CN207061014U - 一种智能垃圾桶机器人 - Google Patents

Abstract

一种智能垃圾桶机器人，属于机器人领域，其包括轮式移动机器人和垃圾桶容纳箱，前者用于承载后者。对于轮式移动机器人，第一控制器基于GPS模块和避障模块，并通过驱动装置控制行走机构工作。对于垃圾桶容纳箱，其通过被动式热释电红外传感器、第二控制器、第一机械传动单元与第二机械传动单元的协同作用，实现了箱盖的自动开闭。通过第二控制器与红外测距传感器的协同作用，实现了对垃圾桶内垃圾量的监测。当垃圾桶内的垃圾较多时，垃圾桶容纳箱借助轮式移动机器人移动至垃圾收集区时，并能够在第二控制器、卷帘门控制器与第三机械传动单元的协同作用下，将垃圾桶移出垃圾桶容纳箱。该智能垃圾桶机器人能够提升环卫人员的工作效率，省时省力。

Description

一种智能垃圾桶机器人

技术领域

本实用新型涉及一种机器人，属于机器人领域。

背景技术

为了维护火车站外的环境卫生，在火车站的站前广场上通常设置有多个垃圾桶。每逢节假日，火车站的旅客流量陡增，垃圾量也随之增大。为此，环卫人员需要频繁地倾倒垃圾桶内的垃圾，以防止垃圾桶因内部垃圾爆满而罢工。然而，由于火车站的站前广场面积较大，垃圾桶的间隔距离也较大。因此，倾倒垃圾的工作费时费力，导致环卫人员的工作效率较低，无暇承担其他环卫工作。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述问题，提出了一种智能垃圾桶机器人。

本实用新型所述的智能垃圾桶机器人包括轮式移动机器人和垃圾桶容纳箱，轮式移动机器人用于承载垃圾桶容纳箱；

轮式移动机器人包括第一控制器、GPS模块、避障模块、驱动装置和行走机构；

GPS模块的位置信号输出端与第一控制器的位置信号输入端相连，避障模块的障碍检测信号输出端与第一控制器的障碍检测信号输入端相连，第一控制器根据其接收到的位置信号和障碍检测信号，并通过驱动装置控制行走机构工作；

垃圾桶容纳箱包括箱体、箱盖、第二控制器、被动式热释电红外传感器、多个红外测距传感器、第一伺服驱动器至第三伺服驱动器、第一伺服电机至第三伺服电机、第一滚珠丝杠副至第三滚珠丝杠副、垃圾桶座和卷帘门控制器；

箱体为上端开口的矩形体，箱盖用于覆盖箱体的开口端，并通过连接件与箱体铰接，连接件内设在箱体后壁的上边沿，箱体的前壁为卷帘门；

在箱体左、右壁的上端面上，沿各自长度方向分别设置有第一凹槽和第二凹槽，在箱体内、其底面的中部以及其底面与箱体左、右壁的交接处分别设置有第三凹槽至第五凹槽，对于第一凹槽至第五凹槽，五者平行且等长；

被动式热释电红外传感器的探测元件镶嵌设置在箱盖的外壁上，多个红外测距传感器均设置在箱盖的内壁上，其中一个红外测距传感器位于箱盖内壁的中心处，其余红外测距传感器沿着所述一个红外测距传感器的圆周方向均匀分布；

同一序号的伺服驱动器、伺服电机和滚珠丝杠副构成机械传动单元，并依次设置在同一序号的凹槽内；

第一滚珠丝杠副包括第一丝杠和第一螺母，第二滚珠丝杠副包括第二丝杠和第二螺母，第一螺母和第二螺母分别与第一连接杆的第一端和第二连接杆的第一端铰接，第一连接杆的第二端和第二连接杆的第二端均与箱盖铰接，第一连接杆和第二连接杆分别与箱体左壁和箱体右壁共面；

第三滚珠丝杠副包括第三丝杠和第三螺母，第三螺母与垃圾桶座固连，并位于垃圾桶座底面后边沿的中部，在垃圾桶座的底面上、沿着其左、右边沿分别设置有第一滑块和第二滑块，第一滑块和第二滑块分别能够在第四凹槽和第五凹槽内前后滑动；

