CN110697285A - 一种垃圾分类回收装置及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种垃圾回收装置及其工作方法，该装置包括中空圆柱形箱体和上盖体，箱体内中部竖设有旋转机构，旋转机构外周部均匀挂设有若干个扇形分类桶，箱体上端台面开设有一分拨入口，箱体上端中部设有分拨机构，以将放在箱体上端台面上的垃圾分拨入扇形分类桶中，箱体侧壁上设有可打开的箱门；上盖体旁侧部开设有垃圾投入口，其上设有感应装置，以检测是否有垃圾投入，上盖体顶部向下设有摄像装置，摄像装置正对放置垃圾的箱体上端台面，以采集垃圾图像，箱体内设有控制装置，感应装置、摄像装置以及旋转机构、分拨机构分别与控制装置的输入端和输出端电性连接。该装置及其工作方法自动化程度高，使用便捷，有利于提高垃圾分类回收的效率。

Description

一种垃圾分类回收装置及其工作方法

技术领域

本发明涉及垃圾分类回收技术领域，具体涉及一种垃圾分类回收装置及其工作方法。

背景技术

我国现为世界第一人口大国，随之而来的是众多人口而产生的巨大垃圾量，根据相关部门统计，我国人均垃圾产生量约为1.12千克/日，而且呈现逐年增长趋势，垃圾量的增长一方面造成了许多环境污染问题，另一方面也给垃圾处理行业带来巨大的挑战。众所周知，垃圾是一座被忽视的金矿。有许多工业原料，例如塑料、金属、纸张等都可以从平时人们所丢弃的垃圾中回收再利用。因此，对于垃圾分类处理显得尤其重要，国家在这几年也出台了许多垃圾分类的政策，在2019年，上海、北京等多个重点城市也开始实施全民垃圾分类，可见国家对于垃圾分类也在不断重视。单纯的依靠人工的方式进行垃圾分类丢弃，前期不仅需要花费大量人力物力，而且在人为督促强制分类的模式下，很多人不愿意配合，因此垃圾分类实施起来效果并不是很理想。

为此，在当前的背景下，如果能够有一种自动化的垃圾分类回收装置，能够识别多种垃圾，并进行回收处理，那么对于废物的回收再利用，减少人工成本都具有重要的意义。当前市面上的垃圾自动回收装置存在着或者结构复杂，或者所分类的垃圾种数灵活性不够等问题。大部分垃圾回收装置单次运行只能回收一个垃圾，这样子导致垃圾回收效率低下，也不符合人们当前快节奏的生活规律。

发明内容

本发明的目的在于提供一种垃圾分类回收装置及其工作方法，该装置及其工作方法自动化程度高，使用便捷，有利于提高垃圾分类回收的效率。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种垃圾回收装置，包括中空圆柱形箱体和设于箱体上的上盖体，所述箱体内中部竖设有旋转机构，所述旋转机构外周部均匀挂设有若干个可随其旋转的扇形分类桶，所述箱体上端台面开设有一分拨入口，所述分拨入口的形状大小与扇形分类桶的上端桶口相适应，所述箱体上端中部设有分拨机构，以通过其旋转运动，将放在箱体上端台面上的垃圾通过分拨入口分拨入相应的扇形分类桶中，所述箱体侧壁上设有可打开的箱门，以取出扇形分类桶；所述上盖体旁侧部开设有垃圾投入口，所述垃圾投入口上设有感应装置，以检测是否有垃圾从垃圾投入口投入，所述上盖体顶部向下设有摄像装置，所述摄像装置正对放置垃圾的箱体上端台面，以采集垃圾图像，所述箱体内设有控制装置，所述感应装置和摄像装置分别与控制装置的输入端电性连接，所述控制装置的输出端分别与旋转机构和分拨机构电性连接，以控制旋转机构和分拨机构工作。

进一步地，所述旋转机构包括竖向设置的套杆、第一电机和电机座，所述箱体底座中心固定连接有竖向设置的承重杆，所述套杆上、下端内侧分别经上、下轴承与承重杆转动连接，所述电机座固定连接于套杆下端以随其旋转，所述第一电机固定安装于电机座上，所述第一电机的输出轴连接行星齿轮，所述承重杆底部设有与行星齿轮啮合的固定齿轮，以在第一电机工作时，带动电机座及套杆绕承重杆旋转，所述控制装置的输出端与第一电机电性连接；所述扇形分类桶均匀挂设于套杆上侧段外周部。

