CN116216112A - 一种基于ai技术的垃圾分类自动分拣方法 - Google Patents

一种基于ai技术的垃圾分类自动分拣方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于AI技术的垃圾分类自动分拣方法，包括若干个分类垃圾桶、投放平台、垃圾自动分拣装置，垃圾自动分拣装置包括AI识别系统；将垃圾放置在投放平台上；AI识别系统采集投放平台上垃圾的信息，进行识别分类，并控制自动分拣装置抓取投放平台上的垃圾放入对应的分类分类垃圾桶；AI识别系统再次采集投放平台上的信息，判断投放平台上是否还存在垃圾；如存在垃圾则重复上述识别分类、抓取放置过程，直至AI识别系统采集投放平台上的信息，判断投放平台没有垃圾，完成本次垃圾自动分拣分类过程，通过该自动分拣装置，可以辅助居民进行垃圾分类投放，采用自动化控制方式，提高分拣效率和准确率，节约人力。

Description

一种基于AI技术的垃圾分类自动分拣方法
技术领域
本发明涉及垃圾分类技术领域，特别涉及一种基于AI技术的垃圾分类自动分拣方法。
背景技术
垃圾分类，一般是指按一定规定或标准将垃圾分类储存、投放和搬运，从而转变成公共资源的一系列活动的总称。垃圾分类的目的是提高垃圾的资源价值和经济价值，减少垃圾处理量和处理设备的使用，降低处理成本，减少土地资源的消耗，具有社会、经济、生态等几方面的效益。
垃圾分类概念已提出多年，目前，对于一些社区为单位的居民聚集区的垃圾分类工作，多是依靠社区工作人员的线下劝导和居民群众的自我意识来维持，缺少有效的的垃圾分类设备辅助，后期还要将该类垃圾进行二次分类，造成人力物力的浪费，为此，我们提出一种基于AI技术的垃圾分类自动分拣方法。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种基于AI技术的垃圾分类自动分拣方法，通过设置在主体框架上部的设备仓上的主控面板选择要投放的垃圾类型，主控面板控制液压自动舱门打开，待放置好垃圾后，由转运模块带动机械手移动至垃圾上方，并通过机械手运作夹起垃圾后，由转运模块带动机械手移动至指定的分类垃圾桶上方，完成垃圾的分类投放，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种基于AI技术的垃圾分类自动分拣方法，包括若干个分类垃圾桶、投放平台、垃圾自动分拣装置，垃圾自动分拣装置包括AI识别系统；将垃圾放置在投放平台上；AI识别系统采集投放平台上垃圾的信息，进行识别分类，并控制自动分拣装置抓取投放平台上的垃圾放置到对应的分类分类垃圾桶内；AI识别系统再次采集投放平台上的信息，判断投放平台上是否还存在垃圾；如存在垃圾则重复上述识别分类、抓取放置过程，直至AI识别系统采集投放平台上的信息，判断投放平台没有垃圾，完成本次垃圾自动分拣分类过程。
进一步的，确定身份是指通过人脸识别摄像头采集垃圾投放者的面部信息与垃圾自动分拣装置系统内提前录入的面部信息进行比对，确定垃圾投放者的身份信息。
进一步的，AI识别系统采集投放平台上垃圾的信息，进行识别分类是指基于目前主流的机器学习方式，采用垃圾类型特征加分类器方案，对各种垃圾根据自身的外观特征，设计出识别特征，然后用这种识别特征来训练分类器用于区分其他垃圾与厨余垃圾，这些识别特征包括颜色，边缘，纹理等机器学习中常用的特征，采用的分类器有神经网络、SVM、AdaBoost、随机森林等计算机视觉领域常用的算法。
进一步的，垃圾自动分拣装置包括AI识别系统、主体框架、控制单元，所述主体框架的上部为设备仓，下部为储存仓，所述设备仓中设有转运模块，所述转运模块上设置有机械手，所述设备仓一侧端面中部设有主控面板，所述主控面板一侧设有液压自动舱门，所述液压自动舱门与主体框架之间转动连接，所述主体框架底端安装有底板，所述底板上设有与所述分类垃圾桶数量相等的称重台，分类垃圾桶设置在称重台上，所述设备仓内部在与所述液压自动舱门对应位置处设置投放平台，控制单元连接控制主控面板、AI识别系统、转运模块、机械手工作、液压自动舱门。
