CN112478493B - 一种家庭智能分类垃圾桶 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种家庭智能分类垃圾桶，包括控制器、垃圾图像采集单元、垃圾分类导入单元、方形垃圾桶本体及位于垃圾桶本体内的四个方形内桶；四个内桶对应收集四种类别的垃圾；垃圾图像采集单元用于采集垃圾图像信号并将采集的信号发送至控制器；垃圾分类导入单元，其用于不同垃圾投入至对应的内桶中，其包括：位于垃圾桶本体中心的转轴，均与转轴连接的第一电磁制动器、第二电磁制动器及步进电机，扇形托盘及位于其上方且横截面形状与其配合的扇形框；扇形托盘的扇形顶角部固接于第一电磁制动器上；扇形框的扇形顶角部固接于第二电磁制动器上。本发明将四个分类垃圾桶集成一体化，自动分类垃圾，节约了用户的时间，减小了分类垃圾桶的占地面积。
Description
技术领域
本发明涉及一种垃圾桶，特别涉及一种家庭智能分类垃圾桶。
背景技术
随着人口的急剧增加，每天产生的垃圾量也是与日俱增，垃圾分类成了迫在眉睫的问题。垃圾是众多污染源之一，能直接地影响到地球的生态环境，我们必须对这些污染源进行有效的控制，才能更好的保护我们的生态系统。
生活垃圾一般被划分为四类，它们分别是可回收垃圾、不可回收垃圾、有害垃圾和其他垃圾。可回收物表示适宜回收和资源利用的垃圾，包括纸类、塑料、玻璃、织物和瓶罐等，用蓝色垃圾容器收集，有害垃圾表示含有害物质，需要特殊安全处理的垃圾，包括电池、灯管和日用化学品等，用红色垃圾容器收集，其它垃圾表示分类以外的垃圾，用灰色垃圾容器收集。
目前，有些地区首先实行了垃圾分类政策，很好地提高了垃圾资源利用水平，又大大减少了垃圾处置量。但垃圾的种类是多种多样的，在实行垃圾分类的过程中，很多人不能清晰分辨垃圾种类，导致垃圾分类不精确，同时也导致人们对垃圾分类产生了一定的抵触心理。
目前我国垃圾分类技术还不够完善，尤其是缺少适合家庭使用的家庭垃圾自动分类的装置。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种家庭智能分类垃圾桶。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种家庭智能分类垃圾桶，包括控制器、垃圾图像采集单元、垃圾分类导入单元、方形垃圾桶本体及位于垃圾桶本体内的四个方形内桶；四个内桶对应收集四种类别的垃圾；垃圾图像采集单元用于采集垃圾图像信号并将采集的信号发送至控制器；垃圾分类导入单元，其用于将分类完成的垃圾投入至对应的内桶中，其包括：位于垃圾桶本体中心的转轴，均与转轴连接的第一电磁制动器、第二电磁制动器及步进电机，扇形托盘及位于其上方且横截面形状与其配合的扇形框；扇形托盘的扇形顶角部固接于第一电磁制动器上；扇形框的扇形顶角部固接于第二电磁制动器上；
初始时，电机停止，扇形托盘与扇形框上下对正并围合成盛放垃圾的容腔；
当垃圾投放到扇形托盘上，垃圾图像采集单元采集托盘上的垃圾图像，控制器对采集的垃圾图像进行分类识别，识别完成后，控制器输出信号使第一、二电磁制动器与转轴抱紧，同时输出信号使电机旋转；
当扇形托盘随转轴转动，其侧边缘转动至与垃圾类别对应的内桶一侧边缘衔接时，控制器输出信号使第一电磁制动器与转轴松开，扇形托盘停止转动；
扇形框继续转动，垃圾被扇形框刮入内桶中；扇形框转动至初始位置后，控制器输出信号，使第二电磁制动器与转轴松开；
