CN111731715A - 一种可以主动分类垃圾的智能垃圾桶 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种垃圾分类技术的改进，具体为一种可以主动分类垃圾的智能垃圾桶，通过在垃圾箱中配备机械手以及视觉识别技术，从而替代人工对垃圾分类的操作环节，进而大大的提高垃圾分类的准确性，降低了垃圾分类的工作量，包括垃圾箱主体外壳、所述垃圾箱主体外壳内设有垃圾储存箱多个，所述垃圾箱主体外壳上设有人体探测器，所述垃圾箱主体外壳的顶部上设有机械手结构和图像采集摄像头模块，所述垃圾箱主体外壳的内壁上还是有通讯天线和控制箱，所述垃圾箱主体外壳的顶部设有垃圾入口自动门，所述图像采集摄像头模块为两个且朝向机械手结构的下方并且与竖直平面形成夹角。

Description

一种可以主动分类垃圾的智能垃圾桶

技术领域

本发明涉及一种垃圾分类技术的改进，具体为一种可以主动分类垃圾的智能垃圾桶。

背景技术

随着社会的发展，我国对环境保护和资源回收再利用的意识正在逐渐增强，政府部门也大力倡导人们对垃圾进行分类投放，然而，我们发现有很多人对垃圾分类的属性不太了解，从而导致垃圾投放者对于手中的垃圾到底是可回收还是不可回收，是有害垃圾还是无害垃圾，是干垃圾还是湿垃圾无法准确了解，从而导致往往在垃圾分类过程中，使垃圾的投放出现错误；不仅如此，也有少部分人的环境保护意识不强，出现垃圾随意投放等不好的现象，对我们国家环境造成了很大的污染，对社会资源造成了很大的浪费，所以，对垃圾的精确分类迫在眉睫。

综上所述可以看出目前垃圾分类中主要出现的问题如下：

1、现有的垃圾分类通常是放置多个普通垃圾箱，并在上面标识垃圾的属性，例如干垃圾、湿垃圾、有害垃圾、可回收垃圾等，或者同时加以颜色来区分垃圾属性，其缺点是人为因素是分类的主导因素，人们的垃圾分类的知识缺乏和少部分人的乱扔现象，导致垃圾分类不彻底，效率不高。

2、现有技术也有摄像头扫描识别或者扫码识别的方式，但是识别的效率太低，而且最终投放的动作还是人，有些人还是会投放错误的垃圾箱。

3、现有技术对整袋的垃圾无法进行拆解分类，整包垃圾中可能混合油多种属性的垃圾，无法彻底分类。

4、现有技术的识别算法在垃圾箱内部控制器上，程序更新速度慢或者无法更新，识别效率和准确率低下。

发明内容

本发明要解决的技术问题克服现有的缺陷，提供一种可以主动分类垃圾的智能垃圾桶，通过在垃圾箱中配备机械手以及视觉识别技术，从而替代人工对垃圾分类的操作环节，进而大大的提高垃圾分类的准确性，降低了垃圾分类的工作量。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：一种可以主动分类垃圾的智能垃圾桶，包括垃圾箱主体外壳、所述垃圾箱主体外壳内设有垃圾储存箱多个，所述垃圾箱主体外壳上设有人体探测器，所述垃圾箱主体外壳的顶部上设有机械手结构和图像采集摄像头模块，所述垃圾箱主体外壳的内壁上还是有通讯天线和控制箱，所述垃圾箱主体外壳的顶部设有垃圾入口自动门，所述图像采集摄像头模块为两个且朝向机械手结构的下方并且与竖直平面形成夹角，所述控制箱分别与人体探测器、机械手结构、图像采集摄像头模块和垃圾入口自动门连接。

作为优选，所述机械手结构包括旋转伺服电机、旋转伺服电机固定架、A关节U型支架、A关节伺服电机、A臂主体、B关节伺服电机、B关节U型支架、B臂主体、C关节伺服电机和机械爪机构，所述旋转伺服电机的机身安装在旋转伺服电机固定架上，所述旋转伺服电机固定架安装在垃圾箱主体外壳的侧壁上，所述旋转伺服电机的转轴与A关节U型支架连接，所述A关节U型支架与A关节伺服电机的转动轴连接，所处A关节伺服电机的机身与A臂主体的一端连接，所述A臂主体的另一端与B关节伺服电机的机身连接，所说B关节伺服电机的转轴与B关节U型支架连接，所述B关节U型支架与B臂主体的一端连接，所述B臂主体的另一端上安装有C关节伺服电机的机身，所述C关节伺服电机的转轴与机械爪机构连接。