进一步的，为了增加机械手的运转维度，扩大其作用面积，所述转运模块包括横向直线模组和纵向直线模组，所述横向直线模组和纵向直线模组垂直分布，所述横向直线模组固定安装于设备仓内部上端面，所述纵向直线模组一端固定安装于所述横向直线模组的滑座上，另一端与机械手连接。
进一步的，为了使机械手能够进行三维空间作业，所述机械手包括机械手连接板，所述机械手连接板一端与所述纵向直线模组的滑座固定连接，另一端固定连接有T型关节电机，所述T型关节电机的另一输出轴固定连接有电机连接板，所述电机连接板另一端固定连接有手掌板，所述手掌板一侧端面对称设有减速电机，所述减速电机的输出轴端由近及远依次固定连接有对称分布的转动架和相互啮合的齿轮，所述转动架另一端固定连接连接有手指板。
进一步的，所述T型关节电机为输出轴垂直分布的两组电机组成。
进一步的，所述AI识别系统包括位于分类垃圾桶和投放平台上方的摄像头，及与摄像头连接的控制模块，控制模块与控制单元电连。
进一步的，为了便于机械手夹取垃圾，所述投放平台两端面呈圆弧状设置，为了获取所投放垃圾在投放平台的具体位置和垃圾大小尺寸，在所述投放平台内端面设有距离感应装置。
进一步的，为了获取投放人信息，监控垃圾投放行为，所述主控面板处设有人脸识别摄像头；当居民靠近装置时，人脸识别摄像头会识别居民信息，并通过主控面板发出“选择垃圾类型”的指令，居民通过主控面板选择好要投放的垃圾类型后，控制单元会打开液压自动舱门，由居民将垃圾从投放口放置于投放平台，随即关闭液压舱门。
进一步的，为了便于控制机械手的运动行程，所述设备仓内部在与所述分类垃圾桶对应位置处设置有与相同数量的红外感应器。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
（1）通过主控面板选择要投放的垃圾类型，控制单元控制液压自动舱门打开，待放置好垃圾后，由转运模块带动机械手移动至垃圾上方，并通过机械手运作夹起垃圾后，由转运模块带动机械手移动至指定的分类垃圾桶上方，完成垃圾的分类投放，通过该自动分拣装置，可以辅助居民进行垃圾的分类投放，采用自动化控制方式，提高分拣效率和准确率，节约人力，增强居民参与度。
附图说明
图1为本发明一种基于AI技术的垃圾分类自动分拣方法的整体结构示意图；
图2为本发明一种基于AI技术的垃圾分类自动分拣方法设备仓的内部结构示意图；
图3为本发明一种基于AI技术的垃圾分类自动分拣方法机械手的结构示意图；
图4为本发明一种基于AI技术的垃圾分类自动分拣方法机械手的另一角度结构示意图；
图5为本发明一种基于AI技术的垃圾分类自动分拣方法转运模块的结构示意图。
图中：1、主体框架；2、转运模块；201、横向直线模组；202、纵向直线模组；3、机械手；301、机械手连接板；302、T型关节电机；303、电机连接板；304、手掌板；305、减速电机；306、转动架；307、齿轮；308、手指板；4、主控面板；5、液压自动舱门；6、分类垃圾桶；7、底板；8、称重台；9、投放平台；10、距离感应装置；11、人脸识别摄像头；12、红外感应器。
实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制，为了更好地说明本发明的具体实施方式，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸。
实施例
如图1-5所示，一种基于AI技术的垃圾分类自动分拣方法，包括若干个分类垃圾桶、投放平台、垃圾自动分拣装置，垃圾自动分拣装置包括AI识别系统；首先通过人脸识别摄像头采集垃圾投放者的面部信息与垃圾自动分拣装置系统内提前录入的面部信息进行比对，确定垃圾投放者的身份信息，随后垃圾投放者选择好要投放的垃圾类型，将垃圾放置在投放平台上；AI识别系统采集投放平台上垃圾的信息，进行识别分类，并控制自动分拣装置抓取投放平台上的垃圾放置到对应的分类分类垃圾桶内；AI识别系统再次采集投放平台上的信息，判断投放平台上是否还存在垃圾；如存在垃圾则重复上述识别分类、抓取放置过程，直至投放平台上的垃圾清理完毕，AI识别系统采集投放平台上的信息判断判断投放平台没有垃圾，完成本次垃圾自动分拣分类过程。
