CN112718585A - 一种废弃口罩智能识别分拣装置 - Google Patents

Abstract

一种废弃口罩智能识别分拣装置，包括振动盘1、机械臂2、高速摄像头3、消毒杀菌箱4、触觉传感器5、普通垃圾箱6、安装台7、传送带8、智能单元9；机械臂2上安装有高速摄像头3，机械臂2分拣爪上装有触觉传感器5，以获取抓取物触觉信息；智能芯片9内含视觉识别与特征提取软件，当得到废弃口罩外形特征阈值时，初步完成废弃口罩识别并通过控制模块向机械臂2发出分拣操作信号；当触觉传感器5得到废弃口罩触觉特征阈值时，智能芯片9完成废弃口罩识别并通过控制模块向机械臂2发出夹紧分拣操作信号及将废弃口罩投入消毒杀菌箱4信号；通过上述方法，本发明能够实现废弃口罩与普通生活垃圾的智能分拣，并对废弃口罩进行了初步杀菌处理。

Description

一种废弃口罩智能识别分拣装置

技术领域

本发明涉及一种废弃口罩智能识别分拣装置。

背景技术

从对生态环境影响较大的废弃物角度而言,一方面，需求量巨大、更换频率高的一次性口罩使生活垃圾的产生量和成分发生了变化，另一方面迅速对大量废弃口罩进行无害化处理的需求陡增。尤其是携带病毒病菌的废弃口罩属于危险废物,不能直接进入垃圾填埋场,需要经过焚烧等各种热处理手段。

通过调研及查阅大量的文献资料表明：医疗废物处理方法已经较为成熟并且因物而异。一次性的医疗用品,经人工分拣、粉碎机粉碎后,再用次氯酸纳浸泡消毒，消毒处理后的塑料废碎料作为工业原料提供给企业生产塑料胶底等,消毒废水和沉淀污泥定期清运,送到周围农田填埋或作为农肥。医院废水一般为二级处理,经生化曝气后,再加次氯酸钠消毒后,排入市政管网,沉淀的污泥由环卫局或其他单位数月后清运一次。国内的许多医院自备小型焚烧炉,焚烧可燃的医疗废物,目前采用的间歇式固定床焚烧炉,再配置烟气净化装置避免对空气的二次污染。

但是，这些医疗废物的处理建立在经过分拣之后，如何准确分拣数量众多并且可能携带病毒细菌的废弃口罩，成为垃圾分拣亟待解决的关键问题。如果采用人工分拣，不仅清洁人员感染病毒的风险大大提高，而且工作繁琐、效率低下，难以处理数量日益增多的废弃口罩垃圾。即使市面上出现带有电子感应、紫外消毒装置的专用废弃口罩垃圾箱，但是由于大部分居民并没有形成将废弃口罩投入专用垃圾桶的习惯，数量巨大并且携带病毒病菌的废弃口罩随着生活垃圾一起被运往垃圾处理厂，所带来的安全隐患不言而喻。