进一步地，所述套杆上侧段外周部固定连接有桶体支架，所述扇形分类桶均匀挂设于桶体支架上。

进一步地，所述第一电机设于套杆下端旁侧，第一电机上侧的扇形分类桶底部设有与第一电机形状相适应的内凹型腔。

进一步地，所述分拨机构包括舵机、旋转台、第二电机、转动齿轮和齿条，所述舵机固定于箱体上端中部，所述舵机的输出端连接旋转台，以驱动其旋转，所述第二电机安装于旋转台上，所述第二电机的输出轴连接转动齿轮，所述旋转台上设有导向槽，所述齿条安装于导向槽内并与转动齿轮啮合，以在第二电机工作时，经转动齿轮带动齿条前后滑移，所述齿条前端设有分拨片，所述控制装置的输出端分别与舵机和第二电机电性连接。

进一步地，所述分拨机构还包括轴承座，所述轴承座固定于旋转台上，所述第二电机的输出轴前端经轴承与轴承座转动连接。

进一步地，所述上盖体顶部向下设有超声波传感器，所述超声波传感器正对箱体上端台面上的分拨入口，以检测扇形分类桶内垃圾的堆积高度，所述超声波传感器与控制装置的输入端电性连接。

进一步地，所述上盖体顶部向下设有夜间灯，所述控制装置的输出端与夜间灯电性连接。

本发明还提供了一种垃圾回收装置的工作方法，包括以下步骤：

步骤1）感应装置检测是否有垃圾从垃圾投入口投入，若有则进入步骤2，否则装置继续保持休眠省电状态；

步骤2）摄像装置采集箱体上端台面上的垃圾图像，控制装置进行图像识别，然后根据识别结果判断箱体上端台面上是否存在垃圾，若识别到垃圾，则进入步骤3，否则返回步骤1；

步骤3）控制装置根据识别结果判断垃圾类别，若为只存在一种垃圾，则定位出垃圾在箱体上端台面上的位置；若存在多种垃圾，则定位出最靠近图像边缘的垃圾类别及其在箱体上端台面上的位置；

步骤4）控制装置根据垃圾类别控制旋转机构带动扇形分类桶旋转，使对应该类垃圾的扇形分类桶旋转至分拨入口处；

步骤5）控制装置控制分拨机构旋转，将该类垃圾推送入相应的扇形分类桶中；

步骤6）控制装置再次进行图像采集与识别，判断箱体上端台面上是否还存在垃圾，是则返回步骤3，否则进入步骤7；

步骤7）分拨机构复位，完成垃圾的分类回收。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：提供了一种带识别与分拣功能的垃圾分类回收装置及其工作方法，该装置能够识别出垃圾类型并分拨回收至相应的分类桶中，自动化程度高，节约了劳动力，提高了垃圾分类回收的效率。此外，本发明能够对同时放入的多种垃圾进行处理，而无需要求垃圾投放人等待装置逐个识别垃圾，再将垃圾逐个放入垃圾桶，使用便捷高效，具有较强的实用性和广阔的应用前景。

附图说明

图1是本发明实施例的装置结构示意图。

图2是本发明实施例中第一电机的装配示意图。

图3是本发明实施例中套杆的结构示意图。

图4是本发明实施例中扇形分类桶与桶体支架的连接结构示意图。

图5是本发明实施例中分拨机构的结构示意图。

图6是本发明实施例的方法实现流程图。

图中：1-上盖体，2-超声波传感器，3-摄像装置，4-夜间灯，5-显示器，6-分拨机构，61-旋转台，62-轴承座，63-轴承，64-转动齿轮，65-第二电机，66-分拨片，67-齿条，68-导向槽，69-舵机，7-感应装置，8-扇形分类桶，9-固定齿轮，10-控制装置，11-箱体底座，12-承重杆，13-行星齿轮，14-旋转机构，141-套杆，142-第一电机，143-电机座，144-上轴承，145-下轴承，15-箱门，16-合页，17-中空圆柱形箱体，18-桶体支架，181-套筒，182-分隔片，183-环形挂盘。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明提供一种垃圾回收装置，如图1所示，包括中空圆柱形箱体17和设于箱体17上的上盖体1，所述箱体17内中部竖设有旋转机构14，所述旋转机构14外周部均匀挂设有若干个可随其旋转的扇形分类桶8，所述箱体17上端台面开设有一分拨入口，所述分拨入口的形状大小与扇形分类桶8的上端桶口相适应，所述箱体17上端中部设有分拨机构6，以通过其旋转运动，将放在箱体17上端台面上的垃圾通过分拨入口分拨入相应的扇形分类桶8中，所述箱体侧壁上设有可打开的箱门15，以快速拆卸取出扇形分类桶8；所述上盖体1旁侧部开设有方形垃圾投入口，所述垃圾投入口上设有感应装置7，以检测是否有垃圾从垃圾投入口投入，所述上盖体1顶部向下设有摄像装置3，所述摄像装置3正对放置垃圾的箱体17上端台面，以采集垃圾图像，所述箱体17内设有控制装置10，所述感应装置7和摄像装置3分别与控制装置10的输入端电性连接，所述控制装置10的输出端分别与旋转机构14和分拨机构6电性连接，以控制旋转机构和分拨机构工作。