被动式热释电红外传感器的人体检测信号输出端与第二控制器的人体检测信号输入端相连，多个红外测距传感器的垃圾距离信号输出端均与第二控制器的垃圾距离信号输入端相连，第二控制器的箱盖控制信号输出端同时与第一伺服驱动器的箱盖控制信号输入端和第二伺服驱动器的箱盖控制信号输入端相连，第二控制器的垃圾桶座控制信号输出端与第三伺服驱动器的垃圾桶座控制信号输入端相连，第二控制器的卷帘门控制信号输出端与卷帘门控制器的卷帘门控制信号输入端相连，卷帘门控制器根据其接收到的卷帘门控制信号控制卷帘门的开启或关闭；

第二控制器的垃圾容量告警信号输出端与第一控制器的垃圾容量告警信号输入端相连，第一控制器的垃圾桶移出信号输出端与第二控制器的垃圾桶移出信号输入端相连。

作为优选的是，在被动式热释电红外传感器的探测元件上罩设有菲泥尔滤光片。

作为优选的是，卷帘门由铝合金板制成，在卷帘门上设置有通风网窗。

垃圾桶座用于固定垃圾桶，垃圾桶为圆柱形，由红外测距传感器构成的圆形阵列的直径小于垃圾桶的内径。

本实用新型所述的智能垃圾桶机器人的工作原理为：

当设置在箱盖外壁上的被动式热释电红外传感器的探测元件探测到人体辐射的红外线时，被动式热释电红外传感器向第二控制器发送人体检测信号，第二控制器根据人体检测信号，同时向第一伺服驱动器和第二伺服驱动器发送箱盖控制信号。在接收到该箱盖控制信号后，第一伺服驱动器通过第一伺服电机控制第一螺母在第一丝杠上线性移动，第二伺服驱动器通过第二伺服电机控制第二螺母在第二丝杠上线性移动。同步线性移动的第一螺母和第二螺母分别通过第一连接杆和第二连接杆使箱盖开启。在箱盖开启T分钟后，第一伺服驱动器和第二伺服驱动器分别控制第一伺服电机和第二伺服电机反转，使第一螺母和第二螺母回到起始位，使箱盖闭合。

设置在箱盖内壁上的红外测距传感器用于测量其与垃圾桶内垃圾面中对应点的间距。第二控制器对多个红外测距传感器测得的多个所述间距取平均值，当该平均值小于M厘米时，第二控制器向第一控制器发送垃圾容量告警信号。在接收到垃圾容量告警信号后，第一控制器基于GPS模块与避障模块的共同作用，通过驱动装置控制行走机构工作，使所述智能垃圾桶机器人移动至垃圾收集区。

第一控制器通过GPS模块来判断所述智能垃圾桶机器人是否移至垃圾收集区。当所述智能垃圾桶机器人位于垃圾收集区时，第一控制器向第二控制器发送垃圾桶移出信号。接收到垃圾桶移出信号的第二控制器向卷帘门控制器发送卷帘门控制信号，卷帘门控制器根据卷帘门控制信号使卷帘门开启。与此同时，第二控制器向第三伺服驱动器发送垃圾桶座控制信号。第三伺服驱动器通过第三伺服电机控制第三螺母在第三丝杠上线性移动，设置在第三螺母上的垃圾桶座随之移动，使得垃圾桶移出垃圾桶容纳箱。此时，环卫人员只需将装有垃圾的垃圾桶从垃圾桶座上拆卸下来，再安装上空垃圾桶即可。

在所述智能垃圾桶机器人更换完垃圾桶后，第一控制器基于GPS模块与避障模块的共同作用，通过驱动装置控制行走机构工作，使所述智能垃圾桶机器人回到执勤位置。

由上述工作原理可知，本实用新型所述的智能垃圾桶机器人的垃圾桶容纳箱具有感应功能，当有人扔垃圾时，其箱盖能够自动开启，并在开启T分钟后自动闭合。当垃圾桶内存放的垃圾较多时，所述智能垃圾桶机器人能够自动移至垃圾收集区，并将垃圾桶从垃圾桶容纳箱内移出。当更换完垃圾桶后，所述智能垃圾桶机器人能够返回至执勤位置。当在火车站的站前广场上设置所述智能垃圾桶机器人后，无需环卫人员频繁往返于多个垃圾桶之间来倾倒垃圾桶内的垃圾，省时省力，有助于提升环卫人员的工作效率。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本实用新型所述的智能垃圾桶机器人进行更详细的描述，其中：

