CN203316405U - 智能垃圾分类机器人 - Google Patents

Abstract

一种智能垃圾分类机器人，它包括垃圾分离装置和垃圾分类装置，垃圾分离装置是由垃圾斗和曲柄摇杆机构构成，其中垃圾斗包括垃圾挡板、底板、侧板、激光发射管Ⅰ、金属接近开关、激光接收器Ⅰ、隔板、金属接近开关支架、旋转轴、舵机Ⅰ、垃圾分离柱插孔和垃圾分离柱，曲柄摇杆机构包括联轴器、曲柄Ⅰ、直流减速电机Ⅰ和连杆，垃圾分类装置包括直流减速电机Ⅱ、传动轴、主动链轮、控制系统、从动链轮、垃圾箱、激光发射管Ⅱ、太阳能板、摄像头支架、链板、摄像头、支架本体、激光接收器Ⅱ、从动齿轮、主动齿轮、竖向支架、舵机Ⅱ、曲柄Ⅱ、滑轨和滑块；本实用新型具有智能化、分类效率高、绿色环保、价格低廉等优点。

Description

智能垃圾分类机器人

技术领域

本实用新型涉及一种智能垃圾分类机器人。

背景技术

    随着社会的不断发展，每年产生的垃圾量也在逐年增加，最大限度地实现垃圾资源重复利用，减少垃圾处置量，改善生存环境质量，是当前世界各国共同关注的迫切问题之一。垃圾分类回收是一项重要的方法。传统的垃圾分类大多是采用人工分类，人工垃圾分类具有费用高、某些垃圾对人体易产生危害、人易产生疲劳导致分类效率低等缺点。当前市场上智能垃圾分类机器人种类为数不多，日本设计的一款智能回收垃圾机器人可以智能回收六种不同的塑料垃圾，具有分类种类单一、价格昂贵等缺点。采用智能化机器人实现自动化分类具有广阔的应用前景。

发明内容

本实用新型的目的在于提供了一种智能垃圾分类机器人，它具有分类效率高、价格低廉、应用前景广阔等优点，它可以代替传统的人工分类并且可以长时间连续工作。

本实用新型是这样来实现的，它包括垃圾分离装置和垃圾分类装置，垃圾分离装置是由垃圾斗和曲柄摇杆机构构成，其中垃圾斗包括垃圾挡板、底板、侧板、激光发射管Ⅰ、金属接近开关、激光接收器Ⅰ、隔板、金属接近开关支架、旋转轴、舵机Ⅰ、垃圾分离柱插孔和垃圾分离柱，曲柄摇杆机构包括联轴器、曲柄Ⅰ、直流减速电机Ⅰ和连杆，垃圾分类装置包括直流减速电机Ⅱ、传动轴、主动链轮、控制系统、从动链轮、垃圾箱、激光发射管Ⅱ、太阳能板、摄像头支架、链板、摄像头、支架本体、激光接收器Ⅱ、从动齿轮、主动齿轮、竖向支架、舵机Ⅱ、曲柄Ⅱ、滑轨和滑块，其特征在于在垃圾斗中，底板的左、右两侧和前侧均连有垃圾挡板，底板上设有若干个均匀排列的垃圾分离柱插孔，垃圾分离柱插孔上连有垃圾分离柱，位于底板的左、右两侧的垃圾挡板和底板的前侧之间连有侧板，侧板上连有激光发射管Ⅰ，底板的后侧中部连有隔板，隔板上连有与激光发射管Ⅰ正对的激光接收器Ⅰ，底板的后侧连有金属接近开关支架，金属接近开关支架上设有若干个金属接近开关，金属接近开关支架的一侧连有舵机Ⅰ，垃圾斗通过其后部的旋转轴与垃圾分类装置相连；在曲柄摇杆机构中，联轴器与直流减速电机Ⅰ的输出轴相连，曲柄Ⅰ的一端连接在联轴器上，另一端与连杆的一端铰接，连杆的另一端连接在垃圾斗的侧部；在垃圾分类装置中，支架本体上连有直流减速电机Ⅱ，位于支架本体前部的传动轴的一端连有从动齿轮，直流减速电机Ⅱ输出轴上的主动齿轮与从动齿轮啮合，位于支架本体前部的传动轴上连有一个主动链轮和一个从动链轮，位于支架本体的后部的传动轴上也连有一个主动链轮和一个从动链轮，两主动链轮和两从动链轮之间分别连有一链板，位于链板下方的支架本体内设有控制系统和若干个垃圾箱，支架本体的两侧分别连有若干个竖向支架，正对的竖向支架上分别设有激光发射管Ⅱ和激光接收器Ⅱ，支架本体的后侧还连有太阳能板，摄像头通过摄像头支架连接在支架本体顶部，支架本体顶部还连有两个并行的滑轨，滑块的两端连接在滑轨上，滑块通过曲柄Ⅱ与舵机Ⅱ相连。 

