一种非接触式智能开盖的分类垃圾箱的制作方法

一种非接触式智能开盖的分类垃圾箱
[0001]
应用领域
[0002]
本发明涉及智能开盖领域，特别是一种非接触式智能开盖的分类垃圾箱。


背景技术：

[0003]
垃圾分类是对垃圾收集处置传统方式的改革，是对垃圾进行有效处置的一 种科学管理方法。人们面对日益增长的垃圾产量和环境状况恶化的局面，如何 通过垃圾分类管理，最大限度地实现垃圾资源利用，减少垃圾处置的数量，改 善生存环境状态，是当前世界各国共同关注的迫切问题。垃圾增多的原因是人 们生活水平的提高、各项消费增加了。据统计，1979年全国城市垃圾的清运量 是2500多万吨，1996年城市垃圾的清运费是1.16元/吨，是1979年的4倍。 经过高温焚化后的垃圾虽然不会占用大量的土地，但它投资惊人，难道我们对 待垃圾就束手无策了吗？办法是有的，这就是垃圾分类。垃圾分类就是在源头 将垃圾分类投放，并通过分类的清运和回收使之重新变成资源。
[0004]
垃圾中，有毒气体随风飘散，空气中二氧化硫、铅含量升高，使 呼吸道疾病发病率升高，对人体构成致癌隐患。垃圾的长期堆积，导 致蚊蝇聚集会散布传染病的病原体，危害他人健康，从而成为蚊蝇的 孳生地，而蚊蝇可以传播痢疾、霍乱、结核等疾病。还会因此产生大 量的细菌，危害人体及动物的健康。垃圾堆积产生的气体，还会产生 有毒气体。垃圾堆积在垃圾箱中，除了会产生难闻的气味，还会在里 面产生大量的细菌，产生的蚊蝇会散布传染病的病原体，危害他人健 康。垃圾堆积在一起，会产生一些有毒有害的物质，发出阵阵的臭味， 污染空气、水源。同时，滋生蚊、蝇、蟑螂、老鼠，传播疾病，对人 们的健康危害极大。
[0005]
但是迄今为止，在公共场所依然是垃圾箱不设盖，使其暴露在空气中，对 周围的空气造成较大的污染，同时散发出较为恶臭的气味，既威胁了周边人群 的健康，又大大影响了市容市貌。即使是设置有箱盖，也是需要用户手动打开 箱盖，垃圾箱的箱盖上存在较多的细菌，对人的健康不利，同时针对新冠病毒 等通过接触可传播的病毒而言，也容易造成交叉感染。市面上少有的智能开盖 式垃圾箱均不带有分类收集功能，且不同的箱盖需要安装不同的电机，成本高， 经济效益低。


技术实现要素：

[0006]
本发明克服了现有技术的不足，提供了一种非接触式智能开盖的分类垃圾 箱，为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种非接触式智能开盖的分 类垃圾箱，包括:箱身、箱盖以及运动组件，其特征在于，箱身内部设置有若干 隔板，隔板将箱身内部空间分为若干垃圾间；
[0007]
连接机构活动连接有若干箱盖，箱盖的顶部固定设置有若干传感器，若干 箱盖沿周向紧密设置，若干箱盖的一角活动连接于同一球头结构；
[0008]
垃圾箱的内部顶端沿轴线方向设置有运动组件，运动组件包括有齿轮组， 齿轮组的底部设置有电机，电机的输出轴与齿轮组固定连接，齿轮组固定链接 有折杆，折杆与箱
盖配合运动。
[0009]
本发明一个较佳实施例中，箱盖的数量与垃圾间的数量相等；传感器的数 量与箱盖的数量相等。
[0010]
本发明一个较佳实施例中，若干传感器包括视觉传感器、红外传感器、超 声波传感器、灰度传感器、声音传感器以及接近开关传感器的一种或多种的组 合。
[0011]
本发明一个较佳实施例中，齿轮组包括第一齿轮以及第二齿轮，第一齿轮 与第二齿轮啮合设置；第一齿轮通过螺丝固定连接有电机，电机沿垃圾箱的轴 向设置；第二齿轮通过螺丝固定连接有折杆，折杆包括固定段以及运动段，运 动段与固定段之间铰接。
[0012]
本发明一个较佳实施例中，电机动作时，带动第一齿轮与第二齿轮动作， 第二齿轮带动折杆沿垃圾箱的周向方向做圆周运动。
[0013]
本发明一个较佳实施例中，箱身内部设置有两块隔板，隔板交叉垂直设置， 隔板与箱身呈一体成型结构连接，隔板的交叉处顶端设置有凹盘，电机与凹盘 配合放置。
[0014]
本发明一个较佳实施例中，垃圾箱的顶部一端设置有推手，垃圾箱的侧边 设置有抬把，垃圾箱的内部设置有处理器，垃圾箱的底部设置有若干万向轮。
[0015]
本发明还提供了一种非接触式智能开盖的分类垃圾箱的控制方法，应用于 任一非接触式智能开盖的分类垃圾箱，其特征在于：
[0016]
采集开盖信号，对开盖信号进行识别处理，获取目标箱盖的位置信息；
[0017]
根据位置信息计算所需运动角度，生成运动指令，控制运动机构运动至预 定位置，生成待开盖信号；
[0018]
对待开盖信号进行识别判断，生成开盖指令，控制运动机构顶开箱盖，指 定时间后关闭，生成完结信号；
[0019]
对完结信号进行识别，发出复位指令，控制运动机构复位。
[0020]
本发明一个较佳实施例中，对开盖信号的识别处理包括降噪、滤波、信号 放大、数模转换的一种或多种的组合。
[0021]
本发明一个较佳实施例中，开盖信号为图像信号、声音信号、超声波信号、 红外信号、光度信号、色彩信号、接触信号中的一种或多种的组合。
[0022]
