CN112607240A - 一种智能垃圾分类投放装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能垃圾分类投放装置，包括：垃圾投掷模块，用于初步盛放待分类的垃圾物品，超疏水纳米材料涂层可以防止液体污染垃圾投掷模块；数据采集模块，用于在垃圾被投掷进入垃圾投掷模块的箱体之后，分别对其信息数据进行采集；数据分析模块，用于接收并分析当前在垃圾投掷模块中放置的垃圾物品的信息数据，确认垃圾物品所属类型；垃圾分类模块，用于根据数据分析模块的分析结果，控制垃圾投掷模块移动至对应类型的垃圾箱进行投放。通过本发明，能够自动对垃圾物品进行自动分类，简化人为投递分类操作流程，节省人力成本，同时减小垃圾对工作人员健康的影响，有助于垃圾的自动分类处理，提高了垃圾的废物利用率，保护环境。

Description

一种智能垃圾分类投放装置

技术领域

本发明涉及垃圾分类技术领域，更具体地说，涉及一种智能垃圾分类投放装置。

背景技术

垃圾分类，指按一定规定或标准将垃圾分类储存、分类投放和分类搬运，从而转变成公共资源的一系列活动的总称，分类的目的是提高垃圾的资源价值和经济价值，力争物尽其用，减小环境污染。现有大部分垃圾投放站点多为单个的混合投放垃圾桶，有的垃圾桶上虽然印刷有垃圾分类的标识，但仍需要用户自行区分垃圾种类，然后手动投放至相应垃圾桶，该方式无法满足用户投放分类垃圾桶的简便快捷的需求。

垃圾分类是按照一定规则标准将垃圾进行分类储存、分类投放和分类搬运。通过垃圾分类可以提高垃圾的资源价值和经济价值。

以《上海市生活垃圾分类管理条例》为例，该条例将生活垃圾分为可回收物、有害垃圾、湿垃圾和干垃圾。可回收物是指废纸张、废塑料、废玻璃制品、废金属、废织物等适宜回收、可循环利用的生活废弃物。有害垃圾是指废电池、废灯管、废药品、废油漆及其容器等对人体健康或者自然环境造成直接或者潜在危害的生活废弃物。湿垃圾是指食材废料、剩菜剩饭、过期食品、瓜皮果核、花卉绿植、中药药渣等易腐的生物质生活废弃物。干垃圾是指除可回收物、有害垃圾、湿垃圾以外的其它生活废弃物。对于分类后的垃圾可根据其自身材质进行采用综合再利用、填埋、焚烧、堆肥等方式进行处理。

我国现有的大部分垃圾分类设备多为居民首先人工确认垃圾的类型，然后再手动投入相应类型的垃圾桶。为了鼓励居民开展垃圾分类投放，有的设备加入了积分累计兑换奖品的方式，但是未直接解决居民的垃圾分类需求，仍需要居民熟记各类垃圾的分类归属。

市场上有部分垃圾分类产品通过垃圾的图像、重量进行垃圾分类，但上述传感数据的维度仍不够全面，仅采用图像、重量等信息数据对于垃圾分类，大大降低了垃圾分类的准确性和高效性。垃圾分类产品无法对传统的垃圾桶进行有效改造和再利用，传统垃圾桶的大量完全替换造成了资源浪费。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种智能垃圾分类投放装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种智能垃圾分类投放装置，包括：垃圾投掷模块，呈箱体状，表面喷涂超疏水纳米材料涂层，超疏水纳米材料涂层用于防止液体污染垃圾投掷模块，用于初步盛放待分类的垃圾物品；数据采集模块，设置于垃圾投掷模块箱体内部表面，用于在垃圾被投掷进入垃圾投掷模块的箱体之后，分别对其信息数据进行采集；数据分析模块，连接数据采集模块，用于接收并分析当前在垃圾投掷模块中放置的垃圾物品的信息数据，确认垃圾物品所属类型；垃圾分类模块，连接垃圾投掷模块和数据分析模块，用于根据数据分析模块的分析结果，控制垃圾投掷模块移动至对应类型的垃圾箱进行投放，实现垃圾分类投放。

