CN110294235A - 一种垃圾识别分类机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种垃圾识别分类机器人，包括机器人本体及其控制系统，所述机器人本体包括所述机器人本体上部设置的投放装置和分类装置，及侧部设置的存储装置，所述投放装置与所述存储装置相连通；所述控制系统包括中央控制模块，识别模块，驱动模块及供电模块；所述中央控制模块与识别模块，驱动模块，供电模块相连接。通过本垃圾识别分类机器人，解决了目前垃圾分类投放有时间限制，投放点少，区域固定，人力成本高的问题。
Description
技术领域
本发明涉及垃圾分类技术领域，具体为一种垃圾识别分类机器人。
背景技术
随着人们生活水平的提高，各项消费的增加，垃圾产量和环境恶化日益加剧，垃圾分类已经变成一个社会问题，针对生活垃圾的分类也将纳入法律。随着垃圾分类条例的发布，以及全民垃圾分类意识的提高，人们已经可以对垃圾进行初步分类，但是仍然有一些垃圾会分类错误，导致垃圾分类指导人员工作量大，工作效率低，并且目前垃圾分类投放有时间限制，投放点少，区域固定，人力成本高，针对这些问题，设计一款垃圾识别分类机器人代替人工指导是十分有必要的。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种垃圾识别分类机器人，以解决现有技术中的垃圾分类投放时比较困难的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种垃圾识别分类机器人，包括机器人本体及其控制系统，所述机器人本体包括所述机器人本体上部设置的投放装置和分类装置，及侧部设置的存储装置，所述投放装置与所述存储装置相连通；
所述投放装置包括滚动平铺机构，旋转机构及围挡机构；
所述分类装置包括X轴运动系统，Y轴运动系统，Z轴运动系统及抓取机构；
所述存储装置包括垃圾存储箱，存放量感应装置，烟雾感应装置，以及位于机器人本体上用于存储箱进出的开门机构；
所述控制系统包括中央控制模块，识别模块，驱动模块及供电模块；所述中央控制模块与识别模块，驱动模块，供电模块相连接。
进一步地，所述平铺机构包括固定于角架上的平铺机构电机，与平铺机构电机连接的主动齿轮和与主动齿轮连接的齿条，还包括位于齿条上的从动齿轮及与动齿轮连接的平铺杆。
进一步地，所述旋转机构包括支撑架、位于支撑架上的旋转主杆及支撑架内的驱动电机。
进一步地，所述X轴运动系统包括固定于X轴角架上的X轴驱动电机，与X轴驱动电机连接的X轴滚珠丝杠，所述X轴滚珠丝杠固定于X轴支撑架上，实现位于滚珠丝杠上面的移动体的X轴移动；
所述Y轴运动系统包括固定于Y轴角架上的Y轴驱动电机，与Y轴驱动电机连接的Y轴滚珠丝杠，所述Y轴滚珠丝杠固定于Y轴支撑架上，实现位于滚珠丝杠上面的移动体的Y轴移动；
所述Z轴运动系统包括固定于Z轴角架上的Z轴驱动电机，与Z轴驱动电机连接的Z轴滚珠丝杠，所述Z轴滚珠丝杠固定于Z轴支撑架上，实现位于滚珠丝杠上面的移动体的Z轴移动。
进一步地，所述抓取机构包括驱动电机，滚珠丝杠及爪型连杆，所述驱动电机运动，带动滚珠丝杠运动，爪型连杆上下动作，完成收缩、放开动作。
进一步地，所述开门机构包括与外壳固定连接的固定部及驱动部。
进一步地，所述机器人本体上还设有液晶触摸显示屏、语音播报器及高清摄像头。
进一步地，所述识别模块包括图像识别模块和图像分析模块，还配置连接有金属传感器、对射传感器。
进一步地，所述机器人本体内还设有与云平台连接的网络传输组件。
本发明的有益效益是：通过本垃圾识别分类机器人，解决了目前垃圾分类投放有时间限制，投放点少，区域固定，人力成本高的问题；本垃圾识别分类机器人可以取代垃圾分类指导员的作用，并且没有投放时间段的限定，可以多个区域安装放置，既节约人力成本，也对垃圾投放用户带来便捷，更重要的是垃圾分类准确率高，为后期处理提供便捷。
附图说明
图1为本发明机器人原理结构框图；
图2为本发明机器人整体结构示意图；
图3为本发明投放装置和分类装置整体结构示意图；
图4为本发明机器人本体侧部结构示意图；
图5为本发明投放装置结构示意图；
图6为本发明投放装置滚动平铺机构与旋转机构结构示意图；
图7为本发明分类装置结构示意图；
图8为本发明分类装置内部驱动结构示意图；
图9为本发明分类装置抓取机构结构示意图；
图10为本发明存储装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明，以具体阐述本技术方案。
