CN113148477B - 一种智能垃圾桶装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能垃圾桶装置，本发明利用机械结构、摄像头和电控，完成垃圾分拣分类存储，组件少，装配简单，易于维护，利用智能控制单元来调控联动，自动化程度高。外壳采用透明材质，方便用户清晰地观察到各分类垃圾桶中的情况。同时，本装置配有满载自动检测功能，可方便全年龄段人士使用。包括分拣机构、分类机构、四个桶体、摄像头和控制器；所述的分拣机构设置在分类机构的上方，分类机构设置在四个桶体上方。

Description

一种智能垃圾桶装置
技术领域
本发明属于机械领域，具体是一种智能垃圾桶装置。
背景技术
随着城镇化发展与环保意识加强，垃圾处理问题日益显著。如今城市垃圾分类装置层出不穷，但治标不治本，反而给混合垃圾分类带了很大困难。而本项目力求从垃圾本源(家)出发，就设置一种智能分类装置，方便快捷地适合普通家庭使用。这样会给垃圾点集中分类处理带来极大便利。
在智能分类方面，虽然国内外都有成功的可分类垃圾桶投放市场，但绝大部分是大型垃圾站实行的垃圾分类，且垃圾桶体型庞大。如今AI技术快速发展，并运用于各行各业，于是，本项目与时俱进，设计出一套小型家用智能垃圾桶。
随着环境保护的日益迫切，垃圾分类已是必然趋势。面对这一趋势，除了政府的引导和教育外，必然少不了社会力量的参与。然而很大一部分人会不分类别的投入到一个塞有垃圾袋的垃圾桶，最后收紧垃圾袋，扔到社区垃圾站点，导致社区垃圾站点根本没法再分类。
垃圾分类回收有三个环节：识别、分类和储存。家人把垃圾通过投放口投入垃圾桶，然后通过AI智能识别可回收垃圾、厨余垃圾、有害垃圾和其他垃圾，分类送到相应垃圾桶，储存打包到不同颜色的垃圾袋内。这样家人就可以把不同颜色垃圾袋投入到社区垃圾站点的指定类别垃圾桶里，极大提高了社区垃圾分类效率。过去我们先混后分，难度较大。比如厨余垃圾袋中混入玻璃、塑料等其他垃圾，这些垃圾一起运到垃圾处理厂后还需要用机器再分，这就大大提高了厨余垃圾堆肥的成本，出来的肥料质量也不够好，卖不出好价钱，回收后再利用的收益降低，无形中也就降低了这些垃圾回收的意义。而运输、处理这些垃圾是要政府财政补贴的，分类处理设施不能正常运行，也是一种浪费，垃圾处理的成本增加了，财政补贴也就要相应的增加。与其如此，还不如把财政补贴到家用垃圾桶，这样后面的分类成本就大大降低。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出了一种智能垃圾桶装置。
本发明要解决的技术问题是设计一种能自主识别并智能分类垃圾的简易结构装置，利用机械结构、摄像头和电控，完成垃圾分拣分类存储，组件少，装配简单，易于维护，利用智能控制单元来调控联动，自动化程度高。外壳采用透明材质，方便用户清晰地观察到各分类垃圾桶中的情况。同时，本装置配有满载自动检测功能，可方便全年龄段人士使用。
一种智能垃圾桶装置，包括分拣机构、分类机构、四个桶体、摄像头和控制器；所述的分拣机构设置在分类机构的上方，分类机构设置在四个桶体上方；
所述的分拣结构包括分拣仓、滑道、凸轮、隔板和减速电机；所述的分拣仓底面与水平面呈-1～-3°的夹角；所述的隔板水平设置在分拣结构的底部；所述的滑道底端与隔板转动连接，滑道能在竖直平面内转动，转动幅度为滑道的另一端从贴紧凸轮上方至分拣仓底部；所述的凸轮与减速电机的输出轴连接；当凸轮转动时，使得滑道顶端接触分拣仓底部；所述的隔板上开有通孔；
