CN113083702B - 一种基于机器视觉的垃圾分拣机器 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种基于机器视觉的垃圾分拣机器，包括移动车、旋转伸缩机械手、夹爪、摄像头以及计算机，所述旋转伸缩机械手安装在移动车上，所述夹爪安装所述旋转伸缩机械手上，所述摄像头安装在移动车上，所述计算机设置在移动车内，所述旋转伸缩机械手、夹爪以及摄像头均与所述计算机电连接；所述摄像头用于地面画面信息，所述计算机用于分析摄像头获取的画面中是否有塑料瓶、塑料袋、纸片以及纸包装袋；所述夹爪以及旋转伸缩机械手由所述计算机驱动控制。

Description

一种基于机器视觉的垃圾分拣机器
技术领域
本发明涉及垃圾分拣领域，尤其涉及一种基于机器视觉的垃圾分拣机器。
背景技术
目前的城市道路以及广场每天都会被丢弃大量的可回收垃圾(包括塑料瓶、塑料袋、纸片以及纸包装袋)，目前对于这些可回收垃圾的回收主要是依靠环卫工人清扫，但是环卫工人清扫一则效率低下，二则侵扫作业受到天气以及时间限制。
发明内容
本发明针对上述问题，提出了一种基于机器视觉的垃圾分拣机器。
本发明采取的技术方案如下：
一种基于机器视觉的垃圾分拣机器，包括移动车、旋转伸缩机械手、夹爪、摄像头以及计算机，所述旋转伸缩机械手安装在移动车上，所述夹爪安装所述旋转伸缩机械手上，所述摄像头安装在移动车上，所述计算机设置在移动车内，所述旋转伸缩机械手、夹爪以及摄像头均与所述计算机电连接；所述摄像头用于地面画面信息，所述计算机用于分析摄像头获取的画面中是否有塑料瓶、塑料袋、纸片以及纸包装袋；所述夹爪以及旋转伸缩机械手由所述计算机驱动控制。
本分拣机器中，利用摄像头获取环境机器人附近的画面信息，再将此画面信息传递给计算机，计算机再分析这些画面中是否有塑料瓶、塑料袋、纸片以及纸包装袋，若有则驱动旋转伸缩机械手以及夹爪工作，及时驱动夹爪夹取。
可选的，所述夹爪包括底座及刺针，所述刺针平行排列固定在底座上，部分刺针的枕头呈圆锥状，部分刺针的枕头呈半圆球状，半圆球状的刺针与圆锥状的刺针交错排列。
目前传统的夹爪的刺针都是圆锥状的，但是如果所有的刺针都是圆锥状的，那么夹爪在夹取塑料瓶以及塑料袋时，夹爪在夹住后在松开塑料瓶或者塑料袋时容易出现塑料瓶或者塑料袋卡在刺针上的现象，而如果全是半圆球状的刺针，则会出现刺针无法插入塑料瓶的现象，所以本种夹爪中，采用圆锥状刺针与半圆球状刺针组合使用的夹爪，圆锥状的刺针可以刺破塑料瓶(或塑料袋)，而半圆球状的刺针无法刺破塑料瓶(或塑料袋)却可以抵住塑料瓶的瓶壁，这样两个夹爪在松开时，半圆球状的刺针抵住塑料瓶，而圆锥状的刺针从塑料瓶中拔出。综上，采用上述结构的刺针可以提高对塑料瓶以及塑料袋的夹取效果，且可以保证塑料瓶或者塑料袋不会被卡在刺针上。
可选的，所述刺针呈圆柱状，且刺针的侧壁上设置有锯齿槽。
刺针呈圆柱状，刺针的侧壁上设置有锯齿槽，这样是为了更好地抓取纸片或者纸板，因为如果是光滑的圆柱面，则纸片不容易夹在两根刺针之间，但锯齿槽的存在，当纸片位于两个刺针之间时，相邻的两根刺针可以夹住纸片。
可选的，还包括红外测温仪、气体传感器、电控喷头以及水箱，所述水箱设置在移动车内，所述电控喷头通过管道与水箱相连，所述红外测温仪、电控喷头以及气体传感器均与所述计算机电连接。
