CN112849837A - 一种基于语音识别与云服务平台的智能垃圾分类箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于语音识别与云服务平台的智能垃圾分类箱，涉及垃圾分类技术领域。该基于语音识别与云服务平台的智能垃圾分类箱可通过给垃圾箱增加智能化的人机交互功能和管理系统，该智能垃圾桶可以实现在语音识别的基础上，自动将垃圾分为厨余垃圾，可回收垃圾，有害垃圾和其余垃圾四大类，智能垃圾桶上设置了与物联网交联的语音识别装置和小屏幕，一方面优化了使用者的用户体验，另一方面可向使用者普及相关的垃圾分类知识，同时垃圾桶上的压缩模块，人性化设计也大大提高了垃圾回收的效率。

Description

一种基于语音识别与云服务平台的智能垃圾分类箱

技术领域

本发明涉及垃圾分类技术领域，具体为一种基于语音识别与云服务平台的智能垃圾分类箱。

背景技术

随着各大城市垃圾分类的普及和推广，越来越多地区要求进行垃圾分类，然而从个人角度来说，如何辨别垃圾属于哪个类别仍然是一个难题，虽然目前有些app能够查询分类，但仍然不够方便，因此创新制造出了这一智能分类垃圾箱。

目前国内外已有类似的装置，但是大多存在各种缺点，如人机交互功能差、分类速度慢、无法查看当前状态等，为解决这一问题，将分类功能与垃圾桶有机结合，提供更佳的分类与垃圾处理服务，且在分类这一过程中进行垃圾分类相关知识的科普。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于语音识别与云服务平台的智能垃圾分类箱，解决了人们对垃圾分类知识不足导致垃圾分类制度实行困难的问题。

（二）技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于语音识别与云服务平台的智能垃圾分类箱，包括外桶，所述外桶内顶部的中间位置处设置有投放口，所述外桶的内顶部设置有固定环，且固定环与投放口相适配，所述外桶内部的两端均设置有横板，所述横板的顶部设置有第一滑轨，两组所述横板相互靠近的位置处设置有两组竖板，所述竖板两端的底部设置有第一滑块，且第一滑块与第一滑轨相适配，一组所述竖板的内侧设置有第一齿条，所述竖板的顶部设置有卡环，所述卡环上转动设置有第一电机，所述第一电机的输出端设置有第一齿轮，且第一齿轮贯穿卡环与第一齿条相适配，一组所述竖板上设置有第二电机，所述第二电机的输出端设置有第二齿轮，且第二齿轮与第二齿条相适配，所述卡环的内侧设置有卡垫，所述外桶的内部设置有内桶。

优选的，所述内桶内部的一侧设置有锂电池，所述锂电池一侧的中间位置处设置有电源启动器。

优选的，所述内桶内部的中间位置处设置有第一隔板，所述第一隔板底部的中间位置处设置有第二隔板，所述第一隔板的表面设置有两组液压机，所述液压机的一端设置有液压杆，且液压杆远离液压机的一端贯穿第一隔板，两组所述液压杆的外侧设置有挤压板。

优选的，所述第一隔板底部的一端设置有第三电机，所述第三电机的一侧设置有保护罩，且保护罩远离第三电机的一端贯穿第二隔板。

优选的，所述固定环上设置有卡槽，且卡槽与卡环之间设置有软管。

优选的，所述内桶底部的四角处设置有套块，所述外桶的内顶部设置有套板，且套板与套块相适配。

优选的，所述外桶顶部的一侧转动设置有外桶盖，所述外桶内顶部的一侧设置有第四电机，且第四电机的输出端贯穿外桶与外桶盖转动连接。

优选的，所述竖板上设置有第二滑轨，所述卡环的底部设置有两组第二滑块，且第二滑块分别与第二滑轨相适配。

优选的，所述外桶上设置有主控板，主控板分别双向连接有语音识别模块，横移定位模块，翻盖模块与压缩模块。

（三）有益效果

本发明提供了一种基于语音识别与云服务平台的智能垃圾分类箱。具备以下有益效果：

该基于语音识别与云服务平台的智能垃圾分类箱，通过给垃圾箱增加智能化的人机交互功能和管理系统，该智能垃圾桶可以实现在语音识别的基础上，自动将垃圾分为厨余垃圾，可回收垃圾，有害垃圾和其余垃圾四大类，智能垃圾桶上设置了与物联网交联的语音识别装置和小屏幕，一方面优化了使用者的用户体验，另一方面可向使用者普及相关的垃圾分类知识，同时，垃圾桶上的压缩模块，磁吸式卡扣等人性化设计也大大提高了垃圾回收的效率。