所述的分类机构包括主动板、从动板、步进电机、法兰盘、推杆；所述的步进电机底部固定设置在隔板底部，步进电机的输出轴驱动法兰盘转动；所述的主动板垂直固定在法兰盘上，所述的从动板为扇形结构，其能在水平面内自由转动；所述的主动板设置在从动板上方，主动板围起的投影形状大小与从动板的形状大小相同；且主动板的底部和从动板顶面接触并能相对滑动；所述的推杆固定在从动板的一侧夹角边上；
所述的摄像头设置在分拣机构内，摄像头的输出端接控制器，控制器的输出端接步进电机。
作为优选，所述从动板扇形结构的夹角为90°。
作为优选，还包括电动闸门，所述的电动闸门覆盖在隔板的通孔上，且闸门为透明材质。
作为优选，所述的分拣仓入口处设有红外传感器。
作为优选，所述的四个桶体，每个都为一个四分之一的圆柱桶；其中可回收垃圾桶装有压缩杆，且可回收垃圾桶桶底设有肋条。
作为优选，所述的四个桶体，，其每个都为一个顶部开放的长方体；其中可回收垃圾桶装有压缩杆，且可回收垃圾桶桶底设有肋条。
作为优选，步进电机的输出轴驱动法兰盘转动，具体结构为：步进电机的输出轴通过联轴器与主轴连接，主轴与法兰盘连接。
作为优选，所述的从动板上设有重力传感器。
所述的一种智能垃圾桶装置的使用方法，该方法具体为：
步骤一：驱动减速电机，减速电机带动凸轮旋转，令滑道和分拣仓进行振动，使得垃圾掉入从动板上；
步骤二：从动板接收到垃圾时，停止驱动减速电机。
步骤三：摄像头拍摄垃圾，通过控制器识别垃圾种类，并驱动步进电机转动，步进电机驱动法兰盘转动，法兰盘通过带动主动板做单向运动，主动板推动推杆带动从动板运动，并运动到相应垃圾桶的下一个垃圾桶位置处；然后反向驱动步进电机转动；主动板将垃圾扫入相应垃圾桶；
步骤四：驱动步进电机复位，并重复步骤一到步骤三。
本发明的有益效果：1)仅需单电机就能自动分类垃圾。2)采用视觉识别控制分拣分类。3)结构简单，动作灵活、准确，精度高。
附图说明
图1为本发明的智能垃圾桶装置模型图；
图2为本发明的分拣装置布局图；
图3为本发明的分类装置布局图；
图4为本发明的分类前主从动板位置；
图5为本发明的相应垃圾桶额外旋转90°时主从动板位置；
图6为本发明的垃圾从从动板掉落相应垃圾桶时主从动板位置。
具体实施方式
一种智能垃圾桶装置，包括分拣机构、分类机构、四个桶体C、摄像头和控制器；所述的分拣机构设置在分类机构的上方，分类机构设置在四个桶体上方；
所述的分拣结构包括分拣仓1、滑道3、凸轮2、电动闸门4、隔板5和减速电机；所述的分拣仓1底面与水平面呈-1～-3°的夹角；所述的隔板5水平设置在分拣结构的底部；
所述的滑道3底端与隔板5转动连接，滑道3能在竖直平面内转动，转动幅度为滑道的另一端从贴紧凸轮2上方至分拣仓底部；所述的凸轮与减速电机的输出轴连接；当凸轮转动时，使得滑道顶端接触分拣仓底部；所述的隔板5上开有通孔；所述的电动闸门4覆盖在隔板的通孔上，且闸门为透明材质；所述的分拣仓入口处设有红外传感器。
所述的分类机构包括主动板6、从动板7、步进电机8、法兰盘9、推杆10；所述的步进电机8底部固定设置在隔板5底部，步进电机8的输出轴通过联轴器与主轴连接，主轴与法兰盘9连接；所述的主动板6垂直固定在法兰盘上；所述的从动板7为扇形结构,从动板扇形结构的夹角为90°，从动板上设有重力传感器，其能在水平面内自由转动；所述的主动板设置在从动板上方，主动板围起的投影形状大小与从动板的形状大小相同；且主动板的底部和从动板顶面接触并能相对滑动；所述的推杆10固定在从动板的一侧夹角边上；
所述的摄像头设置在分拣机构内，摄像头的输出端接控制器，控制器的输出端接步进电机。
所述的四个桶体，其每个都为一个顶部开放的长方体；其中可回收垃圾桶装有压缩杆，且可回收垃圾桶桶底设有肋条。
所述的一种智能垃圾桶装置的使用方法，该方法具体为：
步骤一：红外传感器检测到垃圾扔入分拣仓时，驱动减速电机，减速电机带动凸轮旋转，令滑道和分拣仓进行振动，使得垃圾掉入到电动闸门上，摄像头拍摄到垃圾，打开电动闸门，垃圾掉到从动板上；关闭电动闸门；