本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：
[0023]
(1)本发明首先是采用的隔间隔开形成不同垃圾间的设计，充分响应国家 的垃圾分类的号召，用一个垃圾箱实现垃圾分类，节约成本及资源；其次采用 封闭盖式的设计，使垃圾不会暴露在空气中，避免了恶臭气味的滋生；采用非 接触式开盖的设计，杜绝了用户与用户之间的交叉感染；仅用一个电机就可以 控制四个箱盖的开合，大大节约了生产成本。
[0024]
(2)传感器包括多种传感器或其组合，可以接收不同的信号，如图像信号、 声音信号、超声波信号、红外信号、光度信号、色彩信号、接触信号等，功能 更加完善，能够适应不同的工作场合；采用折杆将箱盖顶开，简单便捷，既节 约了资源和成本又能实现指定箱盖的开合；隔板的交叉处顶端设置有凹盘，可 以使电机更加稳固，装置运行更加平稳；垃圾箱的顶部一端设置有推手，垃圾 箱的侧边设置有抬把，垃圾箱的底部设置有若干万向轮，以上种种设置均可以 更为方便地移动垃圾箱，省时省力。
[0025]
(3)对开盖信号的识别处理包括降噪、滤波、信号放大、数模转换的一种 或多种的
组合，使信号更清晰稳定，减少误差，增大识别的可靠度；完成后进 行复位，避免系统出现紊乱等情况，便于下一次进行工作。
附图说明
[0026]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施 例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述 中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付 出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。
[0027]
图1为垃圾箱示意图；
[0028]
图2为垃圾箱内部示意图；
[0029]
图3为运动组件示意图；
[0030]
图4为运动组件放大图；
[0031]
图5为控制方法流程图。
[0032]
附图标记如下说明：101、箱身；102、万向轮；103、推手；104、抬把；105、箱盖；106、隔板；201、传感器；202、电机；203、折杆；204、第二齿 轮；205、第一齿轮；206、凹盘；301、固定段；302、运动段。
具体实施方式
[0033]
为了能够更加清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图 和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，这些附图均为简化的示意图， 仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成，需 要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相 互组合。
[0034]
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、
ꢀ“
上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、
ꢀ“
顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的 方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所 指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理 解为对本申请保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述 目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数 量。因此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个 或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义 是两个或两个以上。
[0035]
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安 装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是 可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以直接相 连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域 的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
[0036]