图1为实施例所述的智能垃圾桶机器人的结构框图；

图2为箱体的开口端的结构示意图，其中，1为第一伺服驱动器，2为第一伺服电机，3为第一螺母，4为第一丝杠，5为第一凹槽，6为第二伺服驱动器，7为第二伺服电机，8为第二螺母，9为第二丝杠，10为第二凹槽；

图3为箱盖由闭合到开启的过程示意图，其中，11为第一连接杆，12为箱盖。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型所述的智能垃圾桶机器人作进一步说明。

实施例：下面结合图1至图3详细地说明本实施例。

本实施例所述的智能垃圾桶机器人包括轮式移动机器人和垃圾桶容纳箱，轮式移动机器人用于承载垃圾桶容纳箱；

轮式移动机器人包括第一控制器、GPS模块、避障模块、驱动装置和行走机构；

GPS模块的位置信号输出端与第一控制器的位置信号输入端相连，避障模块的障碍检测信号输出端与第一控制器的障碍检测信号输入端相连，第一控制器根据其接收到的位置信号和障碍检测信号，并通过驱动装置控制行走机构工作；

垃圾桶容纳箱包括箱体、箱盖12、第二控制器、被动式热释电红外传感器、多个红外测距传感器、第一伺服驱动器1至第三伺服驱动器、第一伺服电机2至第三伺服电机、第一滚珠丝杠副至第三滚珠丝杠副、垃圾桶座和卷帘门控制器；

箱体为上端开口的矩形体，箱盖12用于覆盖箱体的开口端，并通过连接件与箱体铰接，连接件内设在箱体后壁的上边沿，箱体的前壁为卷帘门；

在箱体左、右壁的上端面上，沿各自长度方向分别设置有第一凹槽5和第二凹槽10，在箱体内、其底面的中部以及其底面与箱体左、右壁的交接处分别设置有第三凹槽至第五凹槽，对于第一凹槽5至第五凹槽，五者平行且等长；

被动式热释电红外传感器的探测元件镶嵌设置在箱盖12的外壁上，多个红外测距传感器均设置在箱盖12的内壁上，其中一个红外测距传感器位于箱盖12内壁的中心处，其余红外测距传感器沿着所述一个红外测距传感器的圆周方向均匀分布；

同一序号的伺服驱动器、伺服电机和滚珠丝杠副构成机械传动单元，并依次设置在同一序号的凹槽内；

第一伺服驱动器1、第一伺服电机2与第一滚珠丝杠副构成第一机械传动单元，以此类推；

第一滚珠丝杠副包括第一丝杠4和第一螺母3，第二滚珠丝杠副包括第二丝杠9和第二螺母8，第一螺母3和第二螺母8分别与第一连接杆11的第一端和第二连接杆的第一端铰接，第一连接杆11的第二端和第二连接杆的第二端均与箱盖12铰接，第一连接杆11和第二连接杆分别与箱体左壁和箱体右壁共面；

第三滚珠丝杠副包括第三丝杠和第三螺母，第三螺母与垃圾桶座固连，并位于垃圾桶座底面后边沿的中部，在垃圾桶座的底面上、沿着其左、右边沿分别设置有第一滑块和第二滑块，第一滑块和第二滑块分别能够在第四凹槽和第五凹槽内前后滑动；

被动式热释电红外传感器的人体检测信号输出端与第二控制器的人体检测信号输入端相连，多个红外测距传感器的垃圾距离信号输出端均与第二控制器的垃圾距离信号输入端相连，第二控制器的箱盖控制信号输出端同时与第一伺服驱动器1的箱盖控制信号输入端和第二伺服驱动器6的箱盖控制信号输入端相连，第二控制器的垃圾桶座控制信号输出端与第三伺服驱动器的垃圾桶座控制信号输入端相连，第二控制器的卷帘门控制信号输出端与卷帘门控制器的卷帘门控制信号输入端相连，卷帘门控制器根据其接收到的卷帘门控制信号控制卷帘门的开启或关闭；