步骤二：从动板接收到垃圾时，停止驱动减速电机。
步骤三：摄像头将拍摄的垃圾图片传输给控制器，通过控制器识别垃圾种类，并驱动步进电机转动，步进电机驱动法兰盘转动，法兰盘通过带动主动板做单向运动，主动板推动推杆带动从动板运动，并运动到相应垃圾桶的下一个垃圾桶位置处；然后反向驱动步进电机转动；主动板将垃圾扫入相应垃圾桶；如图4-图6所示；
步骤四：驱动步进电机复位，并重复步骤一到步骤三。
本发明采用视觉识别功能进行分类，即基于树莓派平台的深度神经网络自主学习分类，通过逾2万张的训练集深度实机训练，其对于命题中几类垃圾的分类准确率可以达到较高识别率。同时本项目创新地采用了单电机驱动的设计思路，简化了控制难度。

Claims (9)

1.一种智能垃圾桶装置，其特征在于：包括分拣机构、分类机构、四个桶体、摄像头和控制器；所述的分拣机构设置在分类机构的上方，分类机构设置在四个桶体上方；
所述的分拣结构包括分拣仓、滑道、凸轮、隔板和减速电机；所述的分拣仓底面与水平面呈-1～-3°的夹角；所述的隔板水平设置在分拣结构的底部；所述的滑道底端与隔板转动连接，滑道能在竖直平面内转动，转动幅度为滑道的另一端从贴紧凸轮上方至分拣仓底部；所述的凸轮与减速电机的输出轴连接；当凸轮转动时，使得滑道顶端接触分拣仓底部；所述的隔板上开有通孔；
所述的分类机构包括主动板、从动板、步进电机、法兰盘、推杆；所述的步进电机底部固定设置在隔板底部，步进电机的输出轴驱动法兰盘转动；所述的主动板垂直固定在法兰盘上，所述的从动板为扇形结构，其能在水平面内自由转动；所述的主动板设置在从动板上方，主动板围起的投影形状大小与从动板的形状大小相同；且主动板的底部和从动板顶面接触并能相对滑动；所述的推杆固定在从动板的一侧夹角边上；
所述的摄像头设置在分拣机构内，摄像头的输出端接控制器，控制器的输出端接步进电机。
2.根据权利要求1所述的一种智能垃圾桶装置，其特征在于：所述从动板扇形结构的夹角为90°。
3.根据权利要求1所述的一种智能垃圾桶装置，其特征在于：还包括电动闸门，所述的电动闸门覆盖在隔板的通孔上，且闸门为透明材质。
4.根据权利要求1所述的一种智能垃圾桶装置，其特征在于：所述的分拣仓入口处设有红外传感器。
5.根据权利要求1所述的一种智能垃圾桶装置，其特征在于：所述的四个桶体，每个都为一个四分之一的圆柱桶；其中可回收垃圾桶装有压缩杆，且可回收垃圾桶桶底设有肋条。
6.根据权利要求1所述的一种智能垃圾桶装置，其特征在于：所述的四个桶体，，其每个都为一个顶部开放的长方体；其中可回收垃圾桶装有压缩杆，且可回收垃圾桶桶底设有肋条。
7.根据权利要求1所述的一种智能垃圾桶装置，其特征在于：步进电机的输出轴驱动法兰盘转动，具体结构为：步进电机的输出轴通过联轴器与主轴连接，主轴与法兰盘连接。
8.根据权利要求1所述的一种智能垃圾桶装置，其特征在于：所述的从动板上设有重力传感器。
9.根据权利要求1所述的一种智能垃圾桶装置的使用方法，其特征在于：
步骤一：驱动减速电机，减速电机带动凸轮旋转，令滑道和分拣仓进行振动，使得垃圾掉入从动板上；
步骤二：从动板接收到垃圾时，停止驱动减速电机；
步骤三：摄像头拍摄垃圾，摄像头将拍摄的垃圾图片传输给控制器，通过控制器识别垃圾种类，并驱动步进电机转动，步进电机驱动法兰盘转动，法兰盘通过带动主动板做单向运动，主动板推动推杆带动从动板运动，并运动到相应垃圾桶的下一个垃圾桶位置处；然后反向驱动步进电机转动；主动板将垃圾扫入相应垃圾桶；
步骤四：驱动步进电机复位，并重复步骤一到步骤三。
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