所述上盖体1外侧设有显示器5，所述显示器5与控制装置10的输出端电性连接。所述上盖体1顶部向下还设有超声波传感器2和夜间灯4，所述超声波传感器2正对箱体17上端台面上的分拨入口，以检测扇形分类桶内垃圾的堆积高度，所述超声波传感器2与控制装置10的输入端电性连接。所述控制装置10的输出端与夜间灯4电性连接。在本实施例中，上盖体1固定连接于箱体17的上端台面周部，且上盖体的横截面直径与箱体外周部的横截面直径相适应。所述摄像装置3、夜间灯4、超声波传感器2三者均处于与上盖体1方形垃圾投入口对称轴相交的顶面圆直径上。上盖体1顶面圆半径记为R，则摄像装置3位于距垃圾投入口R/2的位置，夜间灯4位于距垃圾投入口R/4的位置，超声波传感器2位于距垃圾投入口3R/4的位置。

所述旋转机构14包括竖向设置的套杆141、第一电机142和电机座143，所述箱体底座11中心固定连接有竖向设置的承重杆12，如图3所示，所述套杆141上、下端内侧分别经上轴承144和下轴承145与承重杆12转动连接。如图2所示，所述电机座143固定连接于套杆141下端以随其旋转，所述第一电机142固定安装于电机座143上，所述第一电机142的输出轴连接行星齿轮13，所述承重杆12底部设有与行星齿轮13啮合的固定齿轮9，以在第一电机142工作时，带动电机座143及套杆141绕承重杆12旋转，所述控制装置10的输出端与第一电机142电性连接；在本实施例中，控制装置10驱动第一电机142，所述控制装置10固定于箱体底座11上。承重杆12为中空结构，承重杆12固定连接于箱体底座11的中央位置，在承重杆12底部靠近控制装置10的一侧开有一个方形口，以使控制装置10的控制线穿过承重杆12内部连接第一电机142、第二电机65及舵机69。

所述扇形分类桶8均匀挂设于套杆141上侧段外周部。具体地，所述套杆141上侧段外周部固定连接有桶体支架18，所述扇形分类桶8均匀挂设于桶体支架18上。所述第一电机142设于套杆141下端旁侧，第一电机142上侧的扇形分类桶底部设有与第一电机形状相适应的内凹型腔。

在本实施例中，所述扇形分类桶8的个数为六个，最多可用于存放六种不同类型的垃圾。可以对分类桶进行A、B、C、D、E、F编号，每种编号的分类桶可根据控制装置的程序设定情况对应一种类型的垃圾。除第一电机142上方对应的分类桶底部设有内凹型腔外，其余五个分类桶均为平底且大小一致，六个分类桶均匀环绕挂于桶体支架18上。在每个分类桶的上端桶口靠近套杆141的一侧开有环形槽口。如图4所示，所述桶体支架18由套筒181、分隔片182与环形挂盘183组成，分隔片182均匀分布套筒181外表面，分隔片182数目与分类桶的数目一致，为六个，且相邻分隔片182之间夹角为60度。环形挂盘183固定连接于分隔片182外端下方，挂盘截面形状为长方形，且与分类桶8的环形槽口截面形状相适应。所述桶体支架18与分类桶8的连接方式为：分类桶8靠近套杆141的一侧弧面贴合于套筒181的外表面，分隔片182贴合于分类桶8的左右侧面，分类桶8的环形槽口卡合于桶体支架18的环形挂盘183。