作为优选，所述垃圾入口自动门包括左门、右门、滑轨、滑轨固定支架、电机支架、自动门伺服电机、同步主动轮、同步带、同步从动轮和从动轮支架；所述滑轨固定支架，电机支架和从动轮支架安装在垃圾箱主体外壳上，所述滑轨安装在滑轨固定支架上，所述自动门伺服电机的机身安装在电机支架上且与同步主动轮连接，所述同步从动轮安装在从动轮支架上，同步从动轮与同步主动轮通过同步带联动，所述左门通过连接块一连接在同步带的上半部分，所述右门通过连接块二安装在同步带的下半部分。

作为优选，还包括自动门位置传感器一和自动门位置传感器二，所述自动门位置传感器一安装在垃圾箱主体外壳的内壁上且位于左门和右门之间，所述自动门位置传感器二也安装垃圾箱主体外壳的内壁上且位于滑轨固定支架旁。

作为优选，所述控制箱内包括处理器模块、电源模块和内存模块，所述内存模块和电源模块均与处理器模块连接，所述处理器模块还与人体探测器和通讯天线连接。

作为优选，所述人体探测器为超声波测距传感器、红外感应传感器及激光测距仪的一种或多种。

本发明有益效果：本发明的一种可以主动分类垃圾的智能垃圾桶通过对垃圾箱主体外壳内设计有多个可对垃圾进行分类的垃圾储存箱，再通过图像采集摄像头模块对垃圾进行识别，从而判断垃圾的位置以及种类，再通过控制箱内的处理器模块和通讯天线进行物联网通讯，从而准确的对垃圾进行拆解，并将对应的垃圾排放到对应的垃圾储存箱中，进而实现垃圾的自动化分类，大大的降低了人工对垃圾分类的工作量以及垃圾分类中可能出现的分类错误。

附图说明

图1为本发明的内部结构示意图；

图2为本发明的机械手结构的结构示意图；

图3为本发明的垃圾入口自动门的结构示意图；

图4为本发明的内部结构示意图的识别状态示意图；

图5为本发明的垃圾位置识别方法示意图；

图6为本发明的控制箱的电路连接框示图。

附图说明：1、垃圾箱主体外壳；2、垃圾储存箱；3、人体探测器；4、机械手结构；41、旋转伺服电机；42、旋转伺服电机固定架；43、A关节U型支架；44、A关节伺服电机；45、A臂主体；46、B关节伺服电机；47、B关节U型支架；48、B臂主体；49、C关节伺服电机；410、机械爪机构；5、图像采集摄像头模块；6、通讯天线；7、控制箱；71、处理器模块；72、电源模块；73、内存模块；8、垃圾入口自动门；81、左门；82、右门；83、滑轨；84、滑轨固定支架；85、电机支架；86、自动门伺服电机；87、同步主动轮；88、同步带；89、同步从动轮；810、从动轮支架；811、连接块一；812、连接块二；813、自动门位置传感器一；814、自动门位置传感器二；9、电源线。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1至3所示，一种可以主动分类垃圾的智能垃圾桶，包括垃圾箱主体外壳1、所述垃圾箱主体外壳1内设有垃圾储存箱2多个，所述垃圾箱主体外壳1上设有人体探测器3，所述垃圾箱主体外壳1的顶部上设有机械手结构4和图像采集摄像头模块5，所述垃圾箱主体外壳1的内壁上还是有通讯天线6和控制箱7，所述垃圾箱主体外壳1的顶部设有垃圾入口自动门8，所述图像采集摄像头模块5为两个且朝向机械手结构4的下方并且与竖直平面形成夹角，所述控制箱7分别与人体探测器3、机械手结构4、图像采集摄像头模块5和垃圾入口自动门8连接。

