一种具有自动分类功能的智能垃圾桶

1.本实用新型涉及垃圾分类技术领域。更具体地说，本实用新型涉及一种具有自动分类功能的智能垃圾桶。


背景技术：

2.我国垃圾分类标准在给大城镇并不统一，不过大致上生活垃圾被重新划分为四类，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。
3.目前市场上的垃圾分类装置依靠人工进行分类，自动化不高。
4.目前市场上大部分垃圾分类装置都需要接通电源才能使用，停电后便处于停机状态，无法实行分类功能，而且在信息无法交互，分类人员未观察分类装置无法得知垃圾分类状况，在垃圾满载后无法及时处理。
5.综上，在生活垃圾科学合理分类的基础上，需要对应开展生活垃圾分类配套体系建设，根据分类品种建立与垃圾分类相配套的收运体系、建立与再生资源利用相协调的回收体系，完善与垃圾分类相衔接的终端处理设施，以确保分类收运、回收、利用和处理设施相互衔接。只有做好垃圾分类，垃圾回收及处理等配套系统才能更高效地运转。垃圾分类处理关系到资源节约型、环境友好型社会的建设，有利于我国新型城镇化质量和生态文明建设水平的进一步提高。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的是提供一种具有自动分类功能的智能垃圾桶。
7.为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，第一方面，本实用新型提供了一种具有自动分类功能的智能垃圾桶，所述智能垃圾桶包括：壳体、摄像头、滑轨、旋转平台、处理器和收集箱；所述壳体的顶部设置有进口，所述壳体用于容纳垃圾；所述摄像头设置在所述壳体的进口处，用于监测进入所述壳体内的垃圾并生成垃圾图像信息，所述摄像头与所述处理器连接，用于将监测的所述垃圾图像信息输入至所述处理器；所述滑轨倾斜设置在所述壳体内，且所述滑轨的入口端位于所述进口的底部，用于接收由进口导入的垃圾，所述滑轨的出口端用于将垃圾导入至所述收集箱内；所述旋转平台与所述滑轨连接，用于带动所述滑轨发生转动，且所述旋转平台与所述处理器连接；所述收集箱包括多个收集分仓，多个所述收集分仓设置在所述滑轨的底部，每个所述收集分仓用于对应收取一种种类的垃圾，多个所述垃圾收集分仓围绕所述旋转平台的出口的转动轨迹间隔设置；其中，所述处理器分别与所述摄像头、所述旋转平台连接，所述处理器用于接收所述摄像头监测的垃圾图像信息，并根据所述垃圾图像信息使所述旋转平台发生转动，以将所述旋转平台的出口端转动至与所述垃圾的类别相匹配的收集分仓的开口端上方。
8.在第一方面中，所述垃圾桶还包括：若干满载检测装置，且每一所述满载检测装置均对应设置在一所述收集分仓的开口端处，用于检测所述垃圾是否装满。
9.在第一方面中，所述满载检测装置包括：一对红外对管，一对所述红外对管分别设置在所述收集分仓的一对相对内侧壁上，且其中一红外对管向另一红外对管发射红外光线，当红外光线被遮挡，则向所述处理器发出警报信号。
10.在第一方面中，所述垃圾桶还包括音频播报装置，所述音频播报装置与所述处理器电连接。
11.在第一方面中，所述垃圾桶还包括：音频播报装置，所述音频播报装置与所述处理器电连接，用于播报语音。
12.在第一方面中，所述垃圾桶装置还包括：屏幕显示装置，所述屏幕显示装置用于与所述处理器电连接。
13.在第一方面中，所述垃圾桶装置还包括：固态电池，所述固态电池内置于所述垃圾桶内，用于对所述摄像头、旋转平台、处理器、音频播报装置、屏幕显示装置、满载检测装置进行供电。
14.在第一方面中，所述摄像头的型号为：opemmv4 h7 plus。
15.在第一方面中，所述固态电池为锂电池。
16.在第一方面中，所述垃圾桶还包括：储存装置，所述储存装置与所述处理器电连接，所述储存装置用于储存预先设置的图像或者语音。
17.本实用新型至少包括以下有益效果：