如图5所示，所述分拨机构6包括舵机69、旋转台61、第二电机65、转动齿轮64和齿条67，所述舵机69固定于箱体17上端中部，所述舵机69的输出端连接旋转台61，以驱动其旋转，所述第二电机65安装于旋转台61上，所述第二电机65的输出轴连接转动齿轮64，所述旋转台61上设有导向槽68，所述齿条67安装于导向槽68内并与转动齿轮64啮合，以在第二电机65工作时，经转动齿轮64带动齿条67前后滑移，所述齿条67前端设有分拨片66，所述控制装置10的输出端与舵机69和第二电机65电性连接。所述分拨机构6还包括轴承座62，所述轴承座62固定于旋转台61上，所述第二电机65的输出轴前端经轴承63与轴承座62转动连接。

本发明还提供了上述垃圾回收装置的工作方法，如图6所示，包括以下步骤：

步骤1）感应装置7检测是否有垃圾从垃圾投入口投入，若有则进入步骤2，否则装置继续保持休眠省电状态；

步骤2）摄像装置3采集箱体17上端台面上的垃圾图像，根据图像的亮度开闭夜间灯4，控制装置10进行图像识别，然后根据识别结果判断箱体17上端台面上是否存在垃圾，若识别到垃圾，则进入步骤3，否则返回步骤1；

步骤3）控制装置根据识别结果判断垃圾类别，若为只存在一种垃圾，则定位出垃圾在箱体17上端台面上的位置；若存在多种垃圾，则定位出最靠近图像边缘的垃圾类别及其在箱体17上端台面上的位置；

步骤4）控制装置10根据垃圾类别控制旋转机构带动扇形分类桶旋转，使对应该类垃圾的扇形分类桶旋转至分拨入口处；

具体地，控制装置10将对应该类垃圾的扇形分类桶8的角度值与当前箱体的分拨入口对应的扇形分类桶的角度值相减，将差值发送至控制装置10，控制第一电机142带动扇形分类桶8转动，使对应该类垃圾的扇形分类桶8转动至箱体17上端台面的分拨入口处。

步骤5）控制装置10控制分拨机构旋转，将该类垃圾推送入相应的扇形分类桶中；

具体地，控制装置10发送指令给第二电机65与舵机69，舵机69转动旋转台61，从俯视的方向看，旋转台61转动至分拨片66对准垃圾的角度，接着第二电机65带动转动齿轮64转动，转动齿轮64所啮合的齿条67在导向槽68内滑动推出，分拨片66移动至垃圾侧面位置，而后舵机69旋转，带动分拨片66将垃圾推入所对应的扇形分类桶8中。

步骤6）控制装置10再次进行图像采集与识别，判断箱体上端台面上是否还存在垃圾，是则返回步骤3，否则进入步骤7；

步骤7）分拨机构复位，即第二电机65转动，齿条67向后滑动至分拨片66内侧贴靠旋转台61的位置，完成垃圾的分类回收。

控制装置10通过超声波传感器2发射与接收声波的时间计算出分类桶8内垃圾的堆积高度，并将桶内垃圾的堆满程度以30%，50%，70%，80%，90%形式呈现在显示器5上，当垃圾堆积程度超过80%时，控制装置10通过显示器进行告警，并发出警报，并将垃圾的预溢出状态通过短信发送至清洁工手机上，提示其清空桶内垃圾。

当要进行垃圾清理时，可在显示器5上点击触屏上的按键，选择所要清理的垃圾箱，接着控制装置10控制第一电机142旋转，将相应分类桶8转动至箱门15处。打开箱门15，可一手托住分类桶底面，将分类桶提升一小段距离，再将分类桶8用另一手取出。若要将分类桶8放入箱体内，可用一手托住分类桶8底面，使其略高于空位两旁的分类桶，另一手平动将分类桶8推入下壳体，在重力作用下缓慢下放分类桶8，进而使分类桶8环形槽口与桶体支架18卡合。

首次使用本发明装置需进行初步定位。可在显示器5上点击手动控制按键，控制电机正反转，选取其中一个分类桶，使分类桶8桶口对齐箱体17上端台面上的分拨入口，以此作为第一电机142的起始参考位置，每个分类桶8对应一个第一电机142的旋转角度。