第二控制器的垃圾容量告警信号输出端与第一控制器的垃圾容量告警信号输入端相连，第一控制器的垃圾桶移出信号输出端与第二控制器的垃圾桶移出信号输入端相连。

在被动式热释电红外传感器的探测元件上罩设有菲泥尔滤光片。

卷帘门由铝合金板制成，在卷帘门上设置有通风网窗。

虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本实用新型，但是应该理解的是，这些实施例仅是本实用新型的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本实用新型的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims (3)

1.一种智能垃圾桶机器人，其特征在于，所述垃圾桶机器人包括轮式移动机器人和垃圾桶容纳箱，轮式移动机器人用于承载垃圾桶容纳箱；

轮式移动机器人包括第一控制器、GPS模块、避障模块、驱动装置和行走机构；

GPS模块的位置信号输出端与第一控制器的位置信号输入端相连，避障模块的障碍检测信号输出端与第一控制器的障碍检测信号输入端相连，第一控制器根据其接收到的位置信号和障碍检测信号，并通过驱动装置控制行走机构工作；

垃圾桶容纳箱包括箱体、箱盖、第二控制器、被动式热释电红外传感器、多个红外测距传感器、第一伺服驱动器至第三伺服驱动器、第一伺服电机至第三伺服电机、第一滚珠丝杠副至第三滚珠丝杠副、垃圾桶座和卷帘门控制器；

箱体为上端开口的矩形体，箱盖用于覆盖箱体的开口端，并通过连接件与箱体铰接，连接件内设在箱体后壁的上边沿，箱体的前壁为卷帘门；

在箱体左、右壁的上端面上，沿各自长度方向分别设置有第一凹槽和第二凹槽，在箱体内、其底面的中部以及其底面与箱体左、右壁的交接处分别设置有第三凹槽至第五凹槽，对于第一凹槽至第五凹槽，五者平行且等长；

被动式热释电红外传感器的探测元件镶嵌设置在箱盖的外壁上，多个红外测距传感器均设置在箱盖的内壁上，其中一个红外测距传感器位于箱盖内壁的中心处，其余红外测距传感器沿着所述一个红外测距传感器的圆周方向均匀分布；

同一序号的伺服驱动器、伺服电机和滚珠丝杠副构成机械传动单元，并依次设置在同一序号的凹槽内；

第一滚珠丝杠副包括第一丝杠和第一螺母，第二滚珠丝杠副包括第二丝杠和第二螺母，第一螺母和第二螺母分别与第一连接杆的第一端和第二连接杆的第一端铰接，第一连接杆的第二端和第二连接杆的第二端均与箱盖铰接，第一连接杆和第二连接杆分别与箱体左壁和箱体右壁共面；

第三滚珠丝杠副包括第三丝杠和第三螺母，第三螺母与垃圾桶座固连，并位于垃圾桶座底面后边沿的中部，在垃圾桶座的底面上、沿着其左、右边沿分别设置有第一滑块和第二滑块，第一滑块和第二滑块分别能够在第四凹槽和第五凹槽内前后滑动；

被动式热释电红外传感器的人体检测信号输出端与第二控制器的人体检测信号输入端相连，多个红外测距传感器的垃圾距离信号输出端均与第二控制器的垃圾距离信号输入端相连，第二控制器的箱盖控制信号输出端同时与第一伺服驱动器的箱盖控制信号输入端和第二伺服驱动器的箱盖控制信号输入端相连，第二控制器的垃圾桶座控制信号输出端与第三伺服驱动器的垃圾桶座控制信号输入端相连，第二控制器的卷帘门控制信号输出端与卷帘门控制器的卷帘门控制信号输入端相连，卷帘门控制器根据其接收到的卷帘门控制信号控制卷帘门的开启或关闭；

第二控制器的垃圾容量告警信号输出端与第一控制器的垃圾容量告警信号输入端相连，第一控制器的垃圾桶移出信号输出端与第二控制器的垃圾桶移出信号输入端相连。

2.如权利要求1所述的智能垃圾桶机器人，其特征在于，在被动式热释电红外传感器的探测元件上罩设有菲泥尔滤光片。

3.如权利要求1所述的智能垃圾桶机器人，其特征在于，卷帘门由铝合金板制成，在卷帘门上设置有通风网窗。