18.本实用新型的一种具有自动分类功能的智能垃圾桶，通过设置在壳体入口上的摄像头对垃圾进行图像传输，处理器依据摄像头传输的头像信息进行垃圾种类的识别，然后利用滑轨将垃圾输送至收集箱进行回收，其中，在回收之前，处理器会依据垃圾的种类信息控制旋转平台旋转将滑轨的出口旋转至对应垃圾种类的收集分仓上方，以引导垃圾进入对应种类的收集分仓内。
19.本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
20.图1为本实用新型实施例提供的一种具有自动分类功能的智能垃圾桶的结构图；
21.附图标记说明：1、语音播报装置，2、进口，3、壳体，4、舵机，5、开关门，6、滑轨，7、旋转平台，8、收集箱，9、满载检测装置。
具体实施方式
22.下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
23.在本实用新型的描述中，术语“横向”、“纵向”、“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实用新型和简化描述，并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实用新型的限制。
24.如图1所示，本实用新型的一种具有自动分类功能的智能垃圾桶，通过设置在壳体3 入口上的摄像头对垃圾进行图像传输，处理器依据摄像头传输的头像信息进行垃圾种类的识别，然后利用滑轨6将垃圾输送至收集箱8进行回收，其中，在回收之前，处理器会依据垃圾的种类信息控制旋转平台7旋转将滑轨6的出口旋转至对应垃圾种类的收集分仓上方，以引导垃圾进入对应种类的收集分仓内，为了对本实用新型做详细说明，以支持本实用新型所要解决的技术问题，下面对本实用新型实施例做进一步阐述：
25.实施例一：
26.本实施例一提供了一种具有自动分类功能的智能垃圾桶，其特征在于，所述垃圾桶包括：壳体3、摄像头、滑轨6、旋转平台7、处理器、收集箱8；所述壳体3的顶部设置有进口2，所述壳体3用于容纳垃圾；所述摄像头设置在所述壳体3的进口2处，用于监测进入所述壳体3内的垃圾并生成垃圾图像信息，所述摄像头与所述处理器电连接，用于将监测的垃圾图像信息输入至所述处理器；所述滑轨6倾斜设置在所述壳体3内，且所述滑轨6的入口端位于所述进口2的底部，用于接收由进口2导入的垃圾，所述滑轨6的出口端用于将垃圾导入至所述收集箱8内；所述旋转平台7与所述滑轨6连接，用于控制所述滑轨6发生转动，且所述旋转平台7与所述处理器电连接；所述收集箱8包括多个收集分仓，多个所述收集分仓设置在所述滑轨6的底部，每个所述收集分仓用于收取不同种类的垃圾，多个所述垃圾收集分仓围绕所述旋转平台7的出口的转动轨迹间隔设置，当旋转平台7转动时，旋转平台7的出口会停留在若干收集分仓的其中一个收集分仓正上方；其中，所述处理器分别与所述摄像头、所述旋转平台电连接，所述处理器用于接收所述摄像头监测的垃圾图像信息，并根据所述垃圾图像信息识别所述垃圾的类别，以控制所述旋转平台 7发生转动，使所述旋转平台7的出口端转动至与识别的所述垃圾的类别相匹配的收集分仓的开口端上方，且处理器提前预存储了垃圾的种类图像信息，按照垃圾种类图像信息来判断摄像头传输的垃圾图像信息的种类。
27.在上述实施例一中，所选摄像头2分辨率为1920x80，视场角为
°‑
90
°
，焦距为 0mm-00mm，根据实际的实验测试，摄像头算法采用edgeimpluse所提供算法，垃圾识别率高达90％左右。
28.同时，本实施例还提出一种检测垃圾进入收集分仓内高度的方案，该方案具体包括：所述垃圾桶还包括：若干满载检测装置9，且每一所述满载检测装置均对应设置在一所述收集分仓的开口端处，用于检测所述垃圾是否装满。