以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种垃圾分类回收装置，其特征在于，包括中空圆柱形箱体和设于箱体上的上盖体，所述箱体内中部竖设有旋转机构，所述旋转机构外周部均匀挂设有若干个可随其旋转的扇形分类桶，所述箱体上端台面开设有一分拨入口，所述分拨入口的形状大小与扇形分类桶的上端桶口相适应，所述箱体上端中部设有分拨机构，以通过其旋转运动，将放在箱体上端台面上的垃圾通过分拨入口分拨入相应的扇形分类桶中，所述箱体侧壁上设有可打开的箱门，以取出扇形分类桶；所述上盖体旁侧部开设有垃圾投入口，所述垃圾投入口上设有感应装置，以检测是否有垃圾从垃圾投入口投入，所述上盖体顶部向下设有摄像装置，所述摄像装置正对放置垃圾的箱体上端台面，以采集垃圾图像，所述箱体内设有控制装置，所述感应装置和摄像装置分别与控制装置的输入端电性连接，所述控制装置的输出端分别与旋转机构和分拨机构电性连接，以控制旋转机构和分拨机构工作。

2.根据权利要求1所述的一种垃圾分类回收装置，其特征在于，所述旋转机构包括竖向设置的套杆、第一电机和电机座，所述箱体底座中心固定连接有竖向设置的承重杆，所述套杆上、下端内侧分别经上、下轴承与承重杆转动连接，所述电机座固定连接于套杆下端以随其旋转，所述第一电机固定安装于电机座上，所述第一电机的输出轴连接行星齿轮，所述承重杆底部设有与行星齿轮啮合的固定齿轮，以在第一电机工作时，带动电机座及套杆绕承重杆旋转，所述控制装置的输出端与第一电机电性连接；所述扇形分类桶均匀挂设于套杆上侧段外周部。

3.根据权利要求2所述的一种垃圾分类回收装置，其特征在于，所述套杆上侧段外周部固定连接有桶体支架，所述扇形分类桶均匀挂设于桶体支架上。

4.根据权利要求2所述的一种垃圾分类回收装置，其特征在于，所述第一电机设于套杆下端旁侧，第一电机上侧的扇形分类桶底部设有与第一电机形状相适应的内凹型腔。

5.根据权利要求1所述的一种垃圾分类回收装置，其特征在于，所述分拨机构包括舵机、旋转台、第二电机、转动齿轮和齿条，所述舵机固定于箱体上端中部，所述舵机的输出端连接旋转台，以驱动其旋转，所述第二电机安装于旋转台上，所述第二电机的输出轴连接转动齿轮，所述旋转台上设有导向槽，所述齿条安装于导向槽内并与转动齿轮啮合，以在第二电机工作时，经转动齿轮带动齿条前后滑移，所述齿条前端设有分拨片，所述控制装置的输出端分别与舵机和第二电机电性连接。

6.根据权利要求5所述的一种垃圾分类回收装置，其特征在于，所述分拨机构还包括轴承座，所述轴承座固定于旋转台上，所述第二电机的输出轴前端经轴承与轴承座转动连接。

7.根据权利要求1所述的一种垃圾分类回收装置，其特征在于，所述上盖体顶部向下设有超声波传感器，所述超声波传感器正对箱体上端台面上的分拨入口，以检测扇形分类桶内垃圾的堆积高度，所述超声波传感器与控制装置的输入端电性连接。

8.根据权利要求1所述的一种垃圾分类回收装置，其特征在于，所述上盖体顶部向下设有夜间灯，所述控制装置的输出端与夜间灯电性连接。

9.一种如权利要求1-7任一项所述垃圾分类回收装置的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1）感应装置检测是否有垃圾从垃圾投入口投入，若有则进入步骤2，否则装置继续保持休眠省电状态；

步骤2）摄像装置采集箱体上端台面上的垃圾图像，控制装置进行图像识别，然后根据识别结果判断箱体上端台面上是否存在垃圾，若识别到垃圾，则进入步骤3，否则返回步骤1；

步骤3）控制装置根据识别结果判断垃圾类别，若为只存在一种垃圾，则定位出垃圾在箱体上端台面上的位置；若存在多种垃圾，则定位出最靠近图像边缘的垃圾类别及其在箱体上端台面上的位置；

步骤4）控制装置根据垃圾类别控制旋转机构带动扇形分类桶旋转，使对应该类垃圾的扇形分类桶旋转至分拨入口处；

步骤5）控制装置控制分拨机构旋转，将该类垃圾推送入相应的扇形分类桶中；

步骤6）控制装置再次进行图像采集与识别，判断箱体上端台面上是否还存在垃圾，是则返回步骤3，否则进入步骤7；

步骤7）分拨机构复位，完成垃圾的分类回收。

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