为了解决目前废弃口罩在生活垃圾中日益增多但无法智能分拣的问题，提出了这种废弃口罩智能识别分拣装置。

通过调研及查阅大量的文献资料表明：目前人工分拣垃圾仍占主流，但这种方法对清洁人员可能带来严重的感染隐患，并且人工成本高，耗时耗力,分拣垃圾的工作效率低下，因此并不被提倡，由此出现了机器分拣装置。而现有的机器分拣装置，主要用于分拣建筑垃圾和餐厨垃圾，一种建筑垃圾多级筛分分拣装置(202010612231.3)利用金属探测器将金属从普通垃圾中分拣出来，以提高筛分效率；而另一种用于建筑垃圾中多种废料分拣回收设备(202010313517.1)利用木质垃圾收集装置和吸动装置,通过有简单有效的机械传动,将木质垃圾和混凝土垃圾分离以及再利用；还有一种生活垃圾分拣输送装置(202020500943.1)利用筛选网将垃圾中的液体与固体分离，从而保障垃圾进入下一环节时不会携带大量液体。这种方法能够对垃圾智能分拣带来一定的帮助，都较为粗略，精度较低，无法将废弃口罩单独分拣出来。因此，近期出现了垃圾智能分拣技术，比如：一种基于视觉识别的垃圾分拣机器人(202010396855.6)。该专利技术利用工业视觉识别系统、两台小型工业机器人、小型传送带、AGV小车、通用台架等设备，自动完成对分拣对象的传送、识别、抓取、分拣和装载等一系列任务，形成一条小型循环演示生产线；再如：一种干湿垃圾分类方法、分类箱和分拣系统(202010614463.2)，通过获取垃圾包裹的灰度图像,确定所述灰度图像中像素值小于干湿垃圾像素分割阈值的像素点的第一数量,并确定所述第一数量占所有像素点数量的目标比例，以确定所述垃圾包裹的类别，达到干湿垃圾分拣的目的。由此可见，这类基于视觉识别的垃圾分类机器人能够识别分拣一定数量、不同种类的普通生活垃圾，虽然精度已经较高，但不能准确识别并分拣废弃口罩，更没有针对废弃口罩消毒处理的环节。本发明根据需求设计制造废弃口罩智能识别分拣装置，改进当前的垃圾分拣流程，可以将口罩从大量生活垃圾中分拣出来，从而避免病毒病菌在垃圾分拣环节中的二次传播。本发明的废弃口罩智能识别分拣装置，由于功能独特，能智能识别并分拣废弃口罩，提高废弃口罩的分拣效率和准确率。进而将单独分拣出来的废弃口罩经过粉碎、灭菌处理后再利用，达到节约资源、保护环境的目的。

通过对现有的垃圾分拣技术的研究可知，现有的垃圾分拣方式有三大类，一类主要包括人工分拣，其效率和安全性都不能满足对废弃口罩迅速无害化处理的要求；一类是机器分拣装置，虽然可以对建筑垃圾和餐厨垃圾，进行木制垃圾分拣、金属分拣和固液分离，但是由于精度不高，无法实现对废弃口罩的分拣；另一类是基于视觉识别技术的垃圾分拣机器人，虽然能满足垃圾分拣技术对智能化、高效率的需求，但依然没有专门针对废弃口罩的智能识别和分拣及处理环节。

为了克服现有技术的不足，发明了一种专门用于废弃口罩识别分拣的智能装置，该装置具有安全无害、节能环保、识别分拣效率高等特点，可满足大量废弃口罩无害化处理的应用需求，具有广泛的应用前景。

本发明设计了一种具有废弃口罩智能识别及分拣装置，由次解决现有垃圾分拣技术效率低、安全性差的问题，以实现废弃口罩的无害化处理，这将为大规模智能识别与分拣技术的发展提供理论和技术支撑，具有重要的理论价值和实用价值。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有垃圾分拣装置的不足，提供一种废弃口罩智能识别分拣装置。本发明主要采用智能单元中的机器视觉识别模块及触觉识别模块，制作废弃口罩智能识别装置；采用智能控制系统控制机械臂，实现抓取废弃口罩，构建分拣装置。最终实现识别分拣的精准化和高效化，进而将分拣出的废弃口罩投入消毒垃圾箱，对废弃口罩进行初步的消毒无菌化处理。

本发明在设计制作时，在各个方面改进当前的垃圾识别分拣技术：在垃圾进料方面，通过振动盘和传送带，将投入生活垃圾进行分散，有助于废弃口罩的识别；在废弃口罩识别方面，采用高速摄像头和触觉传感器，同时利用智能芯片中的视觉识别模块和触觉识别模块，极大提高废弃口罩的识别正确率；在废弃口罩抓取方面，通过智能单元内含的智能芯片向控制系统发出操作信号，控制机械臂进行灵活分拣，从而使其对废弃口罩的识别正确率大大提高。