当扇形框相对扇形托盘转动角度大于扇形托盘的扇形角时，控制器输出信号，使第一电磁制动器与转轴抱紧，扇形托盘随转轴转动至初始位置后，控制器输出信号，使第一电磁制动器与转轴松开，同时使电机停止转动。
进一步地，垃圾桶本体为方形筒，其顶部设有桶盖，桶盖上开有垃圾投放口，并设有封闭垃圾投放口的盖板，盖板及垃圾投放口的形状为与扇形托盘形状相同的扇形。
进一步地，还包括自动开盖装置，自动开盖装置包括相互连接的电磁开关和曲柄滑块结构，电磁开关通过线圈通电使铁芯产生直线运动，曲柄滑块结构用于将铁芯的直线运动转为旋转运动，使盖板旋转打开。
进一步地，垃圾桶本体上设有检知人体靠近的第一红外线传感器，第一红外线传感器检知人手靠近时，输出信号至控制器，控制器输出信号至电磁开关，使电磁开关的线圈通电。
进一步地，还包括内桶自动移出装置，内桶自动移出装置包括垃圾量检知装置和电动导轨，垃圾量检知装置位于每个内桶中，用于检知垃圾的高度；电动导轨与内桶的底座连接；控制器接收来自垃圾量检知装置的信号，判断垃圾是否已满，当判断已满时，控制器发出信号驱动电动导轨使内桶向垃圾桶本体外移动。
进一步地，内桶自动移出装置还包括内桶自动复位开关，控制器接收来自内桶自动复位开关的信号，发出信号驱动电动导轨使内桶向垃圾桶本体内移动至复位。
进一步地，垃圾量检知装置包括第二红外线传感器。
进一步地，垃圾桶本体上设有对应每个内桶的垃圾已满指示灯；当控制器判断垃圾已满时，发出信号使对应的垃圾已满指示灯发出指示。
进一步地，垃圾桶本体上设有用于使扇形托盘与扇形框在初始位置定位的棘轮挡板。
本发明具有的优点和积极效果是：该家庭智能分类垃圾桶，将四个分类垃圾桶集成一体化，有效减小了分类垃圾桶的占地面积。当用户需要投放垃圾时，只需将垃圾靠近垃圾桶，红外线传感器接受信号，使桶盖打开，将垃圾放入转动装置中，视觉识别装置会对垃圾进行识别，从而使装置旋转到相应内桶上方，对垃圾进行准确投放。解决了使用者对垃圾种类模糊不清，不能进行准确分类投放的问题，全自动一体化造作用户只需将垃圾投放入内，即可离开节约了用户的时间，满足用户需求。
与现有技术相比，本发明中的扇形框和扇形托盘两个装置共同使用了一个步进电机驱动，可以达到同步转动或分别转动，传动机构简单，降低了制作成本，减轻了垃圾桶的重量，减少了垃圾桶的占地尺寸，更加绿色环保节能。
附图说明
图1为本发明的一种家庭智能分类垃圾桶的结构示意图；
图2为本发明的一种自动开盖装置结构示意图；
图3为本发明的一种垃圾分类导入单元结构示意图；
图4为本发明的方形内桶与垃圾分类导入单元相对位置示意图；
图5为本发明的一种家庭智能分类垃圾桶的工作流程图。
图中：1、垃圾桶本体；2、桶盖；3、盖板；4、内桶；5、转轴；6、棘轮挡板；7、扇形托盘；8、扇形框；9、第二电磁制动器；10、第一电磁制动器；11、垃圾图像采集传感器；12、曲柄滑块结构；13、电磁开关；14、第一红外线传感器；15、电动导轨。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹列举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参见图1至图5，一种家庭智能分类垃圾桶，包括控制器、垃圾图像采集单元、垃圾分类导入单元、方形垃圾桶本体1及位于垃圾桶本体1内的四个方形内桶4；四个内桶4对应收集四种类别的垃圾；垃圾图像采集单元用于采集垃圾图像信号并将采集的信号发送至控制器；垃圾分类导入单元，其用于将分类完成的垃圾投入至对应的内桶4中，其包括：位于垃圾桶本体1中心的转轴5，均与转轴5连接的第一电磁制动器10、第二电磁制动器9及步进电机，扇形托盘7及位于其上方且横截面形状与其配合的扇形框8；扇形托盘7的扇形顶角部固接于第一电磁制动器10上；扇形框8的扇形顶角部固接于第二电磁制动器9上；