本实用新型的技术效果是：

1、本实用新型可以替代传统的人工分类，智能化全自动分类提高了分类效率、降低了分类成本；

2、利用等概率碰撞法实现垃圾一次分离，两条链板的差速运动可以实现垃圾的二次分离，为垃圾分类奠定了基础，并且垃圾分类种类较多；

3、利用太阳能供电可以有效保证机器人的连续工作，绿色环保。

附图说明

图1为本实用新型的结构主视图。

图2为本实用新型的结构后视图。

图3为本实用新型的结构垃圾斗的结构放大图。

图4为本实用新型的垃圾斗的结构示意图。

图5为本实用新型的曲柄摇杆机构的结构放大示意图。

图6为本实用新型的垃圾分类装置顶部A处放大结构示意图。

在图中，1、垃圾挡板  2、底板  3、侧板  4、激光发射管Ⅰ  5、金属接近开关  6、激光接收器Ⅰ  7、隔板  8、金属接近开关支架  9、旋转轴  10、舵机Ⅰ  11、垃圾分离柱插孔  12、垃圾分离柱  13、联轴器  14、曲柄Ⅰ  15、直流减速电机Ⅰ  16、连杆  17、直流减速电机Ⅱ   18、传动轴  19、主动链轮  20、控制系统  21、从动链轮  22、垃圾箱  23、激光发射管Ⅱ  24、太阳能板  25、摄像头支架  26、链板   27、摄像头   28、支架本体   29、激光接收器Ⅱ 30、从动齿轮  31、主动齿轮  32、激光接收器支架  33、舵机Ⅱ  34、曲柄Ⅱ   35、滑轨  36、滑块。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实用新型是这样来实现的，它包括垃圾分离装置和垃圾分类装置，垃圾分离装置是由垃圾斗和曲柄摇杆机构构成,其中垃圾斗包括垃圾挡板1、底板2、侧板3、激光发射管Ⅰ4、金属接近开关5、激光接收器Ⅰ6、隔板7、金属接近开关支架8、旋转轴9、舵机Ⅰ10、垃圾分离柱插孔11和垃圾分离柱12，曲柄摇杆机构包括联轴器13、曲柄Ⅰ14、直流减速电机Ⅰ15和连杆16，垃圾分类装置包括直流减速电机Ⅱ17、传动轴18、主动链轮19、控制系统20、从动链轮21、垃圾箱22、激光发射管Ⅱ23、太阳能板24、摄像头支架25、链板26、摄像头27、支架本体28、激光接收器Ⅱ29、从动齿轮30、主动齿轮31、竖向支架32、舵机Ⅱ33、曲柄Ⅱ34、滑轨35和滑块36，其结构特点是在垃圾斗中，如图3和图4所示，底板2的左、右两侧和前侧均连有垃圾挡板1，底板2上设有若干个均匀排列的垃圾分离柱插孔11，垃圾分离柱插孔11上连有垃圾分离柱12，位于底板2的左、右两侧的垃圾挡板1和底板2的前侧之间连有侧板3，侧板3上连有激光发射管Ⅰ4，底板2的后侧中部连有隔板7，隔板7上连有与激光发射管Ⅰ4正对的激光接收器Ⅰ6，底板2的后侧连有金属接近开关支架8，金属接近开关支架8上设有若干个金属接近开关5，金属接近开关支架8的一侧连有舵机Ⅰ10，垃圾斗通过其后部的旋转轴9与垃圾分类装置相连；在曲柄摇杆机构中，如图5和图6所示，联轴器13与直流减速电机Ⅰ15的输出轴相连，曲柄Ⅰ14的一端连接在联轴器13上，另一端与连杆16的一端铰接，连杆16的另一端连接在垃圾斗的侧部；在垃圾分类装置中，支架本体28上连有直流减速电机Ⅱ17，位于支架本体28前部的传动轴的一端连有从动齿轮30，直流减速电机Ⅱ17输出轴上的主动齿轮31与从动齿轮30啮合，位于支架本体28前部的传动轴18上连有一个主动链轮19和一个从动链轮21，位于支架本体28后部的传动轴18上也连有一个主动链轮19和一个从动链轮21，两主动链轮19和两从动链轮21之间分别连有一链板26，位于链板26下方的支架本体28内设有控制系统20和若干个垃圾箱22，支架本体28的两侧分别连有若干个竖向支架32，正对的竖向支架32上分别设有激光发射管Ⅱ23和激光接收器Ⅱ29，支架本体28的后侧还连有太阳能板24，摄像头27通过摄像头支架25连接在支架本体28顶部，支架本体28顶部还连有两个并行的滑轨35，滑块36的两端连接在滑轨35上，滑块36通过曲柄Ⅱ34与舵机Ⅱ33相连，如图6所示。 

