智能分拣垃圾桶机械结构与控制系统设计

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智能分拣垃圾桶机械结构与控制系统设

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摘要：随着互联网时代的到来，人工技术飞速的发展，人们的生活水平逐渐升高，全自动智能垃圾分类机逐渐成为了一种趋势，帮助人们能够更好的对垃圾进行回收和处理，因此我们对全自动智能垃圾桶的主要机械结构进行了设计，在三维软件中建立整体实物模型，分析了全自动智能垃圾的工作原理和特点。

关键词： 回收 处理 结构设计 1、研究背景

随着工业4.0的到来，网络化和智能化也迎来了重大的机遇 。在工业4.0的时代，智能服务已经渗入到人们的生活中，智能垃圾桶为广大用户提供便利，代替人为劳动，功能更科技化、更智能化、更便捷化、更改时尚、更环保。同时合理的机械部分设计，也可以大大降低控制系统的复杂程度，成本相应也会减少笔者设计的智能分拣垃圾桶，主要可实现垃圾的自动分类。基于此种背景，本设备的研制将减轻人们垃圾分类的难度，保证垃圾能够正确分类，方便人们日常生活。与其他同类机器相比结构简单，体积较小，价格便宜，容易操作，适用场地多，可以实现垃圾分类的同时从而极大提高洁净效率，能够克服人工分类垃圾的困难。并且现有的大部分所谓的“智能分类垃圾桶”体型都较为庞大，适用于街道上的公用垃圾桶，且这些垃圾桶都无法做到全自动分类，都由人工分类完成后投入对应的垃圾桶，这样一来对于其他人来说并不太方便。本装置则是不需人为分类垃圾，投放垃圾后自动识别分类、且体积较小，适用于家中、学校或公司等室空间当中。

2、系统的结构设计


针对相关垃圾桶的特点，我们采用了图像识别垃圾、机械爪拾取垃圾的方式，设备主要结构分别由机械支撑系统，电路控制系统，悬挂系统，筒体系统四个部分构成。

2.1结构设计:

智能自动分类垃圾桶尺寸为750x480x480mm，投放口尺寸为200x200mm，在垃圾桶外壁上配有一台平板电脑，可以显示出垃圾桶的投放信息、满载信息、垃圾种类、运行情况等信息。垃圾桶内部安装有一个机械臂，可以实现对垃圾的拾取和投放。通过平板电脑对物体拍照，将数据上传到云端服务器，服务器将信号传回平板，在平板上显示出物体的分类和物体的坐标，将物体的坐标传达到机械臂的控制板，实现机械臂对垃圾的抓取和投放。



图1 全自动智能自动分类垃圾桶图

2.2工作过程及原理.

将垃圾投放入垃圾桶载物台后，内部摄像头进行拍照，将信息通过平板电脑上传到云端服务器，服务器将接收到的信息与数据库进行对比匹配后，将匹配的信息传回平板电脑，平板电脑显示出物体的分类信息和处在桶内载物台的坐标后，将坐标传达到机械臂的控制板，随后机械臂开始工作，将识别出的物体抓起，随后旋转机械臂，投入对应分类的垃圾桶中，完成分拣。


2.3主要工作部件.

根据智能自动分类垃圾桶的工作原理以及功能进行分区，该垃圾桶主要有三大功能区：（1）图像识别、（2）数据对比、（3）物体的抓取、投放。想要使这些功能一一实现，我们必须对设计的每-一个环节进行详细的制定和规划。

2.4 机械爪装置.

考虑到现实中垃圾的多种多样，形态不一，本装置配备的机械爪很好地解决了这一问题。该机械爪的结构设计不同于现有的大部分机械爪结构，如图所示。该机械爪更倾向于“机械钳”。在爪体中间放置了一个电机，电机转动带动转盘旋转，转盘通过推动与爪子相连接的连杆使爪子张开或闭合。该爪子最大开合能达到约10cm.能够抓取日常生活中的绝大多数垃圾，而因其爪尖部分配置了海绵，使其能够顺利稳定地抓取任何不规则物体。

机械臂具有四个舵机，四个自由度，能够抓取载物台上各个地方的物件，并转动。

3、总结

本文对全自动垃圾分类机的机械结构进行了分析，完成了全自动垃圾分类机的结构设计，并对所设计的结构进行了仿真。结果表明，所设计的机械结构是可行的。基于三维造型，制造出全自动智能洗鞋机实物。

参考文献

[1]张毅刚彭喜元彭宇，单片机原理及应用[M]北京高等教育出版社2010.5 [2]熊诗波黄长艺.机械工程测试技术基础[M].北京机械工业出版社2006.5 [3]梁婷常国强邢皓辛操唱岩.一种智能垃圾桶的研究与应用[J]机械工程师2009年

长春工程学院大学生创新创业项目：智能分拣垃圾桶，项目编号：202111437024

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