如图1至9所示，一种垃圾识别分类机器人，包括机器人本体及其控制系统，所述机器人本体包括所述机器人本体上部设置的投放装置3和分类装置4，及侧部设置的存储装置5，所述投放装置3与所述存储装置5相连通；
所述投放装置3包括滚动平铺机构32，旋转机构33及围挡机构34；
所述分类装置4包括X轴运动系统41，Y轴运动系统42，Z轴运动系统43及抓取机构44；
所述存储装置5包括垃圾存储箱51，存放量感应装置53，烟雾感应装置54，以及位于机器人本体上用于存储箱进出的开门机构55；
所述控制系统包括中央控制模块，识别模块，驱动模块及供电模块；所述中央控制模块与识别模块，驱动模块，供电模块相连接，实现各个系统及装置的信息采集及处理控制，实现垃圾识别分类的功能。所述的中央控制系统采用微型处理器控制方式，保证各系统及装置的精度以及效率，准确控制各个系统及装置完成相关功能。
所述识别模块包括图像识别模块和图像分析模块，还配置连接有金属传感器、对射传感器。
在一种较优的实施方式中，机器人识别系统采用GPU深度学习芯片，配置高清摄像头21，包括图像识别模块和图像分析模块，机器人可以根据高清摄像头拍摄到的垃圾，GPU内部算法判断其分类是否正确，如果正确，完成垃圾投放，并在机器人本体显示屏上显示相关正确信息；如果错误，将错误垃圾指出，并通过分类装置将错误投放垃圾进行分类，抓取到正确投放处投放，并在显示屏上显示错误垃圾名称及正确分类，便于投放垃圾用户学习正确分类知识。
所述平铺机构32包括固定于角架321上的平铺机构电机322，与平铺机构电机322连接的主动齿轮323和与主动齿轮323连接的齿条324，还包括位于齿条324上的从动齿轮325及与动齿轮325连接的平铺杆326。当垃圾投放到支撑架上后，固定于角架321上的平铺机构电机322旋转，带动主动齿轮323旋转，从而带动齿条324做水平运动，位于齿条上的从动齿轮325旋转，带动平铺杆326旋转，从而实现垃圾平铺功能。
所述旋转机构33包括支撑架331、位于支撑架331上的旋转主杆333及支撑架331内的驱动电机332。当垃圾完成分类识别后，支撑架331内驱动电机332旋转，带动位于旋转架上的旋转主杆333旋转，完成垃圾投放功能。
当垃圾投入对应分类垃圾口后，滚动平铺机构32旋转往复运动，将堆积的垃圾在平面上平铺，方便高清摄像机采集图像，四周的围挡机构34可以防止垃圾在没有确定分类之前掉入存储装置5。当垃圾分类正确后，旋转投放机构33运动，将垃圾投放入对应垃圾存储装置5；当垃圾分类有错误时，分类装置4运行，将错误垃圾投入到正确的垃圾平铺机构上，待垃圾正确分类后，再次判断，全部正确后完成垃圾投放。
所述X轴运动系统41包括固定于X轴角架414上的X轴驱动电机411，与X轴驱动电机411连接的X轴滚珠丝杠412，所述X轴滚珠丝杠412固定于X轴支撑架413上，实现位于滚珠丝杠上面的移动体的X轴移动；
所述Y轴运动系统42包括固定于Y轴角架424上的Y轴驱动电机421，与Y轴驱动电机421连接的Y轴滚珠丝杠422，所述Y轴滚珠丝杠422固定于Y轴支撑架423上，实现位于滚珠丝杠上面的移动体的Y轴移动；
所述Z轴运动系统43包括固定于Z轴角架434上的Z轴驱动电机431，与Z轴驱动电机431连接的Z轴滚珠丝杠432，所述Z轴滚珠丝杠432固定于Z轴支撑架433上，实现位于滚珠丝杠上面的移动体的Z轴移动。
所述抓取机构44包括驱动电机441，滚珠丝杠442及爪型连杆443，所述驱动电机441运动，带动滚珠丝杠442运动，爪型连杆443上下动作，完成收缩、放开动作。
当机器人识别模块2识别出分类错误的垃圾时，分类装置4根据垃圾识别系统2确定垃圾位置，结合X、Y、Z轴运动系统，将抓取机构44移动到垃圾处准备抓取，抓取机构处电机动作，抓取机构张开，到达错误垃圾处，抓取机构处电机动作，抓取机构闭合，垃圾被夹住，抓取机构移动到正确的分类处，进行投放。
如图10所示，当垃圾分类正确后，投放装置3将垃圾投放进入存储箱51，随着垃圾量的增加，存放量感应装置53在存储箱垃圾装满后，发出报警信号，垃圾识别分类机器人信息控制中心收到报警信号，随后安排回收垃圾工作人员去现场收集垃圾。
所述开门机构55包括与外壳固定连接的固定部312及驱动部311。开门机构采用卷帘门机构原理，固定部312与外壳固定连接，当需要开门机构打开时，驱动部311做旋转运动，带动门转动，将门打开；同理，关闭时驱动部311反向旋转。
机器人供电模块用来对机器人整个系统的供电、电压转换以及剩余电量检测。供电系统包括高性能锂电池组、电池充电器、电压转换器、电源检测控制器。