本实用新型的工作过程是这样的：

垃圾分离装置的垃圾斗本体初始位置与链板26所在平面成35°角（最低点），接收外界产生的垃圾。接收垃圾后，曲柄摇杆机构开始工作，直流减速电机Ⅰ15通过联轴器13带动曲柄Ⅰ14，曲柄Ⅰ14将运动传递给连杆16，连杆16带动垃圾斗本体沿着旋转轴9转动。垃圾斗本体不断升高，垃圾沿着垃圾斗本体底板2表面下滑，下滑过程中在垃圾分离柱12的碰撞阻碍作用下垃圾沿着不同的通道下滑。

（1）只有一个垃圾：当到达最高点时，垃圾到达垃圾斗本体最底端（靠近激光发射管Ⅰ4），位于隔板7两侧的激光接收器Ⅰ6有一个无法接受垃圾斗本体两侧板的激光发射管Ⅰ4发射的激光时（金属接近开关5处于工作状态，若垃圾属于金属，此时金属接近开关5接收信号，并将信号传送到控制系统20），曲柄摇杆机构停止工作，舵机Ⅰ10开始工作，带动金属接近开关支架8转动，通道打开，垃圾进入垃圾分类装置，为垃圾分类做准备。

（2）两个垃圾：当到达最高点时，若位于隔板7两侧的激光接收器Ⅰ6只有一端能接收到两块侧板上的激光发射管Ⅰ4发出的激光（金属接近开关5处于工作状态，若垃圾属于金属，此时金属接近开关5接收信号，并将信号传送到控制系统20）表明垃圾同时位于一个通道。此时曲柄摇杆机构继续工作，垃圾返回到起始点，直到位于隔板7两侧的激光接收器两个都接收不到两块侧板上的激光发射管Ⅰ4发出的激光时表明垃圾处于两个不同的通道，此时曲柄摇杆机构停止工作，舵机Ⅰ10开始工作，舵机Ⅰ10带动金属接近开关支架8转动，垃圾进入垃圾分类装置中。

在垃圾分离装置中的金属接近开关支架8打开的同时垃圾分类装置中的两个直流减速电机Ⅱ17开始工作，垃圾位于链板26上。垃圾随两链板26运动2～3s后，其中一个链板26停止运动，另一个链板26继续运动，当垃圾运动到激光接收器Ⅱ29无法接收到激光发射管Ⅱ23发出的激光后，另一个链板26停止运动，摄像头支架25上的摄像头27对垃圾进行分析识别，识别结束后，若垃圾属于A类垃圾（A、B类位于同一侧，C、D类位于另一侧），曲柄滑块机构（初始位置在中间）向C、D类垃圾箱方向推打（准备动作），当垃圾运行过程中A类垃圾使部分激光接收器Ⅱ29无法接受到激光发射管Ⅱ23发射的激光时，曲柄滑块机构工作，将垃圾推打入A类垃圾箱；若垃圾属于B类垃圾，曲柄滑块机构（初始位置在中间）向C、D类垃圾箱方向推打（准备动作），当垃圾运行过程中B类垃圾使部分激光接收器Ⅱ29无法接受到激光发射管Ⅱ23发射的激光时（此时垃圾运动过程中挡住激光发射器26发射的激光，曲柄滑块机构不工作即无影响），曲柄滑块机构工作，将垃圾推打入B类垃圾箱；若垃圾属于C类垃圾，曲柄滑块机构向A、B类垃圾箱方向推打（准备动作），当垃圾运行过程中垃圾使部分激光接收器Ⅱ29无法接受到激光发射管Ⅱ23发射的激光时，曲柄滑块机构工作，将垃圾推打入C类垃圾箱；若垃圾属于D类垃圾，曲柄滑块机构向A、B类垃圾箱方向推打（准备动作），当垃圾运行过程中垃圾使部分激光接收器Ⅱ29无法接受到激光发射管Ⅱ23发射的激光时（此时垃圾运动过程中挡住部分激光接收器Ⅱ29发射的激光，曲柄滑块机构不工作即无影响），曲柄滑块机构工作，将垃圾推打入D类垃圾箱；若垃圾不属于A、B、C、D中的任何一类时，曲柄滑块机构运动到任意一侧（此时垃圾运动过程中挡住部分激光接收器Ⅱ29发射的激光，曲柄滑块机构不工作即无影响），垃圾随链板运动，直到垃圾进入垃圾箱22。接着，链板26上的垃圾经过相同的过程，从而实现对垃圾的分类。