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。 附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来 实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是 使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
[0037]
本发明首先是采用的隔间隔开形成不同垃圾间的设计，充分响应国家的垃 圾分类的号召，用一个垃圾箱实现垃圾分类，节约成本及资源；其次采用封闭 盖式的设计，使垃圾不会暴露在空气中，避免了恶臭气味的滋生；采用非接触 式开盖的设计，杜绝了用户与用户之间的交叉感染；仅用一个电机202就可以 控制四个箱盖105的开合，大大节约了生产成本。
[0038]
如图1-2所示，一种非接触式智能开盖的分类垃圾箱，包括:箱身101、箱 盖105以及运动组件，其特征在于，箱身101内部设置有若干隔板106，隔板 106将箱身101内部空间分为若干垃圾间。
[0039]
连接机构活动连接有若干箱盖105，箱盖105的顶部固定设置有若干传感器 201，若干箱盖105沿周向紧密设置，若干箱盖105的一角活动连接于同一球头 结构。
[0040]
在此需要进行说明的一点是，所有箱盖105的一角连接于同一个球头结构， 被折杆203顶起的箱盖105能够快速打开，同时不会影响其他的箱盖105。
[0041]
如图3-4所示，垃圾箱的内部顶端沿轴线方向设置有运动组件，运动组件 包括有齿轮组，齿轮组的底部设置有电机202，电机202的输出轴与齿轮组固定 连接，齿轮组固定链接有折杆203，折杆203与箱盖105配合运动。
[0042]
在此需要进行说明的一点是，电机202的输出轴带动齿轮组的运动，齿轮 组的设计可以改变力的方向，同时可以使控制过程更加精确。
[0043]
箱盖105的数量与垃圾间的数量相等；传感器201的数量与箱盖105的数 量相等。
[0044]
在此需要进行说明的一点是，一个传感器201对应一个箱盖105，使控制过 程更加灵敏流畅，同时还能使结构更加清晰，便于用户使用。
[0045]
若干传感器201包括视觉传感器201、红外传感器201、超声波传感器201、 灰度传感器201、声音传感器201以及接近开关传感器201的一种或多种的组合。
[0046]
在此需要进行说明的一点是，传感器201包括多种传感器201或其组合， 可以接收不同的信号，如图像信号、声音信号、超声波信号、红外信号、光度 信号、色彩信号、接触信号等，功能更加完善，能够适应不同的工作场合。
[0047]
齿轮组包括第一齿轮205以及第二齿轮204，第一齿轮205与第二齿轮204 啮合设置；第一齿轮205通过螺丝固定连接有电机202，电机202沿垃圾箱的轴 向设置；第二齿轮204通过螺丝固定连接有折杆203，折杆203包括固定段301 以及运动段302，运动段302与固定段301之间铰接。
[0048]
在此需要进行说明的一点是，采用折杆203将箱盖105顶开，简单便捷， 既节约了资源和成本又能实现指定箱盖105的开合；运动段302的一端采用荣 幸材料设计，减少对箱盖105的磨损，有效避免箱盖105的破损，使箱盖105 的使用寿命更长。
[0049]
电机202动作时，带动第一齿轮205与第二齿轮204动作，第二齿轮204 带动折杆203沿垃圾箱的周向方向做圆周运动。
[0050]
在此需要进行说明的一点是，折杆203沿周向转动一圈，即可经过全部的 箱盖105一次，所以可以快速准确地到达目标箱盖105，并进行顶开动作。
[0051]
箱身101内部设置有两块隔板106，隔板106交叉垂直设置，隔板106与箱 身101呈一体成型结构连接，隔板106的交叉处顶端设置有凹盘206，电机202 与凹盘206配合放置。
[0052]
在此需要进行说明的一点是，一体成型结构可以避免液体的邪路等，隔板 106的
交叉处顶端设置有凹盘206，可以使电机202更加稳固，装置运行更加平 稳；
[0053]
垃圾箱的顶部一端设置有推手103，垃圾箱的侧边设置有抬把104，垃圾箱 的内部设置有处理器，垃圾箱的底部设置有若干万向轮102。
[0054]
在此需要进行说明的一点是，以上设计均可以更为方便地移动垃圾箱，省时 省力。
[0055]
如图5所示，本发明还提供了一种非接触式智能开盖的分类垃圾箱的控制 方法，应用于任一非接触式智能开盖的分类垃圾箱，包括：
[0056]
s1:采集开盖信号，对开盖信号进行识别处理，获取目标箱盖105的位置信 息；
[0057]
s2:根据位置信息计算所需运动角度，生成运动指令，控制运动机构运动至 预定位置，生成待开盖信号；
[0058]
s3:对待开盖信号进行识别判断，生成开盖指令，控制运动机构顶开箱盖 105，指定时间后关闭，生成完结信号；
[0059]
s4:对完结信号进行识别，发出复位指令，控制运动机构复位。
[0060]