为了实现上述发明的目的，本发明解决其技术问题所采用的具体技术方案如下：

本发明所涉及的废弃口罩智能识别分拣装置，其总体组成如图1所示：主要由振动盘1、机械臂2、高速摄像头3、消毒杀菌箱4、触觉传感器5、普通垃圾箱6、安装台7、传送带8、智能单元9组成。高速摄像头3安装在机械臂2上，触觉传感器5安装在机械臂2 末端，振动盘1与传送带8连接，振动盘1、机械臂2、传送带8均安装在安装台7上，智能单元9安装在安装台7下，消毒杀菌箱4安装在安装台7侧边，普通垃圾箱6安装在传送带 8尾端。

振动盘1，由防水防腐材料制成，将投入生活垃圾进行分散，有助于废弃口罩的识别。

机械臂2，由轻质防水防腐材料制成，其外形酷似手臂，两处转矩模仿关节，尾端安装有分拣爪，以便灵活地抓取废弃口罩。

高速摄像头3，位于机械臂2上，对传送带8上生活垃圾进行快速摄像，用于获取物体图像信息，有助于完成废弃口罩的形状特征识别。

消毒杀菌箱4，由轻质防水防腐材料制成，箱内装有消毒水，用于收纳单独被分拣出来的废弃口罩。

触觉传感器5，由轻质防水防腐材料制成，用于获取抓取物品的触觉信息以及触觉图像识别，避免抓取与废弃口罩外形相似的物体，以提高废弃口罩抓取准确率。

普通垃圾箱6，由轻质防水防腐材料制成，成桶状结构，用于收纳普通生活垃圾。

安装台7，用于支承整个废弃口罩智能识别分拣装置。

传送带8，由防水防腐材料制成，用于传输待分拣生活垃圾。

智能单元9，内置智能芯片及安装于智能芯片内的废弃口罩视觉及触觉识别与特征提取软件，若得到废旧口罩的外形特征阈值时，智能芯片完成废弃口罩外形识别并通过控制单元向机械臂2分拣爪发出抓取操作启动信号，接下来，若得到废旧口罩的触觉特征阈值时，智能芯片完成废弃口罩触觉识别，再次通过控制单元向机械臂2发出抓紧分拣操作的启动信号。

本发明的基本工作原理如下：

开机启动后，智能单元启动自检程序进行自检，自检通过后，启动振动盘1以及传送带8，振动盘1开始振动同时传送带缓慢运行，智能单元9随后发出信号启动机械臂2以及传感器，在待分拣生活垃圾被添加到振动盘1上后，在振动盘1作用下，生活垃圾被逐件分隔并接下来随传送带8缓慢运动。智能机械臂2上的高速摄像头3对传送带8上的生活垃圾进行快速摄像，进而采用机器视觉识别模块进行特征提取，当得到废弃口罩的外形特征阈值，初步完成废弃口罩识别时，智能单元9发出信号通过控制模块启动机械臂2实施分拣操作，机械臂2分拣爪抓取目标物体后，位于机械臂2分拣爪上的触觉传感器5对废弃口罩进行触觉识别，当得到较为符合废旧口罩材质的触觉特征阈值时，智能芯片完成废弃口罩触觉识别，再次通过控制单元向机械臂2发出抓紧分拣操作启动信号，机械臂2分拣爪夹紧分拣，将抓取物体投入消毒杀菌箱4，否则放弃分拣。其余未被抓取的普通生活垃圾均将被传送带投入普通垃圾箱6，由此实现废弃口罩与普通生活垃圾的智能分拣，并对废弃口罩进行初步杀菌处理。

本发明的电气信号关系如图2所示：高速摄像头3获取的图像信号传入信息采集电路，经由信息处理电路传入智能单元9中的机器视觉识别模块，通过向控制系统发出信号控制机械臂2抓取目标物体，此时位于机械臂2分拣爪的触觉传感器5将获取的触觉特征阈值传入智能单元9的触觉识别模块，智能单元9再次通过向控制单元发出信号控制机械臂2分拣爪的作用。