29.进一步地，基于上述实施例中满载检测装置9能够检测垃圾是否装满收集分仓，本实施例提供一种满载检测装置9的具体方案，该方案包括：，所述满载检测装置包括：一对红外对管，一对所述红外对管分别设置在所述收集分仓的一对相对内侧壁上，且其中一红外对管向另一红外对管发射红外光线，当红外光线被遮挡，则向所述处理器发出警报信号，其中满载检测装置9采用红外对管设计，安放至垃圾集合装置侧壁，红外发射管发送红外光至收集分仓，经反射后由红外接收管接受信息，由发送与返回时间识别垃圾满载情况，并反馈至处理器，以判断对应的收集分仓内垃圾是否装满。
30.基于上述垃圾满载信息的检测，为将检测信息转化为更直观的形式，本实施例提供一种语音播报的方案，该方案包括音频播报装置，所述音频播报装置与所述处理器电连接，用于播报当检测到满载检测装置9检测到对应收集分仓内垃圾装满后进行语音播报，语音为预先存储在处理器内的提示音或者警报音频，同时语音播报装置1还用于储存一些常
用的提示音，例如：用来引导垃圾投放者将垃圾投入壳体3的音频等。
31.基于上述实施例中将满载信息转换为音频信息以达到及时提示的目的，本实施例还提出一种显示装置的方案，将例如满载信息或者提示语进行显示的技术方案，该方案包括：屏幕显示装置，所述屏幕显示装置用于与所述处理器电连接，用于将接收的每个垃圾分仓的种类信息以及满载信息在显示装置上显示，同时，也可以将预先设置在处理器内的文字或者宣传图像信息在显示装置上播放，以达到提高分类效率或引导大家进行垃圾分类的目的。
32.在上述实施例中，各装置的运行均需要通过连通的电源来维持设备的正常运转，所以在垃圾桶的附近均设置有配套的电源供给设置，但是，当某一台设备的电源供给设置出现故障后，设备则会出现短暂的瘫痪状态，无法进行垃圾的分类功能，基于此，本实施例提出一种备用电源的技术方案，以解决垃圾桶在断电情况下的应急供电方案，该方案包括：固态电池，所述固态电池内置于所述垃圾桶内，用于对所述摄像头、旋转平台7、处理器、音频播报装置、屏幕显示装置、满载检测装置9进行供电，当处理器检测到电压小于某个阈值时，直接启用该固态电池，当电压大于某一阈值时则控制关闭该固态电池。
33.在上述实施例中，摄像头用于获取垃圾的图像信息并将垃圾图像信息传输至处理器，是处理器对垃圾进行分类的关键，所以，本实施例提出一种具体型号的摄像头，该摄像头的型号为：opemmv4 h7 plus，该型号摄像头是一个开源，低成本，功能强大的机器视觉模块。以stm32f767为核心cpu，集成了ov7725摄像头芯片，在小巧的硬件模块上，用 c语言高效地实现了核心机器视觉算法，并提供python编程接口，在本实例中，使用了其中的垃圾分类算法与串口通信协议，具体操作如下，用摄像头进行数据采集，进行多次目标物品拍照后得到数据集，该数据集一般为200张以上不同垃圾照片，数据集越大，识别率越高，但数据处理时间也会越长，应合理选择数量，得到数据集后进行神经网络训练，根据各数据集的颜色形状信息得到不同的三维矩阵，由该矩阵判断垃圾种类。神经网络训练完成后，可导出一个包含各垃圾种类信息的垃圾集合数据，该垃圾集合数据体积很小，小于50kb，几乎不占用储存空间，将该垃圾集合数据导入至openmv摄像头中，摄像头中导入程序后自动识别垃圾，并将垃圾信息传送至处理器由处理器处理并进行相关分类控制。经由测试，该摄像头物品分类算法在数据集高于500的情况下，识别率高于95％；在数据集为200时，识别率也有90％。进一步的，该摄像头由1mb ram，2mb flash，可用于大部分程序编写，如改进程序需求更大储存空间，可根据需求加装扩展sd卡。
34.在上述实施例中固态电池的技术方案中，提出了电源供给出现故障的情况下，该固态电池为垃圾桶提供备用电源的方案，本实施例基于该固态电池的基础提出一种续航能力强的固态电池技术方案，该方案包括所述固态电池为锂电池，具体采用50000mha可充电锂电池，当正常的电源供给出现故障后，该锂电池用于垃圾桶的持续续航，此本锂电池供电时常长达28-80小时，具体情景视本实例工作频率而改变，在恢复供电后，可以切换电源通电。
35.进一步地，所述垃圾桶还包括：储存装置，所述储存装置与所述处理器电连接，所述储存装置用于储存预先设置的图像或者语音，方便后期进行垃圾分类统计时调用存储信息。