初始时，电机停止，扇形托盘7与扇形框8上下对正并围合成盛放垃圾的容腔；
当垃圾投放到扇形托盘7上，垃圾图像采集单元采集托盘上的垃圾图像，控制器对采集的垃圾图像进行分类识别，识别完成后，控制器输出信号使第一、二电磁制动器与转轴5抱紧，同时输出信号使电机旋转；
当扇形托盘7随转轴5转动，其侧边缘转动至与垃圾类别对应的内桶4一侧边缘衔接时，控制器输出信号使第一电磁制动器10与转轴5松开，扇形托盘7停止转动；
扇形框8继续转动，垃圾被扇形框8刮入内桶4中；扇形框8转动至初始位置后，控制器输出信号，使第二电磁制动器9与转轴5松开；
当扇形框8相对扇形托盘7转动角度大于扇形托盘7的扇形角时，控制器输出信号，使第一电磁制动器10与转轴5抱紧，扇形托盘7随转轴5转动至初始位置后，控制器输出信号，使第一电磁制动器10与转轴5松开，同时使电机停止转动。
垃圾图像采集单元可采用现有技术中的图像采集装置，比如视觉相机等。可采用现有技术中的控制器及图像识别软件对采集的垃圾图像进行分类识别。
电机可选步进电机或伺服电机，控制器输出控制信号，控制步进电机或伺服电机的旋转角度及第一、二电磁制动器的通断，来控制扇形托盘7及扇形框8的转动角度，从而控制扇形托盘7及扇形框8的位置。也可以通过在四个内桶4或垃圾桶本体1上设置位置检知传感器，从而检知扇形托盘7及扇形框8的位置，位置检知传感器将检知信号发送给控制器，控制器根据检知信号控制电机、第一、二电磁制动器的通断，来控制扇形托盘7及扇形框8的转动角度，从而控制扇形托盘7及扇形框8的位置。
优选地，垃圾桶本体1可为方形筒，其顶部可设有桶盖2，桶盖2上开有垃圾投放口，并可设有封闭垃圾投放口的盖板3，盖板3及垃圾投放口的形状可为与扇形托盘7形状相同的扇形，比如可为与方形筒顶部方形相切的四分之一圆。
优选地，还可包括自动开盖装置，自动开盖装置可包括相互连接的电磁开关13和曲柄滑块结构12，电磁开关13通过线圈通电使铁芯产生直线运动，曲柄滑块结构12用于将铁芯的直线运动转为旋转运动，使盖板3旋转打开。自动开盖装置也可使用其他自动旋转打开盖板3的结构。
优选地，垃圾桶本体1上可设有检知人体靠近的第一红外线传感器14，第一红外线传感器14检知人手靠近时，输出信号至控制器，控制器输出信号至电磁开关13，使电磁开关13的线圈通电。
优选地，还可包括内桶4自动移出装置，内桶4自动移出装置可包括垃圾量检知装置和电动导轨15，垃圾量检知装置位于每个内桶4中，用于检知垃圾的高度；电动导轨15与内桶4的底座连接；控制器接收来自垃圾量检知装置的信号，判断垃圾是否已满，当判断已满时，控制器发出信号驱动电动导轨15使内桶4向垃圾桶本体1外移动。内桶4自动移出装置也可选择其他接收控制器的信号，可使内桶4移出移入的装置自动装置，比如用电磁阀控制的气缸等。
优选地，内桶4自动移出装置还可包括内桶4自动复位开关，控制器接收来自内桶4自动复位开关的信号，发出信号驱动电动导轨15使内桶4向垃圾桶本体1内移动至复位。
优选地，垃圾量检知装置可包括第二红外线传感器。通过红外线传感器发射光及接收光，来测量垃圾的堆积高度。垃圾量检知装置也可采用其他装置，比如称重装置等。
优选地，垃圾桶本体1上可设有对应每个内桶4的垃圾已满指示灯；当控制器判断垃圾已满时，发出信号使对应的垃圾已满指示灯发出指示。