因为道路上或者广场上常出现死亡的鸟类或者小动物(猫、狗以及松鼠等)，这些鸟类(或者小动物)会成为污染源，成为疾病传染源。所以采取上述红外测温仪、气体传感器以及电控喷头，首先摄像头获取画面中判断是否有鸟类或者小动物，若有则立即启动红外测温仪测鸟类的温度，测出鸟类的温度并进一步判断鸟类的温度低于36度(鸟类的体温一般为36度到42度)或者与环境的温度一致(夏季环境温度高于36度，鸟类的尸体温度也会接近于此值)，且气体传感器感应到硫酸氢、硫醇、硫醚以及氨气等腐败气体时(尸体腐烂会产生此类气体)，则代表是鸟类的死亡尸体，则此时立即启动电控喷头，水箱内存储的消毒液立即通过电控喷头喷洒到尸体上进行杀菌，杀菌之后方便环卫工人进行后续收集，避免环卫工人感染病菌。当然水箱内也可以储存燃油或者酒精，直接将燃油或者酒精喷洒到鸟类尸体，然后再用打火机点燃，将鸟类尸体彻底焚毁。
可选的，还包括火焰传感器，所述火焰传感器安装在移动车上，所述火焰传感器与所述计算机电连接。
因为广场上常常会有释放孔明灯、热气球等物件，而孔明灯掉落在地面上时并没有完全熄灭，而这些未熄灭的火源物存在较大的安全隐患，所以设置上述火焰传感器，当摄像头获取的画面中出现燃烧物(仅凭摄像头画面可能出现误判)，且火焰传感器感应到火焰、且红外测温仪测量得到燃烧物的温度高达60摄氏度以上时，则可以判定画面中有确实是有燃烧物，可以立即驱动电控喷头开启，水箱内储存的液体喷洒到燃烧物上，扑灭燃烧物。
可选的，还包括风速传感器所述风速传感器安装在所述移动车上，所述风速传感器与所述控制器电连接。
因为孔明灯、热气球等物体质量较轻，受到风吹拂时容易到处乱飞，而在无风天气时不会出现乱飞的现象，而进行过一次放飞活动时，往往都会在某一地集中掉落，若是无风天气或者微风天气，则这些物体在落地后并不会到处乱飞，而如果处于有风天气或者大风天气，则会出现热气球乱飘的现象，所以在无风天气时，本机器可以直接忽略地面上的易燃物(因为水箱内存储的水不足以扑灭所有的火源)，只有在是有风天气的情况下可以通过电控喷头喷水灭火。
可选的，还包括安装片，所述安装片有两片，两片安装片平行排列安装在所述移动车上。
设置安装片的作用是为了安装滚筒，利用滚筒对地面进行滚刷清洁。
可选的，所述移动车上设置有若干货仓。
设置货仓的目的是便于存放塑料类垃圾或纸类垃圾。
可选的，所述移动车包括车架及履带轮，所述履带轮安装在车架上，所述旋转伸缩机械手安装在车架上。
采用履带轮的目的是为了避免在雨雪冰冻天气时的打滑现象。同时履带轮相对于胶轮具有良好的耐火性，当广场上或者道路上留有零星的火源时，可以直接利用履带轮碾压灭火。
可选的，还包括电机及陀螺仪，所述电机安装在车架上，所述履带轮有两副，每副履带轮各由一组电机驱动，所述电机及陀螺仪均与所述计算机电联接。
采用两个电机分别驱动两组履带轮，且设置陀螺仪，这样是为了使车架上保持平衡，不易发生倾覆。
本发明的有益效果是：利用摄像头获取环境机器人附近的画面信息，再将此画面信息传递给计算机，计算机再分析这些画面中是否有塑料瓶、塑料袋、纸片以及纸包装袋，若有则驱动旋转伸缩机械手以及夹爪工作，及时驱动夹爪夹取。
附图说明：
图1是基于机器视觉的垃圾分拣机器示意简图，
图2是移动车的结构示意简图，
图3是夹爪的结构示意简图，
图4是刺针的结构示意简图。
图中各附图标记为：101、履带轮，102、车架，103、安装吊臂，2、夹爪，201、刺针，20101、锯齿槽，3、旋转伸缩机械手，4、电控喷头，5、安装片，6、陀螺仪，7、摄像头，8、水箱，9、计算机。
具体实施方式：
下面结合各附图，对本发明做详细描述。
如附图1、附图2、附图3以及附图4所示，一种基于机器视觉的垃圾分拣机器，包括移动车、旋转伸缩机械手3、夹爪2、摄像头7以及计算机9，旋转伸缩机械手3安装在移动车上，夹爪2安装旋转伸缩机械手3上，摄像头7安装在移动车上，计算机9设置在移动车内，旋转伸缩机械手3、夹爪2以及摄像头7均与计算机9电连接；摄像头7用于地面画面信息，计算机9用于分析摄像头7获取的画面中是否有塑料瓶、塑料袋、纸片以及纸包装袋；夹爪2以及旋转伸缩机械手3由计算机9驱动控制。