所述的摄像头37的工作原理见附图7。本摄像头只需通过对垃圾外轮廓的提取，识别垃圾的外形，从而对垃圾进行分类。本摄像头原始图即为灰度图，故只需进行二度化、中值滤波、轮廓提取即可以识别垃圾。

垃圾具体分类过程如下：在广场，公园，游乐场等场所中常见的垃圾有纸团，饮料瓶（塑料），易拉罐，含有金属的垃圾（除易拉罐），不可回收类垃圾。    （1）纸团分类的原理是根据纸团的外形。纸团一般都是类球形，其外轮廓有许多凸起和凹陷，由摄像头提取图像轮廓，根据图像轮廓特征来识别分类。

（2）饮料瓶分类原理是根据其外形。因为常见的饮料瓶是有限的，可将这些常见的饮料瓶的外形全部储存到芯片中，建立一个小型外形数据库。在分类过程中通过与数据库的匹配识别进行分类。

（3）易拉罐的分类原理是根据其具有金属特性和特定的外形。易拉罐是金属，碰到金属接近开关5后，其可以将信号传至控制系统20，再通过摄像头识别外形分类。

（4）含有金属类物质垃圾的分类原理是根据其具有金属特性和独特外形。该类垃圾含有金属，碰到金属接近开关5后，其可以将信号传至控制系统20，再通过摄像头识别垃圾的外形（一般形状不规则），从而实现分类。

（5）不可回收类垃圾的分类原理是当垃圾不属于前四种所述的任何一种时，垃圾直接随着链板运动，最终垃圾进入垃圾箱22。

Claims (3)

1.一种智能垃圾分类机器人，它包括垃圾分离装置和垃圾分类装置，垃圾分离装置是由垃圾斗和曲柄摇杆机构构成，其中垃圾斗包括垃圾挡板、底板、侧板、激光发射管Ⅰ、金属接近开关、激光接收器Ⅰ、隔板、金属接近开关支架、旋转轴、舵机Ⅰ、垃圾分离柱插孔和垃圾分离柱，曲柄摇杆机构包括联轴器、曲柄Ⅰ、直流减速电机Ⅰ和连杆，垃圾分类装置包括直流减速电机Ⅱ、传动轴、主动链轮、控制系统、从动链轮、垃圾箱、激光发射管Ⅱ、太阳能板、摄像头支架、链板、摄像头、支架本体、激光接收器Ⅱ、从动齿轮、主动齿轮、竖向支架、舵机Ⅱ、曲柄Ⅱ、滑轨和滑块，其特征在于在垃圾斗中，底板的左、右两侧和前侧均连有垃圾挡板，底板上设有若干个均匀排列的垃圾分离柱插孔，垃圾分离柱插孔上连有垃圾分离柱，位于底板的左、右两侧的垃圾挡板和底板的前侧之间连有侧板，侧板上连有激光发射管Ⅰ，底板的后侧中部连有隔板，隔板上连有与激光发射管Ⅰ正对的激光接收器Ⅰ，底板的后侧连有金属接近开关支架，金属接近开关支架上设有若干个金属接近开关，金属接近开关支架的一侧连有舵机Ⅰ，垃圾斗通过其后部的旋转轴与垃圾分类装置相连；在曲柄摇杆机构中，联轴器与直流减速电机Ⅰ的输出轴相连，曲柄Ⅰ的一端连接在联轴器上，另一端与连杆的一端铰接，连杆的另一端连接在垃圾斗的侧部；在垃圾分类装置中，支架本体上连有直流减速电机Ⅱ，位于支架本体前部的传动轴的一端连有从动齿轮，直流减速电机Ⅱ输出轴上的主动齿轮与从动齿轮啮合，位于支架本体前部的传动轴上连有一个主动链轮和一个从动链轮，位于支架本体的后部的传动轴上也连有一个主动链轮和一个从动链轮，两主动链轮和两从动链轮之间分别连有一链板，位于链板下方的支架本体内设有控制系统和若干个垃圾箱，支架本体的两侧分别连有若干个竖向支架，正对的竖向支架上分别设有激光发射管Ⅱ和激光接收器Ⅱ，支架本体的后侧还连有太阳能板，摄像头通过摄像头支架连接在支架本体顶部，支架本体顶部还连有两个并行的滑轨，滑块的两端连接在滑轨上，滑块通过曲柄Ⅱ与舵机Ⅱ相连。

2.如权利要求1所述一种智能垃圾分类机器人，其特征在于所述的底板上的垃圾分离柱孔沿侧板方向相邻两行交错排列，并且其横向和纵向间距要大于垃圾的最大间距，利用等概率碰撞法实现垃圾分离。

3.如权利要求1所述一种智能垃圾分类机器人，其特征在于所述的链板二者是差速运动。

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