所述机械手结构4包括旋转伺服电机41、旋转伺服电机固定架42、A关节U型支架43、A关节伺服电机44、A臂主体45、B关节伺服电机46、B关节U型支架47、B臂主体48、C关节伺服电机49和机械爪机构410，所述旋转伺服电机41的机身安装在旋转伺服电机固定架42上，所述旋转伺服电机固定架42安装在垃圾箱主体外壳1的侧壁上，所述旋转伺服电机41的转轴与A关节U型支架43连接，所述A关节U型支架43与A关节伺服电机44的转动轴连接，所处A关节伺服电机44的机身与A臂主体45的一端连接，所述A臂主体45的另一端与B关节伺服电机46的机身连接，所说B关节伺服电机46的转轴与B关节U型支架47连接，所述B关节U型支架47与B臂主体48的一端连接，所述B臂主体48的另一端上安装有C关节伺服电机49的机身，所述C关节伺服电机49的转轴与机械爪机构410连接。

所述垃圾入口自动门8包括左门81、右门82、滑轨83、滑轨固定支架84、电机支架85、自动门伺服电机86、同步主动轮87、同步带88、同步从动轮89和从动轮支架810；所述滑轨固定支架84，电机支架85和从动轮支架810安装在垃圾箱主体外壳1上，所述滑轨83安装在滑轨固定支架84上，所述自动门伺服电机86的机身安装在电机支架85上且与同步主动轮87连接，所述同步从动轮89安装在从动轮支架810上，同步从动轮89与同步主动轮87通过同步带88联动，所述左门81通过连接块一811连接在同步带88的上半部分，所述右门82通过连接块二812安装在同步带88的下半部分。

还包括自动门位置传感器一813和自动门位置传感器二814，所述自动门位置传感器一813安装在垃圾箱主体外壳1的内壁上且位于左门81和右门82之间，所述自动门位置传感器二814也安装垃圾箱主体外壳1的内壁上且位于滑轨固定支架84旁。

所述控制箱7内包括处理器模块71、电源模块72和内存模块73，所述内存模块73和电源模块72均与处理器模块71连接，所述处理器模块71还与人体探测器3和通讯天线6连接，所述电源模块72还可以直接以电源线9的形式直接接外接电源。

所述人体探测器3为超声波测距传感器、红外感应传感器及激光测距仪的一种或多种。

在具体实施时，当人靠近时，人体探测器33检测到有人靠近后，控制箱7内的处理器模块71会控制自动门伺服电机86进而带动同步主动轮87进行转动，从而带动同步带88上的左门81和右门82进行移动，由于连接块一811设在同步带88的上半部分，连接块二812设在同步带88的下半部分，所以左门81和右门82正好移动方向相反，并且通过自动门位置传感器一813和自动门位置传感器二813可以分别判断左门81和右门82的移动位置，同时左门81和右门82又通过滑轨83进行滑动配合，当人靠近时，左门81和右门82会打开，人们将垃圾放入垃圾箱主体外壳1内，并且位于垃圾储存箱2之间的平台上，该平台位于机械手结构4的下方，通过至少两个图像采集摄像头模块5，对机械手结构4下方的垃圾进行图像识别，具体方法如下图4和5所示，假设有2个垃圾图像采集传感器获取的图像如下图1、2，这2个传感器之间的距离是L，视角中轴线之间的夹角为q，要求算出三角形物体的3维空间坐标，

首先算法计算出2张图片中各自的三角形物体的位置坐标(x1,y1)(x2,y2)，已知这传感器放置方式为镜像放置，所以x1＝x2，则三角形的3维空间坐标[x,y,z]对应值如下：

x＝[L/2tan(180-q/2-y2/b)-L/2tan(180-q/2-y1/b)]/[tan(180-q/2-y1/b)+tan(180-q/2-y2/b)]；

y＝(L/2-x)tan(180-q/2-y2/b)；

z＝x1/a

在经过图像采集摄像头模块5对垃圾的位置、种类进行分析后，通过通讯天线6以及处理器模块71，对机械手结构4中的多个伺服电机进行控制，从而控制机械手结构4对垃圾进行拆分和分解，对拆分和分解后的垃圾，再通过机械手结构4将该垃圾放入到垃圾箱主体外壳1中对应的垃圾储存箱2中，从而实现自动化的垃圾分类。