36.本实施例还将对语音播报装置1和显示装置的组合方案作进一步解释，所述音频
播报装置与所述处理器电连接，用于播报语音，所述屏幕显示装置用于与所述处理器电连接，语音播报装置1和显示装置使用组态工业串口屏，用usb先与处理器连接并进行串口通信，由处理器决定播报信息，该屏幕自带语音播报扬声器，系统内部用串口与屏幕和sd卡连接，扩展储存的同时，可以调整显示播放不同的信息，sd卡中存放各类不同的视频信息，警报信息与宣传标语。该屏幕显示正在支持显示多类格式与音频视频，下列举其支持的格式，视频:mp4，avi，wmv，mov；音频，mp3，wave，wma，mpeg。该屏幕显示装置即可播放带音频的视频，也可视频，音频单独播放。其优秀的的兼容性为后续开发改进提供较大空间。当然根据实际需要，可以选择其他型号作为替代。
37.在上述实施例的处理器方案中，其用于接收信息并发出控制指令，本实施例对处理器做进一步解释：采用stm32f3芯片，内核为arm32位cortex-m3 cpu，最高工作频率hz， 1.25dmips/mhz.片上集成32-512kb的flash存储器。6-64kb的sram存储器.计算速度得到了保障，微控制器还具有低电压和节能两大优点，2.0v到3.6v的工作电压范围兼容主流的电池技术，如锂电池和镍氢电池，封装还设有一个电池工作模式专用引脚bat。以 72mhz频率从闪存执行代码，仅消耗27ma电流。低功耗模式共有四种，可将电流消耗降至两微安。从低功耗模式快速启动也同样节省电能；启动电路使用stm32内部生成的 8mhz信号，将微控制器从停止模式唤醒用时小于6微秒.低电压保证了使用安全，节能保证设备使用寿命和耗电量减少，进一步的，处理器采用pcb封装的电路集成板，简化了电路连接构造；可靠性高，一般可使用20年；方便维护，由于pcb产品与各种元件整体组装的部件是以标准化设计与规模化生产的，因而，这些部件也是标准化的.所以，一旦系统发生故障，可以快速、方便、灵活地进行更换，迅速恢复系统的工作.值得注意的是，本实施例中处理器芯片型号和封装类型，根据实际需要可以选择其他型号作为替代。
38.进一步地，垃圾的进口2底部设置有引导仓，所述引导仓的出口将垃圾引向滑轨6，引导仓的出口处设置一开关门5，开关门5通过一对舵机4控制开关。
39.综上所述，本实用新型的一种具有自动分类功能的智能垃圾桶，通过设置在壳体入口上的摄像头对垃圾进行图像传输，处理器依据摄像头传输的头像信息进行垃圾种类的识别，然后利用滑轨6将垃圾输送至收集箱进行回收，其中，在回收之前，处理器会依据垃圾的种类信息控制旋转平台旋转将滑轨6的出口旋转至对应垃圾种类的收集分仓上方，以引导垃圾进入对应种类的收集分仓内。
40.上述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
41.另外，在本实用新型提供的实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
42.上述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本实用新型的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本实用新型各个实施例上述方法的全部或部
分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，简称 rom)、随机存取存储器(random access memory，简称ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
43.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
