括：
主控单元：通过交互面板(14)获取用户信息、通过视像模块(21)获取垃圾的图像信息，根据图像信息生成分类信息，根据分类信息控制驱动单元对机械手(20)驱动控制进行分类投放，并在机械手(20)抓起垃圾的时候通过重量模块(22)获取重量信息；根据分类信息和重量信息生成扣减金额；完成分类投放后将用户信息和扣减金额传输至支付平台；
箱门单元：受主控单元控制，用于驱动主垃圾桶(11)或副垃圾桶(12)对应的箱门开启或关闭；
驱动单元：受主控单元控制，用于驱动机械手(20)抓起或投放垃圾；
通讯单元：受主控单元控制，用于将主控单元要发送的信息传输至支付平台。
4.根据权利要求3所述智能垃圾分类回收箱，其特征在于，所述的交互面板(14)设有NFC芯片，所述NFC芯片与主控单元电连接。
5.根据权利要求1所述智能垃圾分类回收箱，其特征在于，所述的副垃圾桶(12)为四个，分别紧密围绕在主垃圾桶(11)四周布置；所述的交互面板(14)设置在其一副垃圾桶(12)的外侧面；所述的机械手(20)为两个，分别设置在箱体相对的两侧。
6.根据权利要求5所述智能垃圾分类回收箱，其特征在于，所述的箱体相对两侧分别设有一安装台(13)，所述的机械手(20)分别设置在一安装台(13)的上端。
7.根据权利要求1-6任一所述智能垃圾分类回收箱，其特征在于，所述的控制电路包括控制程序，所述控制程序实现以下步骤：
S1、初始化控制电路，并使控制电路处于待机状态，关闭机械手(20)供电；
S2、当交互面板(14)有信息输入时将控制电路从待机状态唤醒，通过交互面板(14)获取用户信息，对机械手(20)供电；
S3、通过视像模块(21)获取主垃圾桶(11)上方图像，判断是否有垃圾，没有垃圾则等待一定时间后跳转至步骤S1，有垃圾则判断是否需要破袋；需要破袋则控制机械手(20)进行破袋处理并进行步骤S4，无需破袋则直接进行步骤S4；
S4、获取垃圾的图像信息，对图像信息进行单件化图像处理得到一件垃圾对应的图像元素；
S5、根据图像元素得到对应的垃圾分类，生成分类信息；若分类信息生成失败则跳转至步骤S7，成功则进入步骤S6；
S6、根据分类信息控制机械手(20)将该件垃圾投放至指定的副垃圾桶(12)内，投放时控制对应的副垃圾桶(12)打开箱门，且获取该件垃圾的重量信息；该件垃圾投放完毕后跳转至步骤S4；
S7、打开主垃圾桶(11)的箱门使主垃圾桶(11)箱门上方的所有垃圾进入主垃圾桶(11)内，然后将所有的分类信息和重量信息归总计算出扣减金额，将扣减金额和用户信息发送至支付平台；跳转至步骤S1。
8.根据权利要求7所述智能垃圾分类回收箱，其特征在于，所述步骤S5若分类信息生成失败后控制机械手(20)拨动主垃圾桶(11)上方的垃圾，累计拨动次数，若拨动次数超过阈值则跳转至步骤S7，若拨动次数未超过阈值则跳转至步骤S4；若分类成功则将拨动次数置零并进入步骤S6。
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