所述机器人本体内还设有与云平台连接的网络传输组件，机器人具备云平台，可以建立控制中心，对机器人进行集中监控，可以对机器人运行状况及时反馈，判断充电时间，规划垃圾收集人员对垃圾存储箱更换处理。
机器人驱动模块完成机器人的移动行走功能。驱动模块主要用于机器人简单的移动，方便机器人安装固定前的简单移动以及维护等工作中小范围内移动，驱动系统采用直流伺服电机驱动。
所述机器人本体上还设有液晶触摸显示屏71、语音播报器72及高清摄像头21。
机器人人机交互系统7实现人与机器人之间的信息交换，包括液晶触摸显示屏71、语音识别模块、麦克风、语音播报器72、高清摄像头。液晶触摸显示屏71主界面有四种垃圾投放选择，选择垃圾类别后，对应垃圾投放口处开门机构打开，垃圾倒入投放装置，进行后续识别分类，当存储箱填满之后，垃圾投放口处开口机构不再打开，并会提醒投放者，指示最近垃圾识别分类机器人位置。当垃圾分类正确时，会在液晶屏上显示投放正确，当垃圾分类错误时，会在液晶屏上显示错误的垃圾以及其正确的分类；机器人正面安装有摄像头，会对投放垃圾用户进行记录，同样垃圾多次投放错误，会对该用户进行警告处理。
Claims (9)
1.一种垃圾识别分类机器人，其特征在于，包括机器人本体及其控制系统，所述机器人本体包括所述机器人本体上部设置的投放装置（3）和分类装置（4），及侧部设置的存储装置（5），所述投放装置（3）与所述存储装置（5）相连通；
所述投放装置（3）包括滚动平铺机构（32），旋转机构（33）及围挡机构（34）；
所述分类装置（4）包括X轴运动系统（41），Y轴运动系统（42），Z轴运动系统（43）及抓取机构（44）；
所述存储装置（5）包括垃圾存储箱（51），存放量感应装置（53），烟雾感应装置（54），以及位于机器人本体上用于存储箱进出的开门机构（55）；
所述控制系统包括中央控制模块，识别模块，驱动模块及供电模块；所述中央控制模块与识别模块，驱动模块，供电模块相连接。
2.根据权利要求1所述的一种垃圾识别分类机器人，其特征在于，所述平铺机构（32）包括固定于角架（321）上的平铺机构电机（322），与平铺机构电机（322）连接的主动齿轮（323）和与主动齿轮（323）连接的齿条（324），还包括位于齿条（324）上的从动齿轮（325）及与动齿轮（325）连接的平铺杆（326）。
3.根据权利要求1所述的一种垃圾识别分类机器人，其特征在于，所述旋转机构（33）包括支撑架（331）、位于支撑架（331）上的旋转主杆（333）及支撑架（331）内的驱动电机（332）。
4.根据权利要求1所述的一种垃圾识别分类机器人，其特征在于，所述X轴运动系统（41）包括固定于X轴角架（414）上的X轴驱动电机（411），与X轴驱动电机（411）连接的X轴滚珠丝杠（412），所述X轴滚珠丝杠（412）固定于X轴支撑架（413）上，实现位于滚珠丝杠上面的移动体的X轴移动；
所述Y轴运动系统（42）包括固定于Y轴角架（424）上的Y轴驱动电机（421），与Y轴驱动电机（421）连接的Y轴滚珠丝杠（422），所述Y轴滚珠丝杠（422）固定于Y轴支撑架（423）上，实现位于滚珠丝杠上面的移动体的Y轴移动；
所述Z轴运动系统（43）包括固定于Z轴角架（434）上的Z轴驱动电机（431），与Z轴驱动电机（431）连接的Z轴滚珠丝杠（432），所述Z轴滚珠丝杠（432）固定于Z轴支撑架（433）上，实现位于滚珠丝杠上面的移动体的Z轴移动。
5.根据权利要求1所述的一种垃圾识别分类机器人，其特征在于，所述抓取机构（44）包括驱动电机（441），滚珠丝杠（442）及爪型连杆（443），所述驱动电机（441）运动，带动滚珠丝杠（442）运动，爪型连杆（443）上下动作，完成收缩、放开动作。
6.根据权利要求1所述的一种垃圾识别分类机器人，其特征在于，所述开门机构（55）包括与外壳固定连接的固定部（312）及驱动部（311）。
7.根据权利要求1所述的一种垃圾识别分类机器人，其特征在于，所述机器人本体上还设有液晶触摸显示屏（71）、语音播报器（72）及高清摄像头（21）。
8.根据权利要求1所述的一种垃圾识别分类机器人，其特征在于，所述识别模块包括图像识别模块和图像分析模块，还配置连接有金属传感器、对射传感器。
9.根据权利要求1所述的一种垃圾识别分类机器人，其特征在于，所述机器人本体内还设有与云平台连接的网络传输组件。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20191001 |