本分拣机器中，利用摄像头7获取环境机器人附近的画面信息，再将此画面信息传递给计算机9，计算机9再分析这些画面中是否有塑料瓶、塑料袋、纸片以及纸包装袋，若有则驱动旋转伸缩机械手3以及夹爪2工作，及时驱动夹爪2夹取。
如附图1、附图2、附图3以及附图4所示，夹爪2包括底座及刺针201，刺针201平行排列固定在底座上，部分刺针201的枕头呈圆锥状，部分刺针201的枕头呈半圆球状，半圆球状的刺针201与圆锥状的刺针201交错排列。
目前传统的夹爪2的刺针201都是圆锥状的，但是如果所有的刺针201都是圆锥状的，那么夹爪2在夹取塑料瓶以及塑料袋时，夹爪2在夹住后在松开塑料瓶或者塑料袋时容易出现塑料瓶或者塑料袋卡在刺针201上的现象，而如果全是半圆球状的刺针201，则会出现刺针201无法插入塑料瓶的现象，所以本种夹爪2中，采用圆锥状刺针201与半圆球状刺针201组合使用的夹爪2，圆锥状的刺针201可以刺破塑料瓶(或塑料袋)，而半圆球状的刺针201无法刺破塑料瓶(或塑料袋)却可以抵住塑料瓶的瓶壁，这样两个夹爪2在松开时，半圆球状的刺针201抵住塑料瓶，而圆锥状的刺针201从塑料瓶中拔出。综上，采用上述结构的刺针201可以提高对塑料瓶以及塑料袋的夹取效果，且可以保证塑料瓶或者塑料袋不会被卡在刺针201上。
如附图1、附图2、附图3以及附图4所示，刺针201呈圆柱状，且刺针201的侧壁上设置有锯齿槽20101。
刺针201呈圆柱状，刺针201的侧壁上设置有锯齿槽20101，这样是为了更好地抓取纸片或者纸板，因为如果是光滑的圆柱面，则纸片不容易夹在两根刺针201之间，但锯齿槽20101的存在，当纸片位于两个刺针201之间时，相邻的两根刺针201可以夹住纸片。
如附图1、附图2、附图3以及附图4所示，还包括红外测温仪、气体传感器、电控喷头4以及水箱8，水箱8设置在移动车内，电控喷头4通过管道与水箱8相连，红外测温仪、电控喷头4以及气体传感器均与计算机9电连接。
因为道路上或者广场上常出现死亡的鸟类或者小动物(猫、狗以及松鼠等)，这些鸟类(或者小动物)会成为污染源，成为疾病传染源。所以采取上述红外测温仪、气体传感器以及电控喷头4，首先摄像头7获取画面中判断是否有鸟类或者小动物，若有则立即启动红外测温仪测鸟类的温度，测出鸟类的温度并进一步判断鸟类的温度低于36度(鸟类的体温一般为36度到42度)或者与环境的温度一致(夏季环境温度高于36度，鸟类的尸体温度也会接近于此值)，且气体传感器感应到硫酸氢、硫醇、硫醚以及氨气等腐败气体时(尸体腐烂会产生此类气体)，则代表是鸟类的死亡尸体，则此时立即启动电控喷头4，水箱8内存储的消毒液立即通过电控喷头4喷洒到尸体上进行杀菌，杀菌之后方便环卫工人进行后续收集，避免环卫工人感染病菌。当然水箱8内也可以储存燃油或者酒精，直接将燃油或者酒精喷洒到鸟类尸体，然后再用打火机点燃，将鸟类尸体彻底焚毁。
如附图1、附图2、附图3以及附图4所示，还包括火焰传感器，火焰传感器安装在移动车上，火焰传感器与计算机9电连接。具体火焰传感器安装在移动车的安装吊臂103上的，对于火焰传感器、风速传感器以及气体传感器等类型的传感器都是安装在安装吊臂103上的，对于这些传感器，附图中并未标示出来。
因为广场上常常会有释放孔明灯、热气球等物件，而孔明灯掉落在地面上时并没有完全熄灭，而这些未熄灭的火源物存在较大的安全隐患，所以设置上述火焰传感器，当摄像头7获取的画面中出现燃烧物(仅凭摄像头7画面可能出现误判)，且火焰传感器感应到火焰、且红外测温仪测量得到燃烧物的温度高达60摄氏度以上时，则可以判定画面中有确实是有燃烧物，可以立即驱动电控喷头4开启，水箱8内储存的液体喷洒到燃烧物上，扑灭燃烧物。
如附图1、附图2、附图3以及附图4所示，还包括风速传感器风速传感器安装在移动车上，风速传感器与控制器电连接。