在此需要进行说明的一点是，理论计算与实际的运行中还存在一定的差值， 误差是不可避免的。电机202是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一 种电磁装置，电机202在实际的工作中，电压随着运行时间、装置老化程度、 负载不稳定等均会产生波动，而理想状态下的计算值均需要在电压恒定的前提 下完成，所以在本发明中，还需要去计算电压的变化对计算结果的影响。
[0061]
电机的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源，电压 和转速的变化对于电压方程会产型线性影响，用vsan表示标准最大定子电压， 用v
act
表示实际最大定子电压，当实际最大定子电压v
act
变化为标准电压的s为 倍数时，由电压限制条件可知，实际电压转速可以表示为如下方程：
[0062][0063]
式中，l为同步转子坐标系下的电感，i为电流，其中，d为定子，z为转 子，φ为磁链，α为转子电角速度,f为磁通频率；等效为母线电压不变，转速缩 小1/s倍，如下面方程：
[0064][0065]
由于电压与转速的变化对电磁转矩没有影响，因此可以将母线电压变化倍 数乘在转速上，这样一来，就可以对电机202的控制进行一定程度的修正。
[0066]
在此需要进行说明的一点是，本发明首先是采用的隔间隔开形成不同垃圾间 的设计，充分响应国家的垃圾分类的号召，用一个垃圾箱实现垃圾分类，节约 成本及资源；其次采用封闭盖式的设计，使垃圾不会暴露在空气中，避免了恶 臭气味的滋生；采用非接触式开盖的设计，杜绝了用户与用户之间的交叉感染； 仅用一个电机202就可以控制四个箱盖105的开合，大大节约了生产成本。完 成后进行复位，避免系统出现紊乱等情况，便于下一次进行工作。
[0067]
对开盖信号的识别处理包括降噪、滤波、信号放大、数模转换的一种或多 种的组合。在此需要进行说明的一点是，对开盖信号的识别处理包括降噪、滤 波、信号放大、数模
转换的一种或多种的组合，使信号更清晰稳定，减少误差， 增大识别的可靠度。
[0068]
开盖信号为图像信号、声音信号、超声波信号、红外信号、光度信号、色 彩信号、接触信号中的一种或多种的组合。
[0069]
在此需要进行说明的一点是，功能更加完善，能够适应不同的工作场合。
[0070]
本发明工作时,采集开盖信号，对开盖信号进行识别处理，获取目标箱盖105 的位置信息；根据位置信息计算所需运动角度，生成运动指令，控制运动机构 运动至预定位置，生成待开盖信号；对待开盖信号进行识别判断，生成开盖指 令，控制运动机构顶开箱盖105，指定时间后关闭，生成完结信号；对完结信号 进行识别，发出复位指令，控制运动机构复位。本发明首先是采用的隔间隔开 形成不同垃圾间的设计，充分响应国家的垃圾分类的号召，用一个垃圾箱实现 垃圾分类，节约成本及资源；其次采用封闭盖式的设计，使垃圾不会暴露在空 气中，避免了恶臭气味的滋生；采用非接触式开盖的设计，杜绝了用户与用户 之间的交叉感染；仅用一个电机202就可以控制四个箱盖105的开合，大大节 约了生产成本。
[0071]
除此以外，还包括有如下实施例。
[0072]
在步骤s3和s4中，分别对待开盖信号和完结信号进行识别判断，利用轨 迹法求解折杆203的位置信息，并进行误差处理，具体包括：
[0073]
经过预定采样间隔后，采集接触点坐标偏量，
[0074]
根据坐标偏量生成新的坐标点信息；
[0075]
通过新的坐标点信息，生成运动轨迹。
[0076]
根据x轴、y轴、z轴旋转角度，得到接触点坐标偏量，生成新的坐标信息， 得到折杆203的运动轨迹。
[0077]
在此需要说明的是，折杆203表面为球形面，折杆203旋转过程中，折杆 203表面圆周的圆度误差通过傅里叶展开，接触点误差通过如下公式表示：
[0078][0079]
式中：t表示时间；λ
n
表示折杆203在该处的转动角速度；ε表示修正系 数；θ表示接触点误差；n表示接触点；表示误差幅值；ε
n
表示相位角， 相位角分布在[0,2π]区间内。
[0080]
由此，通过轨迹法即可计算出箱盖105与折杆203的接触点坐标信息，然 后根据计算到的坐标信息就可以将运动轨迹求出，根据运动轨迹即可生成顶盖 运动轨迹图，即可校正箱盖的开合偏差。
[0081]
通过轨迹法求解箱盖105与折杆203的接触点坐标信息，并根据坐标偏量 进行求解运动轨迹，生成顶盖运动轨迹图，通过此种方式能够进行校正折杆203 旋转过程中的角度偏差。
[0082]
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但 并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普 通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进， 这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要 求为准。

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