44.最后应说明的是：以上上述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的范围。都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
45.尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

技术特征：
1.一种具有自动分类功能的智能垃圾桶，其特征在于，所述垃圾桶包括：壳体、摄像头、滑轨、旋转平台、处理器和收集箱；所述壳体的顶部设置有进口，所述壳体用于容纳垃圾；所述摄像头设置在所述壳体的进口处，用于监测进入所述壳体内的垃圾并生成垃圾图像信息，所述摄像头与所述处理器连接，用于将监测的所述垃圾图像信息输入至所述处理器；所述滑轨倾斜设置在所述壳体内，且所述滑轨的入口端位于所述进口的底部，用于接收由进口导入的垃圾，所述滑轨的出口端用于将垃圾导入至所述收集箱内；所述旋转平台与所述滑轨连接，用于带动所述滑轨发生转动，且所述旋转平台与所述处理器连接；所述收集箱包括多个收集分仓，多个所述收集分仓设置在所述滑轨的底部，每个所述收集分仓用于对应收取一种种类的垃圾，多个所述垃圾收集分仓围绕所述旋转平台的出口的转动轨迹间隔设置；其中，所述处理器分别与所述摄像头、所述旋转平台连接，所述处理器用于接收所述摄像头监测的垃圾图像信息，并根据所述垃圾图像信息使所述旋转平台发生转动，以将所述旋转平台的出口端转动至与所述垃圾的类别相匹配的收集分仓的开口端上方。2.根据权利要求1所述的具有自动分类功能的智能垃圾桶，其特征在于，所述垃圾桶还包括：若干满载检测装置，且每一所述满载检测装置均对应设置在一所述收集分仓的开口端处，用于检测所述垃圾是否装满。3.根据权利要求2所述的具有自动分类功能的智能垃圾桶，其特征在于，所述满载检测装置包括：一对红外对管，一对所述红外对管分别设置在所述收集分仓的一对相对内侧壁上，且其中一红外对管向另一红外对管发射红外光线，当红外光线被遮挡，则向所述处理器发出警报信号。4.根据权利要求3所述的具有自动分类功能的智能垃圾桶，其特征在于，所述垃圾桶还包括音频播报装置，所述音频播报装置与所述处理器电连接。5.根据权利要求4所述的具有自动分类功能的智能垃圾桶，其特征在于，所述垃圾桶还包括：音频播报装置，所述音频播报装置与所述处理器电连接，用于播报语音。6.根据权利要求5所述的具有自动分类功能的智能垃圾桶，其特征在于，所述垃圾桶装置还包括：屏幕显示装置，所述屏幕显示装置用于与所述处理器电连接。7.根据权利要求6所述的具有自动分类功能的智能垃圾桶，其特征在于，所述垃圾桶装置还包括：固态电池，所述固态电池内置于所述垃圾桶内，用于对所述摄像头、旋转平台、处理器、音频播报装置、屏幕显示装置、满载检测装置进行供电。8.根据权利要求7所述的具有自动分类功能的智能垃圾桶，其特征在于，所述摄像头的型号为：opemmv4 h7 plus。
9.根据权利要求8所述的具有自动分类功能的智能垃圾桶，其特征在于，所述固态电池为锂电池。10.根据权利要求9所述的具有自动分类功能的智能垃圾桶，其特征在于，所述音频播报装置为：扬声器。

技术总结
本实用新型的涉及一种具有自动分类功能的智能垃圾桶，垃圾桶包括：壳体、摄像头、滑轨、旋转平台、处理器、收集箱；壳体的顶部设置有进口；摄像头用于监测进入壳体内的垃圾并生成垃圾图像信息用于将监测的垃圾图像信息输入至处理器；滑轨倾斜设置在壳体内，且滑轨的入口端位于进口的底部，用于接收由进口导入的垃圾，滑轨的出口端用于将垃圾导入至收集箱内；旋转平台用于控制滑轨发生转动；收集箱包括多个收集分仓，其中，处理器用于接收摄像头监测的垃圾图像信息，并根据垃圾图像信息识别垃圾的类别，以控制旋转平台发生转动，使旋转平台的出口端转动至与识别的垃圾的类别相匹配的收集分仓的开口端上方。可广泛应用于垃圾分类技术领域。技术领域。技术领域。


技术研发人员：杨小龙 左治江 赵培宇 周磊 饶哲 邵一民 冯海元
受保护的技术使用者：江汉大学
技术研发日：2021.06.09
技术公布日：2022/5/25