附图说明

图1为本发明外筒的结构示意图；

图2为本发明横板与竖板的连接结构示意图；

图3为本发明横板的结构示意图；

图4为本发明横板与竖板的俯视结构示意图；

图5为本发明内桶的结构示意图；

图6为本发明锂电池的结构示意图；

图7为本发明固定环的结构示意图；

图8为本发明工作系统图；

图中，1外桶、2投放口、3外桶盖、4横板、5竖板、6第一齿条、7第二齿条、8第一滑轨、9第一滑块、10第一电机、11卡环、12第二电机、13卡垫、14内桶、15锂电池、16电源启动器、17固定环、18第一隔板、19第二隔板、20液压机、21液压杆、22挤压板、23第三电机、24保护罩、25第二滑块、26、第二滑轨。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-8，本发明实施例提供一种技术方案：一种基于语音识别与云服务平台的智能垃圾分类箱，包括外桶1，所述外桶1内顶部的中间位置处设置有投放口2，所述外桶1的内顶部设置有固定环17，且固定环17与投放口2相适配，所述外桶1内部的两端均设置有横板4，所述横板4的顶部设置有第一滑轨8，两组所述横板4相互靠近的位置处设置有两组竖板5，所述竖板5两端的底部设置有第一滑块9，且第一滑块9与第一滑轨8相适配，一组所述竖板5的内侧设置有第一齿条6，所述竖板5的顶部设置有卡环11，所述卡环11上转动设置有第一电机10，所述第一电机10的输出端设置有第一齿轮，且第一齿轮贯穿卡环11与第一齿条6相适配，一组所述竖板5上设置有第二电机12，所述第二电机12的输出端设置有第二齿轮，且第二齿轮与第二齿条7相适配，所述卡环11的内侧设置有卡垫13，所述外桶1的内部设置有内桶14。

在本实施中，所述内桶14内部的一侧设置有锂电池15，所述锂电池15一侧的中间位置处设置有电源启动器16，能源采用高性能的锂电池，给动力设备供电，可满足大电流的要求，并且可经过多级降压，形成稳定的供电链路，为控制电路板供电，所述内桶14内部的中间位置处设置有第一隔板18，所述第一隔板18底部的中间位置处设置有第二隔板19，所述第一隔板18的表面设置有两组液压机20，所述液压机20的一端设置有液压杆21，且液压杆21远离液压机20的一端贯穿第一隔板18，两组所述液压杆21的外侧设置有挤压板22，便于液压机对硬性垃圾进行挤压，使得垃圾进行变形，提高了内桶14的利用空间；

如图5所示，本发明所述第一隔板18底部的一端设置有第三电机23，所述第三电机23的一侧设置有保护罩24，且保护罩24远离第三电机23的一端贯穿第二隔板19，整个系统主要采用电机作为驱动源，一方面因为这样更节能环保，另一方面电机性能优良，便于精准控制，

如图7所示，所述固定环17上设置有卡槽，且卡槽与卡环11之间设置有软管，使得垃圾投放口与下分类口通过软管连接，垃圾通过软管进入分类口，

如图1所示，所述内桶14底部的四角处设置有套块，所述外桶1的内顶部设置有套板，且套板与套块相适配，便于将内桶进行移动，外桶1与内桶14相互独立，可将内桶14从外桶1中拉出来清空垃圾，所述外桶1顶部的一侧转动设置有外桶盖3，所述外桶1内顶部的一侧设置有第四电机，且第四电机的输出端贯穿外桶1与外桶盖3转动连接，便于通过外桶盖3将外桶1进行遮盖，在使用时进行打开，避免了内桶14里的异味溢出，

如图2所示，所述竖板5上设置有第二滑轨26，所述卡环11的底部设置有两组第二滑块25，且第二滑块25分别与第二滑轨26相适配，便于通过第一电机10和第二电机12的转动，实现分类口在横板4和竖板5的移动，实现垃圾的准确分类，