以上为本发明较佳的实施方式，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改，因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种可以主动分类垃圾的智能垃圾桶，其特征在于：包括垃圾箱主体外壳(1)、所述垃圾箱主体外壳(1)内设有垃圾储存箱(2)多个，所述垃圾箱主体外壳(1)上设有人体探测器(3)，所述垃圾箱主体外壳(1)的顶部上设有机械手结构(4)和图像采集摄像头模块(5)，所述垃圾箱主体外壳(1)的内壁上还是有通讯天线(6)和控制箱(7)，所述垃圾箱主体外壳(1)的顶部设有垃圾入口自动门(8)，所述图像采集摄像头模块(5)为两个且朝向机械手结构(4)的下方并且与竖直平面形成夹角，所述控制箱(7)分别与人体探测器(3)、机械手结构(4)、图像采集摄像头模块(5)和垃圾入口自动门(8)连接。

2.根据权利要求1所述的可以主动分类垃圾的智能垃圾桶，其特征在于：所述机械手结构(4)包括旋转伺服电机(41)、旋转伺服电机固定架(42)、A关节U型支架(43)、A关节伺服电机(44)、A臂主体(45)、B关节伺服电机(46)、B关节U型支架(47)、B臂主体(48)、C关节伺服电机(49)和机械爪机构(410)，所述旋转伺服电机(41)的机身安装在旋转伺服电机固定架(42)上，所述旋转伺服电机固定架(42)安装在垃圾箱主体外壳(1)的侧壁上，所述旋转伺服电机(41)的转轴与A关节U型支架(43)连接，所述A关节U型支架(43)与A关节伺服电机(44)的转动轴连接，所处A关节伺服电机(44)的机身与A臂主体(45)的一端连接，所述A臂主体(45)的另一端与B关节伺服电机(46)的机身连接，所说B关节伺服电机(46)的转轴与B关节U型支架(47)连接，所述B关节U型支架(47)与B臂主体(48)的一端连接，所述B臂主体(48)的另一端上安装有C关节伺服电机(49)的机身，所述C关节伺服电机(49)的转轴与机械爪机构(410)连接。

3.根据权利要求1所述的可以主动分类垃圾的智能垃圾桶，其特征在于：所述垃圾入口自动门(8)包括左门(81)、右门(82)、滑轨(83)、滑轨固定支架(84)、电机支架(85)、自动门伺服电机(86)、同步主动轮(87)、同步带(88)、同步从动轮(89)和从动轮支架(810)；所述滑轨固定支架(84)，电机支架(85)和从动轮支架(810)安装在垃圾箱主体外壳(1)上，所述滑轨(83)安装在滑轨固定支架(84)上，所述自动门伺服电机(86)的机身安装在电机支架(85)上且与同步主动轮(87)连接，所述同步从动轮(89)安装在从动轮支架(810)上，同步从动轮(89)与同步主动轮(87)通过同步带(88)联动，所述左门(81)通过连接块一(811)连接在同步带(88)的上半部分，所述右门(82)通过连接块二(812)安装在同步带(88)的下半部分。

4.根据权利要求3所述的可以主动分类垃圾的智能垃圾桶，其特征在于：还包括自动门位置传感器一(813)和自动门位置传感器二(814)，所述自动门位置传感器一(813)安装在垃圾箱主体外壳(1)的内壁上且位于左门(81)和右门(82)之间，所述自动门位置传感器二(814)也安装垃圾箱主体外壳(1)的内壁上且位于滑轨固定支架(84)旁。

5.根据权利要求1所述的可以主动分类垃圾的智能垃圾桶，其特征在于：所述控制箱(7)内包括处理器模块(71)、电源模块(72)和内存模块(73)，所述内存模块(73)和电源模块(72)均与处理器模块(71)连接，所述处理器模块(71)还与人体探测器(3)和通讯天线(6)连接。

6.根据权利要求1所述的可以主动分类垃圾的智能垃圾桶，其特征在于：所述人体探测器(3)为超声波测距传感器、红外感应传感器及激光测距仪的一种或多种。

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