在本发明所述的智能垃圾分类投放装置中，垃圾投掷模块为立体型箱体状，侧壁上对称设置两个相对的投掷口，投掷口最下端远离箱体底部，以防垃圾物品投入垃圾投掷模块的箱体后因惯性从相对侧壁滑出箱体。

在本发明所述的智能垃圾分类投放装置中，数据采集模块包括自动对焦摄像头、金属传感器、光照传感器、颜色传感器、称重传感器及温湿度传感器；同时设置一光源，于光照传感器的对面箱体壁一侧。

在本发明所述的智能垃圾分类投放装置中，自动对焦摄像头设置于垃圾投掷模块的顶部，用于拍摄被投入垃圾投掷模块的垃圾物品的图像信息；金属传感器设置于垃圾投掷模块侧壁，用于感应垃圾物品的材质，确认是否为金属材质并判断金属材质类型；光照传感器用于在光源照射在垃圾物品表面时，感应光线穿透物品后的光照强度；所述颜色传感器用于感应垃圾物品的颜色；所述称重传感器设置于垃圾投掷模块的箱体底部，用于对垃圾物品的重量进行感应；所述温湿度传感器用于感应垃圾投掷模块的盒体内部的温湿度信息。

在本发明所述的智能垃圾分类投放装置中，金属传感器、光照传感器、颜色传感器、称重传感器、温湿度传感器及光源传感器均连接一信号调理模块，用于对各传感器的数据类型进行转换，转换完成后发送到数据分析模块进行存储分析。

在本发明所述的智能垃圾分类投放装置中，数据分析模块接收垃圾信息数据，构建垃圾特征库；通过分析接收到的垃圾物品的材质数据、透光数据、温湿度数据、重量数据进行筛选，剔除掉不符合基本属性的垃圾种类，同时将剔除的垃圾种类在垃圾特征库进行“不参与运算”标识，其他未剔除的垃圾种类在垃圾特征库默认为“参与运算”标识；调用分类识别机器学习算法对垃圾特征库中“参与运算”标识的垃圾物品的图像数据、颜色数据进行分类识别，确定垃圾物品类型；通过分类识别机器学习算法判断出用户投入垃圾投掷模块中的垃圾物品是否属于可回收物、有害垃圾、湿垃圾和干垃圾中的一种。

在本发明所述的智能垃圾分类投放装置中，垃圾投放模块包括：信号接收单元，连接数据分析模块，用于接收其分析结果；其中，分析结果是将垃圾投掷模块中的垃圾物品分类为可回收物、有害垃圾、湿垃圾和干垃圾中的一种；信号转换单元，用于根据垃圾物品类型，产生对应垃圾物品类型的分类信号；驱动单元，连接信号转换单元和垃圾投掷模块，用于根据分类信号，驱动垃圾投掷模块移动，使其移动至对应内部垃圾物品类型的垃圾箱上方，并进一步驱动垃圾投掷模块翻转，将内部的垃圾物品倾倒进入对应的垃圾箱。

区别于现有技术，本发明的智能垃圾分类投放装置包括：垃圾投掷模块，呈箱体状，表面喷涂超疏水纳米材料涂层，用于初步盛放待分类的垃圾物品，超疏水纳米材料涂层用于防止液体污染垃圾投掷模块；数据采集模块，设置于垃圾投掷模块箱体内部表面，用于在垃圾被投掷进入垃圾投掷模块的箱体之后，分别对其信息数据进行采集；数据分析模块，连接数据采集模块，用于接收并分析当前在垃圾投掷模块中放置的垃圾物品的信息数据，确认垃圾物品所属类型；垃圾分类模块，连接垃圾投掷模块和数据分析模块，用于根据数据分析模块的分析结果，控制垃圾投掷模块移动至对应类型的垃圾箱进行投放，实现垃圾分类投放。通过本发明，能够自动对垃圾物品进行自动分类，简化人为投递分类操作流程，节省人力成本，同时减小垃圾对工作人员健康的影响，自动将垃圾分类，有助于垃圾的分类处理，提高了垃圾的废物利用率，保护环境。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明提供的一种智能垃圾分类投放装置的结构示意图；

图2是本发明提供的一种智能垃圾分类投放装置的第一实施例的结构示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，图1是本发明提供的一种智能垃圾分类投放装置的结构示意图。该装置包括：