AI识别系统采集投放平台上垃圾的信息，进行识别分类是指基于目前主流的机器学习方式，采用垃圾类型特征加分类器方案，对各种垃圾根据自身的外观特征，设计出识别特征，然后用这种识别特征来训练分类器用于区分其他垃圾与厨余垃圾，这些识别特征包括颜色，边缘，纹理等机器学习中常用的特征，采用的分类器有神经网络、SVM、AdaBoost、随机森林等计算机视觉领域常用的算法。
实施例
如图1-5所示，作为实施例1中垃圾自动分拣装置的具体结构，包括AI识别系统、控制单元、主体框架1，主体框架1的上部为设备仓，下部为储存仓，储存仓内设置分类垃圾桶6，设备仓中设有转运模块2，转运模块2一端固定连接有机械手3，设备仓一侧端面中部设有主控面板4，主控面板4一侧设有液压自动舱门5，液压自动舱门5与主体框架1之间转动连接，主体框架1底端安装有底板7，所述底板7上设有与所述分类垃圾桶6数量相等的称重台8，分类垃圾桶6设置在称重台8上，设备仓内部在与液压自动舱门5对应位置处设有投放平台9，投放平台9两端面呈圆弧状设置，且在投放平台9内端面设有距离感应装置10，控制单元连接控制主控面板4、AI识别系统、转运模块2、机械手3工作、液压自动舱门5。
所述AI识别系统包括位于分类垃圾桶6和投放平台9上方的摄像头，及与摄像头连接的控制模块，控制模块与控制单元电连。
转运模块2包括横向直线模组201和纵向直线模组202，横向直线模组201和纵向直线模组202垂直分布，横向直线模组201固定安装于设备仓内部上端面，纵向直线模组202一端固定安装于横向直线模组201的滑座上。
机械手3包括机械手连接板301，机械手连接板301一端与纵向直线模组202的滑座固定连接，另一端固定连接有T型关节电机302，T型关节电机302的另一输出轴固定连接有电机连接板303，电机连接板303另一端固定连接有手掌板304，手掌板304一侧端面对称设有减速电机305，减速电机305的输出轴端由近及远依次固定连接有对称分布的转动架306和相互啮合的齿轮307，转动架306另一端固定连接连接有手指板308。
主控面板4处设有人脸识别摄像头11。
设备仓内部在与分类垃圾桶6对应位置处设置有与相同数量的红外感应器12。
T型关节电机302为输出轴垂直分布的两组电机组成。
通过采用上述技术方案：该装置在使用时，当居民靠近主控面板4时，人脸识别摄像头11会识别居民信息，并通过主控面板4发出“选择垃圾类型”的指令，居民通过主控面板4选择好要投放的垃圾类型后，控制单元会打开液压自动舱门5，由居民将垃圾从投放口放置于投放平台9，随即关闭液压舱门5，投放平台9两端面呈圆弧状设置，当垃圾被放置后，由于重力作用会向投放平台9的中间位置靠拢，同时设置在投放平台9内端面的距离感应装置10会检测所投放垃圾与设备仓上端之间的距离，即获取垃圾的高度信息，投放平台9上方的摄像头采集投放平台9上垃圾的信息对垃圾进行识别分类，判断居民选择的垃圾类型是否正确，并发出对应提醒，随即转运模块2运行，通过横向直线模组201和纵向直线模组202的共同协作，将机械手3运送至垃圾上方，机械手3的两组减速电机305运行，且主轴同时反向转动带动齿轮307转动，齿轮307通过转动架306带动手指板308转动，将垃圾夹起后，通过输送模块2带动垃圾运动，当红外感应器12感应到垃圾被输送至正确的分类垃圾桶上方后，减速电机307反向转动，手指板308之间夹角增大，垃圾随即掉落至分类垃圾桶6内部，完成垃圾的分类投放，主体框架1底端安装有底板7，底板7上端固定连接有与分类垃圾桶6数量相等的称重台8，称重台8可以实时监测分类垃圾桶6的重量，当分类垃圾桶6满载时，主控面板4获取对应称重台8的重量信息后，会发出报警信息进行提示，便于管理人员及时发现并进行清理。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种基于AI技术的垃圾分类自动分拣方法，其特征在于：包括若干个分类垃圾桶（6）、投放平台（9）、垃圾自动分拣装置，垃圾自动分拣装置包括AI识别系统；将垃圾放置在投放平台（9）上；AI识别系统采集投放平台上垃圾的信息，进行识别分类，并控制自动分拣装置抓取投放平台上的垃圾放置到对应的分类分类垃圾桶内；AI识别系统再次采集投放平台上的信息，判断投放平台上是否还存在垃圾；如存在垃圾则重复上述识别分类、抓取放置过程，直至AI识别系统采集投放平台上的信息，判断投放平台没有垃圾，完成本次垃圾自动分拣分类过程。