本发明专利具有以下特点：

1、采用了机器视觉识别模块，其特征在于：内置智能芯片及安装于智能芯片内的废弃口罩识别与特征提取软件，当得到废弃口罩的外形特征阈值时，智能芯片完成废弃口罩识别并通过控制模块向机械臂发出分拣操作启动信号。

2、采用机械臂2，其特征在于：机械臂2上有高速摄像头，用于快速摄像，机械臂 2分拣爪装有触觉传感器5，用于废弃口罩触觉识别；

3、采用了触觉识别模块，机械臂2分拣爪上有触觉传感器，可获取目标物体的表面纹理、表面形貌、摩擦、弹性、硬度等多种信息，当得到废弃口罩的触觉特征阈值时，智能芯片完成废弃口罩识别并通过控制模块向机械臂2发出分拣爪夹紧信号。

附图说明

图1是废弃口罩智能识别分拣装置总体图。

图2是废弃口罩智能识别分拣电气信号图。

图3是废弃口罩智能识别分拣流程图。

具体实施方式

智能单元启动振动盘1以及传送带8，振动盘1开始振动同时传送带缓慢运行，智能单元9随后发出信号启动若干机械臂2以及传感器，在待分拣生活垃圾被添加到振动盘1 上后，在振动盘1作用下，生活垃圾被逐件分隔并接下来随传送带8缓慢运动。机械臂2上的高速摄像头3对传送带8上的生活垃圾进行快速摄像，进而采用机器视觉识别模块进行特征提取，当得到废弃口罩的外形特征阈值，初步完成废弃口罩识别时，智能单元9发出信号通过控制模块启动机械臂2实施分拣操作，机械臂2分拣爪抓取目标物体后，位于机械臂2 分拣爪上的触觉传感器5对废弃口罩进行触觉识别，当得到较为符合废旧口罩材质的触觉特征阈值时，智能芯片9完成废弃口罩触觉识别，再次通过控制单元向机械臂2发出抓紧分拣操作启动信号，机械臂2分拣爪夹紧分拣，将抓取物体投入消毒杀菌箱4，否则放弃分拣。其余未被抓取的普通生活垃圾均将随传送带8运动直至被投入位于传送带8末端的普通垃圾箱6，由此实现废弃口罩与普通生活垃圾的智能分拣，并对废弃口罩进行初步杀菌处理。

本轮生活垃圾分拣工作结束后，可继续向振动盘上投入未被分拣的生活垃圾，直至普通垃圾箱6或消毒杀菌箱4被填满

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“尾端”、“末端”、“侧边”“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，在发明的描述中，“若干”的含义是至少两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。设置若干机械臂2的目的在于，若第一只机械臂2未能及时分拣出传送带8上的废旧口罩，剩余机械臂2仍能确保传动带8上废旧口罩被分拣。

以上所述仅为发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用附属在其他相关产品的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种废弃口罩智能识别分拣装置，可应用于垃圾中大量废弃口罩的智能识别分拣。其特征在于：将垃圾送入传送带进行分散，再利用智能机械臂上的高速摄像头进行快速摄像，进而采用机器视觉识别模块进行废弃口罩特征提取，当得到废旧口罩外形特征阈值时，完成废弃口罩识别并启动机械臂实施分拣操作，再利用机械臂分拣爪上的触觉传感器对废弃口罩进行触觉识别，当得到触觉特征阈值时，机械臂分拣爪夹紧分拣，否则放弃分拣。

2.根据权利要求1所述的机器视觉识别模块，其特征在于：内置智能芯片及安装于智能芯片内的废弃口罩识别与特征提取软件，当得到废弃口罩的外形特征阈值时，智能芯片初步完成废弃口罩识别并向机械臂发出分拣操作启动信号。

3.根据权利要求1所述的智能机械臂，其特征在于：智能机械臂上有高速摄像头，用于快速摄像。

4.根据权利要求1所述的智能机械臂，其特征在于：机械臂分拣爪上有触觉传感器，由于对废弃口罩进行触觉识别，当得到触觉特征阈值时，机械臂分拣爪夹紧分拣。

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