如图8所示，所述外桶1上设置有主控板，主控板分别双向连接有语音识别模块，横移定位模块，翻盖模块与压缩模块，通过对整个系统模块化，将整个系统中所有的模块挂在同一条总线上，通过主控板对各个模块的控制、协调，从而实现快速精准的分类，一方面保证了单一的控制中心，防止控制的多核心出现的冲突，为完成人机交互，语音识别系统，通过语音的输入，从而进一步保证分类的快速以及精准。

本发明整个系统主要采用第三电机作为驱动源，一方面因为这样更节能环保，另一方面电机性能优良，便于精准控制，能源采用高性能的锂电池15，给动力设备供电，可满足大电流的要求，并且可经过多级降压，形成稳定的供电链路，为控制电路板供电，由于垃圾桶设计的特殊性，会长时间置于室外，给垃圾桶加入太阳能灯板，以增强整个系统的续航能力，通过锂电池15，将带动第一电机10与第二电机12进行运作，通过第一电机10与第二电机12之间的相互配合，使得卡环11进行多方位移动，通过卡环11与17之间通过软管连接，从而使得11可将垃圾进行分类放置，进而达到了垃圾分类放置的目的；

整个系统由三部分构成：开盖模块、横移定位模块以及压缩装置，开盖模块控制外桶盖3的打开，以便人们把握扔垃圾的时机，横移定位模块通过与语音识别系统的交互，从而垃圾准确分类，移动到不同位置进行投放，由于易拉罐等可压缩物体的存在，压缩系统可对此类垃圾进行压缩，以便后期的回收和再次使用；

基于对控制以及功能的考虑，智能垃圾桶进行模块化设计，通过不同模块之间的协调，从而满足所有需求，开盖模块需要的是外桶盖3打开迅速，以及与横移定位模块的配合，横移定位模块需要进行垃圾的不同位置的投放，需要满足两个自由度的移动，通过第一电机10和第二电机12在两个自由度方向上的相互配合，实现全方位的移动，压缩模块需要的是强扭矩的液压机20，从而将易拉罐等压扁，通过液压机20强扭矩将两块板不断拉近，从而实现易拉罐等垃圾的压扁；

智能垃圾桶的控制板整合硬件设备，通过控制板对于各模块之间的协调，从而达到快速分类以及压缩，为了让智能垃圾桶分类快速准确，对控制架构进行了设计，为满足智能垃圾桶在分类过程中产生的大量的数据快速、实时、稳定交互，采用当前使用广泛的现场CAN总线，CAN总线是具有通信速率高、容易实现、且性价比高，可靠性高、实时性特点，通过对整个系统模块化，将整个系统中所有的模块挂在同一条CAN总线上，通过主控板对各个模块的控制、协调，从而实现快速精准的分类，一方面保证了单一的控制中心，防止控制的多核心出现的冲突，另一方面CAN总线便与进行扩展，后期进行改进的话可以短期内快速完成；

为完成人机交互，语音识别系统，通过语音的输入，从而进一步保证分类的快速以及精准，软件系统作为整个垃圾桶的上层系统，整个软件系统需要做到与用户交互、并控制整个垃圾桶的运动，故整体分为语音识别模块、垃圾分类模块与通讯控制模块，共同实现上述功能，具体使用ROS系统作为整体软件框架，实现硬件抽象、进程间信息传递与程序包管理；

本发明在使用环境中有着高效、强鲁棒性的特点，能准确辨别物体，为分类模块减少了错误输入，在识别语音前，使用python中的pyaudio与wave模块实现语音的录制与预处理，为了利于语音的识别，需使用语音增强的方式将信号中的噪音降低，此处使用LMS自适应滤波器进行降噪，利用前一刻已获得的滤波器参数，自动调节当前滤波器参数，以适应信号和噪声未知的或随机变化的统计特性，从而实现最优滤波，使用API能极大减少产品自身的计算量，节省功耗，并且提供更流畅的用户体验，使用开放平台的API服务进行语音识别，其具有实用标准的高准确率、并支持多语种和方言，提供的词法分析、语义分析、词条和语句结构划分能够直接得到关键识别物体的名称；

在语言识别后，对得到的物体名称需要进行分类，此处使用数据库查询的方式对物体进行模糊匹配，确定其分类、并提供储存方式等相关信息，利用数据库方式能够快速得到物品分类，并且对数据库进行不断更新，能够适应不同地区、不同物品的实时分类变化。