垃圾投掷模块110，呈箱体状，表面喷涂超疏水纳米材料涂层，用于初步盛放待分类的垃圾物品，超疏水纳米材料涂层用于防止液体污染垃圾投掷模块110。其中，垃圾投掷模块110设置为立方体或柱状的箱体，侧壁上对称设置两个相对的投掷口，投掷口最下端远离箱体底部，对投入垃圾投掷模块110中的垃圾物品进行拦堵，以防垃圾物品投入垃圾投掷模块的箱体后因惯性从相对侧壁滑出箱体。

数据采集模块120，设置于垃圾投掷模块110箱体内部表面，用于在垃圾被投掷进入垃圾投掷模块110的箱体之后，分别对其信息数据进行采集。

数据采集模块120为设置于垃圾投掷模块110的箱体顶部和、或内侧壁的拍照设备、不同类型的传感器及配套设备。其中，拍照设备是自动对焦摄像头1，传感器至少包括金属传感器2、光照传感器3、颜色传感器4、称重传感器5及温湿度传感器6，同时设置一光源7，于光照传感器3的对面箱体壁一侧。具体如图2所示，自动对焦摄像头1设置于箱体顶部，金属传感器2、光照传感器3、颜色传感器4及温湿度传感器6设置于箱体侧壁，光源7设置于与光照传感器3相对的侧壁上。称重传感器5设置于底板背面，即位于箱体外侧的底面。

自动对焦摄像头1设置于垃圾投掷模块110的内侧的顶部，用于拍摄被投入垃圾投掷模块110的垃圾物品的图像信息；金属传感器2设置于垃圾投掷模块110侧壁，用于感应垃圾物品的材质，确认是否为金属材质并判断金属材质类型；光照传感器3用于在光源7照射在垃圾物品表面时，感应光线穿透物品后的光照强度；所述颜色传感器4用于感应垃圾物品的颜色；所述称重传感器5设置于垃圾投掷模块110的箱体底部，用于对垃圾物品的重量进行感应；所述温湿度传感器6用于感应垃圾投掷模块的盒体内部的温湿度信息。

自动对焦摄像头1主要包括取景器和图像信号处理器，当取景器捕捉到最原始的图像后，这些原始图像数据会被当作原始资料传送至图像信号处理器中，此时图像信号处理器便会对原始数据进行分析。图像的轮廓边缘越清晰，则它的亮度梯度就越大，即：边缘处景物和背景之间的对比度就越大；反之，失焦的图像，轮廓边缘模糊不清，亮度梯度或对比度下降；失焦越远，对比度越低。如果轮廓边缘模糊不清，则说明原始图像的对焦是不准确，图像信号处理器会调整改变焦距使得拍摄物体清晰。

金属传感器2分为利用电磁感应高频振荡型，使用磁铁磁力型和利用电容变化电容型。接近金属传感器可以不与目标物实际接触情况下检测靠近传感器金属目标物。

光照传感器3用于检测光照强度，简称照度，其工作原理是将光照强度值转为电压值。

颜色传感器4是识别物体颜色的装置，通常包括色标传感器和RGB传感器。色标传感器是将物体的颜色与参考颜色相比较来实现色标检测；RGB传感器是通过检测目标物体对三基色的反射率实现鉴别物体颜色。

温湿度传感器6是通过检测装置测量到空气中温湿度后，按一定的规律变换输出为电信号或其他所需形式的信息。

称重传感器5是一种将质量信号转变为可测量的电信号输出的装置，按转换方法分为光电式、液压式、电磁力式、电容式、磁极变形式、振动式、陀螺仪式、电阻应变式等。

金属传感器、光照传感器、颜色传感器、称重传感器、温湿度传感器及光源传感器均连接一信号调理模块，用于对各传感器的数据类型进行转换，转换完成后发送到数据分析模块130进行存储分析。