优选地，垃圾桶本体1上可设有用于使扇形托盘7与扇形框8在初始位置定位的棘轮挡板6。
需要说明的是，本实施例中的垃圾桶是泛指装有垃圾的容器,如垃圾箱或垃圾盒等,也可以泛指能够放置物体的储物箱等容器。
由于第二电磁制动器与转轴5松开连接后，步进电机带动转轴5旋转过程存在摩擦力，会带动扇形框8旋转导致产生位置偏差，故设置棘轮挡板6，防止由于摩擦力导致扇形框8转动，该装置顺时针导向，只允许识别扇形框8顺时针转动，有效地解决了摩擦力反作用力带来的一系列问题。
上述的控制器、第一电磁制动器10、第二电磁制动器9及步进电机、第一、二红外线传感器、电动导轨15、图像采集装置、视觉相机、电磁开关13和曲柄滑块结构12等上述提及的各种元器件和组件，均可采用现有技术中的适用元器件，或采用现有技术中的适用元器件构建。
下面以本发明的一个优选实施例来进一步说明本发明的工作原理：
步骤101：第一红外线传感器14检测人手部进入垃圾桶投放垃圾区域。
本实施例中的第一红外线传感器14是指用红外线为介质的测量系统,人体手部进入第一红外线传感器14的探测感应范围内即垃圾投放区域，或者在探测感应范围内移动时,第一红外线传感器14会被触发,即第一红外线传感器14监测到人体手部进入探测感应范围。
第一红外线传感器14可以包括红外接收模块及红外发射模块。本实施例中,红外发射模块在垃圾桶所在区域输出红外光线。
步骤102：曲柄滑块机构运动驱动垃圾桶盖2上的盖板3转动完成开盖。
具体的：当检测到红外信号后，电磁开关13拉动曲柄滑块运动，从而带动桶盖2上的盖板3旋转开盖。
步骤103：桶盖2上的盖板3完成闭合关盖。
具体的：当红外信号消失后，电磁开关13反向运动，使得桶盖2上的盖板3闭合。
步骤201：垃圾类型识别。
具体的：垃圾放入后，垃圾图像采集传感器11进行拍照取样，垃圾图像采集传感器11可采用视觉相机等图像采集装置，将采集的信号发送给设置在垃圾桶底部的控制器，控制器可包括树莓派主板及单片机，其中树莓派主板可设有图像识别应用程序，其对采集的垃圾图像进行识别分类，图像识别应用程序可采用现有技术中的应用程序，识别分类完成后将信号传递给垃圾桶底部的单片机，由单片机驱动第一电磁制动器10、第二电磁制动器9及步进电机动作，完成垃圾的分类导入至对应的内桶4中。
当垃圾投放到扇形托盘7上，垃圾图像采集单元采集托盘上的垃圾图像，控制器对采集的垃圾图像进行分类识别，识别完成后，控制器输出信号使第一、二电磁制动器与转轴5抱紧，同时输出信号使电机旋转；
当扇形托盘7随转轴5转动，其侧边缘转动至与垃圾类别对应的内桶4一侧边缘衔接时，控制器输出信号使第一电磁制动器10与转轴5松开，扇形托盘7停止转动；
扇形框8继续转动，垃圾被扇形框8刮入内桶4中；扇形框8转动至初始位置后，控制器输出信号，使第二电磁制动器9与转轴5松开；
当扇形框8相对扇形托盘7转动角度大于扇形托盘7的扇形角时，控制器输出信号，使第一电磁制动器10与转轴5抱紧，扇形托盘7随转轴5转动至初始位置后，控制器输出信号，使第一电磁制动器10与转轴5松开，同时使电机停止转动。
步骤301：第二红外线传感器检测垃圾已满信号。
其中，第二红外线传感器设置在垃圾桶内桶4中，第一红外线传感器14设置在桶盖2上。
步骤302：垃圾已满信号灯亮。
具体的，第二红外线传感器持续检测到物体信号时，判断此时垃圾桶已经满。输出电信号。
步骤601：垃圾桶内桶4滑出。
具体的：所述垃圾桶本体1内部装有4个可独立进出的垃圾桶内桶4，当垃圾桶内桶4已满信号灯亮后，相应电动导轨15推动内桶4滑出垃圾桶本体1.