综上所述

本发明垃圾桶由第三电机23驱动，采用太阳能充电的锂电池15进行供电，节能环保，各个部分均为模块化设计，通过CAN总线相连，保证了中心化的控制，方便日后改进，上层软件采用ROS作为框架，使用pyaudio与wave录制语音后调用API语音识别，识别后得到垃圾名称，对其在数据库中进行模糊匹配，确定垃圾种类，控制下层硬件完成分类，并显示结果，使用时只需说出垃圾名字，在外桶盖3打开后放入垃圾，智能分类垃圾桶将自动完成分类、压缩、储存垃圾的一系列过程，并将结果显示出来，极大的方便了分类过程。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种基于语音识别与云服务平台的智能垃圾分类箱，包括外桶（1），其特征在于：所述外桶（1）内顶部的中间位置处设置有投放口（2），所述外桶（1）的内顶部设置有固定环（17），且固定环（17）与投放口（2）相适配，所述外桶（1）内部的两端均设置有横板（4），所述横板（4）的顶部设置有第一滑轨（8），两组所述横板（4）相互靠近的位置处设置有两组竖板（5），所述竖板（5）两端的底部设置有第一滑块（9），且第一滑块（9）与第一滑轨（8）相适配，一组所述竖板（5）的内侧设置有第一齿条（6），所述竖板（5）的顶部设置有卡环（11），所述卡环（11）上转动设置有第一电机（10），所述第一电机（10）的输出端设置有第一齿轮，且第一齿轮贯穿卡环（11）与第一齿条（6）相适配，一组所述竖板（5）上设置有第二电机（12），所述第二电机（12）的输出端设置有第二齿轮，且第二齿轮与第二齿条（7）相适配，所述卡环（11）的内侧设置有卡垫（13），所述外桶（1）的内部设置有内桶（14）。

2.根据权利要求1所述的一种基于语音识别与云服务平台的智能垃圾分类箱，其特征在于：所述内桶（14）内部的一侧设置有锂电池（15），所述锂电池（15）一侧的中间位置处设置有电源启动器（16）。

3.根据权利要求1所述的一种基于语音识别与云服务平台的智能垃圾分类箱，其特征在于：所述内桶（14）内部的中间位置处设置有第一隔板（18），所述第一隔板（18）底部的中间位置处设置有第二隔板（19），所述第一隔板（18）的表面设置有两组液压机（20），所述液压机（20）的一端设置有液压杆（21），且液压杆（21）远离液压机（20）的一端贯穿第一隔板（18），两组所述液压杆（21）的外侧设置有挤压板（22）。

4.根据权利要求3所述的一种基于语音识别与云服务平台的智能垃圾分类箱，其特征在于：所述第一隔板（18）底部的一端设置有第三电机（23），所述第三电机（23）的一侧设置有保护罩（24），且保护罩（24）远离第三电机（23）的一端贯穿第二隔板（19）。

5.根据权利要求1所述的一种基于语音识别与云服务平台的智能垃圾分类箱，其特征在于：所述固定环（17）上设置有卡槽，且卡槽与卡环（11）之间设置有软管。

6.根据权利要求1所述的一种基于语音识别与云服务平台的智能垃圾分类箱，其特征在于：所述内桶（14）底部的四角处设置有套块，所述外桶（1）的内顶部设置有套板，且套板与套块相适配。

7.根据权利要求1所述的一种基于语音识别与云服务平台的智能垃圾分类箱，其特征在于：所述外桶（1）顶部的一侧转动设置有外桶盖（3），所述外桶（1）内顶部的一侧设置有第四电机，且第四电机的输出端贯穿外桶（1）与外桶盖（3）转动连接。

8.根据权利要求1所述的一种基于语音识别与云服务平台的智能垃圾分类箱，其特征在于：所述竖板（5）上设置有第二滑轨（26），所述卡环（11）的底部设置有两组第二滑块（25），且第二滑块（25）分别与第二滑轨（26）相适配。

9.根据权利要求1所述的一种基于语音识别与云服务平台的智能垃圾分类箱，其特征在于：所述外桶（1）上设置有主控板，主控板分别双向连接有语音识别模块，横移定位模块，翻盖模块与压缩模块。

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