数据分析模块130，连接数据采集模块120，用于接收并分析当前在垃圾投掷模块110中放置的垃圾物品的信息数据，确认垃圾物品所属类型。

具体的，数据分析模块130接收垃圾信息数据，构建垃圾特征库；通过分析接收到的垃圾物品的材质数据、透光数据、温湿度数据、重量数据进行筛选，剔除掉不符合基本属性的垃圾种类，同时将剔除的垃圾种类在垃圾特征库进行“不参与运算”标识，其他未剔除的垃圾种类在垃圾特征库默认为“参与运算”标识；调用分类识别机器学习算法对垃圾特征库中“参与运算”标识的垃圾物品的图像数据、颜色数据进行分类识别，确定垃圾物品类型；通过分类识别机器学习算法判断出用户投入垃圾投掷模块中的垃圾物品是否属于可回收物、有害垃圾、湿垃圾和干垃圾中的一种。

垃圾分类模块140，连接垃圾投掷模块110和数据分析模块130，用于根据数据分析模块130的分析结果，控制垃圾投掷模块110移动至对应类型的垃圾箱进行投放，实现垃圾分类投放。

垃圾投放模块140包括：

信号接收单元141，连接数据分析模块130，用于接收其分析结果；其中，分析结果是将垃圾投掷模块中的垃圾物品分类为可回收物、有害垃圾、湿垃圾和干垃圾中的一种；

信号转换单元142，用于根据垃圾物品类型，产生对应垃圾物品类型的分类信号。驱动单元143，连接信号转换单元142和垃圾投掷模块110，用于根据分类信号，驱动垃圾投掷模块110移动，使其移动至对应内部垃圾物品类型的垃圾箱上方，并进一步驱动垃圾投掷模块110翻转，将内部的垃圾物品倾倒进入对应的垃圾箱。

此外，还包括太阳能板和电池，太阳能板通过电源输入调理模块连接电池，用于为电池充电，电池连接数据采集模块120的各传感器及拍照设备，进行拍摄；电池连接数据分析模块130和垃圾投放模块140的各单元进行供电。如图2所示。

在本发明的其中一种实施方式中，垃圾投掷模块110通过机械手进行控制，机械手连接信号转换单元142，通过判断投入的垃圾物品对应的类型，向机械手发送相应类型的信号，从而通过机械手控制垃圾投掷模块110移动指定位移的路径，在行进了指定位移后，进一步接收指令，使垃圾投掷模块110进行翻转倾倒，从而将垃圾投掷模块110中存放的垃圾物品投掷到对应的垃圾箱中，实现了垃圾分类。

在本发明的其他实施方式中，在垃圾投掷模块110的立方体箱体的未设置传感器的两个相对侧壁上设置第一连接杆和第二连接杆，第一连接杆一端固定于侧壁，另一端固定连接滑台上设置的舵机，第二连接杆一端固定于侧壁，另一端连接第二长连接杆；第二长连接杆与第二连接杆垂直设置，第二连接杆的另一端设置一滑块，第二长连接杆上设置滑槽，在第一连接杆和舵机之间，垂直第一连接杆设置第一长连接杆，第一长连接杆上设置滑槽，第一连接杆和第一长连接杆接触的位置设置滑块，在通过滑台控制舵机，进而通过第一连接杆的滑块在滑槽中移动，带动垃圾投掷模块110进行移动。通过控制舵机在滑台上的移动距离，使垃圾投掷模块110到达相应类型的垃圾箱上方，进而进行垃圾倾倒，实现垃圾自动分类投放。

区别于现有技术，本发明的智能垃圾分类投放装置包括：包括：垃圾投掷模块，呈箱体状，表面喷涂超疏水纳米材料涂层，用于初步盛放待分类的垃圾物品，超疏水纳米材料涂层用于防止液体污染垃圾投掷模块；数据采集模块，设置于垃圾投掷模块箱体内部表面，用于在垃圾被投掷进入垃圾投掷模块的箱体之后，分别对其信息数据进行采集；数据分析模块，连接数据采集模块，用于接收并分析当前在垃圾投掷模块中放置的垃圾物品的信息数据，确认垃圾物品所属类型；垃圾分类模块，连接垃圾投掷模块和数据分析模块，用于根据数据分析模块的分析结果，控制垃圾投掷模块移动至对应类型的垃圾箱进行投放，实现垃圾分类投放。通过本发明，能够自动对垃圾物品进行自动分类，简化人为投递分类操作流程，节省人力成本，同时减小垃圾对工作人员健康的影响，自动将垃圾分类，有助于垃圾的分类处理，提高了垃圾的废物利用率，保护环境。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (8)