因为孔明灯、热气球等物体质量较轻，受到风吹拂时容易到处乱飞，而在无风天气时不会出现乱飞的现象，而进行过一次放飞活动时，往往都会在某一地集中掉落，若是无风天气或者微风天气，则这些物体在落地后并不会到处乱飞，而如果处于有风天气或者大风天气，则会出现热气球乱飘的现象，所以在无风天气时，本机器可以直接忽略地面上的易燃物(因为水箱8内存储的水不足以扑灭所有的火源)，只有在是有风天气的情况下可以通过电控喷头4喷水灭火。
如附图1、附图2、附图3以及附图4所示，还包括安装片5，安装片5有两片，两片安装片5平行排列安装在移动车上。
设置安装片5的作用是为了安装滚筒，利用滚筒对地面进行滚刷清洁。
如附图1、附图2、附图3以及附图4所示，移动车上设置有若干货仓。
设置货仓的目的是便于存放塑料类垃圾或纸类垃圾。
如附图1、附图2、附图3以及附图4所示，移动车包括车架102及履带轮101，履带轮101安装在车架102上，旋转伸缩机械手3安装在车架102上。
采用履带轮101的目的是为了避免在雨雪冰冻天气时的打滑现象。同时履带轮101相对于胶轮具有良好的耐火性，当广场上或者道路上留有零星的火源时，可以直接利用履带轮101碾压灭火。具体履带轮由美铝合金制成，这样的履带轮耐火性能好，质量轻，且不易打滑。
如附图1、附图2、附图3以及附图4所示，还包括电机及陀螺仪6，电机安装在车架102上，履带轮101有两副，每副履带轮101各由一组电机驱动，电机及陀螺仪6均与计算机9电联接。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此即限制本发明的专利保护范围，凡是运用本发明说明书所作的等效变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于机器视觉的垃圾分拣机器，其特征在于，包括移动车、旋转伸缩机械手、夹爪、摄像头以及计算机，所述旋转伸缩机械手安装在移动车上，所述夹爪安装所述旋转伸缩机械手上，所述摄像头安装在移动车上，所述计算机设置在移动车内，所述旋转伸缩机械手、夹爪以及摄像头均与所述计算机电连接；所述摄像头用于地面画面信息，所述计算机用于分析摄像头获取的画面中是否有塑料瓶、塑料袋、纸片以及纸包装袋；所述夹爪以及旋转伸缩机械手由所述计算机驱动控制；
所述垃圾分拣机器还包括：
红外测温仪、气体传感器、电控喷头以及水箱，所述水箱设置在移动车内，所述电控喷头通过管道与水箱相连，所述红外测温仪、电控喷头以及气体传感器均与所述计算机电连接；
火焰传感器，所述火焰传感器安装在移动车上，所述火焰传感器与所述计算机电连接；
风速传感器所述风速传感器安装在所述移动车上，所述风速传感器与所述计算机电连接；
其中，所述夹爪包括底座及刺针，所述刺针平行排列固定在底座上，部分刺针的枕头呈圆锥状，部分刺针的枕头呈半圆球状，半圆球状的刺针与圆锥状的刺针交错排列。
2.如权利要求1所述的基于机器视觉的垃圾分拣机器，其特征在于，所述刺针呈圆柱状，且刺针的侧壁上设置有锯齿槽。
3.如权利要求1所述的基于机器视觉的垃圾分拣机器，其特征在于，还包括安装片，所述安装片有两片，两片安装片平行排列安装在所述移动车上。
4.如权利要求1所述的基于机器视觉的垃圾分拣机器，其特征在于，所述移动车上设置有若干货仓。
5.如权利要求1所述的基于机器视觉的垃圾分拣机器，其特征在于，所述移动车包括车架及履带轮，所述履带轮安装在车架上，所述旋转伸缩机械手安装在车架上。
6.如权利要求5所述的基于机器视觉的垃圾分拣机器，其特征在于，还包括电机及陀螺仪，所述电机安装在车架上，所述履带轮有两副，每副履带轮各由一组电机驱动，所述电机及陀螺仪均与所述计算机电联接。
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