2.根据权利要求1所述的一种基于AI技术的垃圾分类自动分拣方法，其特征在于：AI识别系统采集投放平台上垃圾的信息是指通过设置在分类垃圾桶（6）和投放平台（9）上方的摄像头采集垃圾图像信息，进行识别分类是指基于目前主流的机器学习方式，采用垃圾类型特征加分类器方案，对各种垃圾根据自身的外观特征，设计出识别特征，然后用这种识别特征来训练分类器用于区分其他垃圾与厨余垃圾。
3.根据权利要求1所述的基于AI技术的垃圾分类自动分拣方法，其特征在于：垃圾自动分拣装置包括AI识别系统、主体框架（1）、控制单元，所述主体框架（1）的上部为设备仓，下部为储存仓，所述设备仓中设有转运模块（2），所述转运模块（2）上设置有机械手（3），所述设备仓一侧端面中部设有主控面板（4），所述主控面板（4）一侧设有液压自动舱门（5），所述液压自动舱门（5）与主体框架（1）之间转动连接，所述主体框架（1）底端安装有底板（7），所述底板（7）上设有与所述分类垃圾桶（6）数量相等的称重台（8），分类垃圾桶（6）设置在称重台（8）上，所述设备仓内部在与所述液压自动舱门（5）对应位置设置有投放平台（9），控制单元连接控制主控面板（4）、AI识别系统、转运模块（2）、机械手（3）工作、液压自动舱门（5）。
4.根据权利要求3所述的一种基于AI技术的垃圾分类自动分拣方法，其特征在于：所述转运模块（2）包括横向直线模组（201）和纵向直线模组（202），所述横向直线模组（201）和纵向直线模组（202）垂直分布，所述横向直线模组（201）固定安装于设备仓内部上端面，所述纵向直线模组（202）一端固定安装于所述横向直线模组（201）的滑座上，另一端与机械手（3）连接。
5.根据权利要求4所述的一种基于AI技术的垃圾分类自动分拣方法，其特征在于：所述机械手（3）包括机械手连接板（301），所述机械手连接板（301）一端与所述纵向直线模组（202）的滑座固定连接，另一端固定连接有T型关节电机（302），所述T型关节电机（302）的另一输出轴固定连接有电机连接板（303），所述电机连接板（303）另一端固定连接有手掌板（304），所述手掌板（304）一侧端面对称设有减速电机（305），所述减速电机（305）的输出轴端由近及远依次固定连接有对称分布的转动架（306）和相互啮合的齿轮（307），所述转动架（306）另一端固定连接连接有手指板（308）。
6.根据权利要求5所述的一种基于AI技术的垃圾分类自动分拣方法，其特征在于：所述T型关节电机（302）为输出轴垂直分布的两组电机组成。
7.根据权利要求3所述的一种基于AI技术的垃圾分类自动分拣方法，其特征在于：AI识别系统包括位于分类垃圾桶（6）和投放平台（9）上方的摄像头，及与摄像头连接的控制模块，控制模块与控制单元电连。
8.根据权利要求3所述的一种基于AI技术的垃圾分类自动分拣方法，其特征在于：所述投放平台（9）两端面呈圆弧状设置，且在所述投放平台（9）内端面设有距离感应装置（10）。
9.根据权利要求3所述的一种基于AI技术的垃圾分类自动分拣方法，其特征在于：所述主控面板（4）处设有人脸识别摄像头（11）。
10.根据权利要求3所述的一种基于AI技术的垃圾分类自动分拣方法，其特征在于：所述设备仓内部在与所述分类垃圾桶（6）对应位置处设置有与相同数量的红外感应器（12）。
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