1.一种智能垃圾分类投放装置，其特征在于，包括：

垃圾投掷模块，呈箱体状，表面喷涂超疏水纳米材料涂层，用于初步盛放待分类的垃圾物品，超疏水纳米材料涂层用于防止液体污染垃圾投掷模块；

数据采集模块，设置于垃圾投掷模块箱体内部表面，用于在垃圾被投掷进入垃圾投掷模块的箱体之后，分别对其信息数据进行采集；

数据分析模块，连接数据采集模块，用于接收并分析当前在垃圾投掷模块中放置的垃圾物品的信息数据，确认垃圾物品所属类型；

垃圾分类模块，连接垃圾投掷模块和数据分析模块，用于根据数据分析模块的分析结果，控制垃圾投掷模块移动至对应类型的垃圾箱进行投放，实现垃圾分类投放。

2.根据权利要求1所述的智能垃圾分类投放装置，其特征在于，所述垃圾投掷模块为立体型箱体状，侧壁上对称设置两个相对的投掷口，投掷口最下端远离箱体底部，以防垃圾物品投入垃圾投掷模块的箱体后因惯性从相对侧壁滑出箱体。

3.根据权利要求1所述的智能垃圾分类投放装置，其特征在于，所述数据采集模块包括自动对焦摄像头、金属传感器、光照传感器、颜色传感器、称重传感器及温湿度传感器；同时设置一光源，位于光照传感器的对面箱体壁一侧。

4.根据权利要求3所述的智能垃圾分类投放装置，其特征在于，所述自动对焦摄像头设置于垃圾投掷模块的顶部，用于拍摄被投入垃圾投掷模块的垃圾物品的图像信息；金属传感器设置于垃圾投掷模块侧壁，用于感应垃圾物品的材质，确认是否为金属材质并判断金属材质类型；光照传感器用于在光源照射在垃圾物品表面后，感应光线穿透物品后的光照强度；所述颜色传感器用于感应垃圾物品的颜色；所述称重传感器设置于垃圾投掷模块的箱体底部，用于对垃圾物品的重量进行感应；所述温湿度传感器用于感应垃圾投掷模块的盒体内部的温湿度信息。

5.根据权利要求4所述的智能垃圾分类投放装置，其特征在于，金属传感器、光照传感器、颜色传感器、称重传感器、温湿度传感器及光源传感器均连接一信号调理模块，用于对各传感器的数据类型进行转换，转换完成后发送到数据分析模块进行存储分析。

6.根据权利要求1所述的智能垃圾分类投放装置，其特征在于，所述数据分析模块接收垃圾信息数据，构建垃圾特征库；通过分析接收到的垃圾物品的材质数据、透光数据、温湿度数据、重量数据进行初步筛选，剔除掉不符合基本属性的垃圾种类，同时将剔除的垃圾种类在垃圾特征库进行“不参与运算”标识，其他未剔除的垃圾种类在垃圾特征库默认为“参与运算”标识；调用分类识别机器学习算法对垃圾特征库中“参与运算”标识的垃圾物品的图像数据、颜色数据进行分类识别，确定垃圾物品类型；通过分类识别机器学习算法判断出用户投入垃圾投掷模块中的垃圾物品是否属于可回收物、有害垃圾、湿垃圾和干垃圾中的一种。

7.根据权利要求6所述的智能垃圾分类投放装置，其特征在于，不符合基本属性的垃圾特征库已标记“不参与运算”，则该类垃圾特征在机器学习算法的分类识别过程中不再参与识别计算分析。

8.根据权利要求6所述的智能垃圾分类投放装置，其特征在于，所述垃圾投放模块包括：

信号接收单元，连接数据分析模块，用于接收其分析结果；其中，分析结果是将垃圾投掷模块中的垃圾物品分类为可回收物、有害垃圾、湿垃圾和干垃圾中的一种；

信号转换单元，用于根据垃圾物品类型，产生对应垃圾物品类型的分类信号；

驱动单元，连接信号转换单元和垃圾投掷模块，用于根据分类信号，驱动垃圾投掷模块移动，使其移动至对应内部垃圾物品类型的垃圾箱上方，并进一步驱动垃圾投掷模块翻转，将内部的垃圾物品倾倒进入对应的垃圾箱。

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