步骤602：垃圾桶内桶4缩回。
具体的：所述垃圾桶内桶4滑出，用户取走已满垃圾袋后电动导轨15驱动垃圾桶内桶4缩回.
以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够理解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围，即凡本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。
Claims (6)
1.一种家庭智能分类垃圾桶，其特征在于，包括控制器、垃圾图像采集单元、垃圾分类导入单元、方形垃圾桶本体及位于垃圾桶本体内的四个方形内桶；四个内桶对应收集四种类别的垃圾；垃圾图像采集单元用于采集垃圾图像信号并将采集的信号发送至控制器；垃圾分类导入单元，其用于将分类完成的垃圾投入至对应的内桶中，其包括：位于垃圾桶本体中心的转轴，均与转轴连接的第一电磁制动器、第二电磁制动器及步进电机，扇形托盘及位于其上方且横截面形状与其配合的扇形框；扇形托盘的扇形顶角部固接于第一电磁制动器上；扇形框的扇形顶角部固接于第二电磁制动器上；垃圾桶本体上设有用于使扇形托盘与扇形框在初始位置定位的棘轮挡板；
初始时，电机停止，扇形托盘与扇形框上下对正并围合成盛放垃圾的容腔；
当垃圾投放到扇形托盘上，垃圾图像采集单元采集托盘上的垃圾图像，控制器对采集的垃圾图像进行分类识别，识别完成后，控制器输出信号使第一、二电磁制动器与转轴抱紧，同时输出信号使电机旋转；
当扇形托盘随转轴转动，其侧边缘转动至与垃圾类别对应的内桶一侧边缘衔接时，控制器输出信号使第一电磁制动器与转轴松开，扇形托盘停止转动；
扇形框继续转动，垃圾被扇形框刮入内桶中；扇形框转动至初始位置后，控制器输出信号，使第二电磁制动器与转轴松开；
当扇形框相对扇形托盘转动角度大于扇形托盘的扇形角时，控制器输出信号，使第一电磁制动器与转轴抱紧，扇形托盘随转轴转动至初始位置后，控制器输出信号，使第一电磁制动器与转轴松开，同时使电机停止转动；
垃圾桶本体为方形筒，其顶部设有桶盖，桶盖上开有垃圾投放口，并设有封闭垃圾投放口的盖板，盖板及垃圾投放口的形状为与扇形托盘形状相同的扇形；
还包括自动开盖装置，自动开盖装置包括相互连接的电磁开关和曲柄滑块结构，电磁开关通过线圈通电使铁芯产生直线运动，曲柄滑块结构用于将铁芯的直线运动转为旋转运动，使盖板旋转打开。
2.根据权利要求1所述的家庭智能分类垃圾桶，其特征在于，垃圾桶本体上设有检知人体靠近的第一红外线传感器，第一红外线传感器检知人手靠近时，输出信号至控制器，控制器输出信号至电磁开关，使电磁开关的线圈通电。
3.根据权利要求1所述的家庭智能分类垃圾桶，其特征在于，还包括内桶自动移出装置，内桶自动移出装置包括垃圾量检知装置和电动导轨，垃圾量检知装置位于每个内桶中，用于检知垃圾的高度；电动导轨与内桶的底座连接；控制器接收来自垃圾量检知装置的信号，判断垃圾是否已满，当判断已满时，控制器发出信号驱动电动导轨使内桶向垃圾桶本体外移动。
4.根据权利要求3所述的家庭智能分类垃圾桶，其特征在于，内桶自动移出装置还包括内桶自动复位开关，控制器接收来自内桶自动复位开关的信号，发出信号驱动电动导轨使内桶向垃圾桶本体内移动至复位。
5.根据权利要求3所述的家庭智能分类垃圾桶，其特征在于，垃圾量检知装置包括第二红外线传感器。
6.根据权利要求3所述的家庭智能分类垃圾桶，其特征在于，垃圾桶本体上设有对应每个内桶的垃圾已满指示灯；当控制器判断垃圾已满时，发出信号使对应的垃圾已满指示灯发出指示。
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