一种垃圾识别分类机械人

1.本实用新型属于垃圾分类技术领域，具体地说，是涉及一种垃圾识别分类机械人。


背景技术：

2.目前国家正在投入了大量的人力、现有物力到垃圾的回收处理中，特别是在城市中，对于居民的生活垃圾的分类处理。在当今的城市生活中，国家通过相应的政策督促居民进行垃圾分类，虽然有国家政策的支持，但对于大众来说，垃圾分类的观念还没有深入人心，并且大众并不能对各种垃圾进行有效的识别，这就需要出动大量的人力、物力来对大众进行垃圾分类观念与垃圾种类的教育，要收到成效也需要很长一段时间，而在这段时间里，如果需要对大量没有分类的垃圾进行分类处理就是一件耗时又费力的事情。当今社会越来越提倡绿色坏保，如何减少居民的垃圾分类难度的问题会不断受到重视。
3.现有的垃圾分类机器人大多数针对家用等小面积使用区域，通过机器人的行走的对垃圾进行识别并分类，确定垃圾的种类后再将垃圾收集到自身的自带的分类的垃圾桶内，虽然这类垃圾分类机器人能实现家用的垃圾分类收集，但是这种垃圾分类机器人不适合连续作业，无法对诸如社区垃圾分类点的大体量垃圾的分类处理。因此，有必要设计一种垃圾识别分类机械人，满足大体量垃圾堆的垃圾识别分类，减小人力成本。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种垃圾识别分类机械人，主要解决垃圾分类机器人不适合连续作业，无法对诸如社区垃圾分类点的大体量垃圾的分类处理的问题
5.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
6.一种垃圾识别分类机械人，包括车体，与车体相连的行走机构，设置于车体上的主控模块及供电电源，与主控模块相连的测距模块、垃圾分类识别器及垃圾分区识别器，以及设置于车体前端两侧的机械夹取臂；其中，所述垃圾分类识别器与垃圾分区识别器固定于车体上；所述供电电源为行走机构、主控模块、测距模块、垃圾分类识别器及垃圾分区识别器供电。
7.进一步地，在本实用新型中，所述车体包括底盘，设置于底盘中部的旋转圆台，与旋转圆台相连的车身，以及设置于车身内用于驱动圆台转动的旋转电机；其中，所述测距模块、垃圾分类识别器及垃圾分区识别器设置于底盘上，所述主控模块及供电电源设置于车身内，所述机械夹取臂设置于车身前端外侧；所述行走机构与底盘相连。
8.进一步地，在本实用新型中，所述机械夹取臂包括一端设置在车身上的连接臂，以及连接臂另一端上依次连接的至少一节活动臂，设置在连接臂与车身连接处、可实现水平转动270
°
的第一舵机，设置在连接臂与活动臂连接处和/或相邻活动臂连接处、可实现720
°
转动的第二舵机；以及连接于末端活动臂端头的夹取板；所述第一舵机和每个第二舵机均与主控模块相连。
9.进一步地，在本实用新型中，所述垃圾分类识别器采用jetson nano平台。
10.进一步地，在本实用新型中，所述垃圾分区识别器采用openmv摄像头。
11.进一步地，在本实用新型中，所述垃圾分区识别器采用rfid识别器。
12.进一步地，在本实用新型中，所述jetson nano平台和openmv摄像头通过电动云台固定于底盘上。
13.进一步地，在本实用新型中，所述行走机构采用双履带移动平台。
14.进一步地，在本实用新型中，所述主控模块采用stm32主控。
15.进一步地，在本实用新型中，所述测距模块采用tof测距模块。
16.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
17.(1)本实用新型的垃圾识别分类机械人通过jetson nano摄像头，jetson nano摄像头运用yolov5模型训练技术对垃圾进行精准的识别与定位，并且将相应的位置坐标发给主控，通过openmv摄像头来实时追踪终点的位置，同时将数据通过串口发送给主控，主控带动舵机以此来完成对垃圾的抓取与分拣。垃圾识别分类机械人大大减少了人力、物力的消耗，解放了劳动力。同时垃圾识别分类机械人具有使用简单，效率高，自动化程度高的特点，不仅减少了工作时间，还提高了施工期间的安全性。
18.(2)本实用新型的车身通过旋转圆台与底盘相连，通过旋转圆台的转动带动车身转动，从而可以实现分类机械人360
°
无死角的垃圾抓取与投放，垃圾到分区投放时，不需要机械人通过履带式移动平台进行掉头，使分类机械人的效率更高。
19.(3)本实用新型的垃圾分区识别器还可以选用rfid识别器，通过在垃圾分区的路径上设置rfid芯片引导机械人对识别后的垃圾进行分区投放，实现垃圾的高效分类。
附图说明
20.图1为本实用新型的机械人的结构示意图。
21.图2为本实用新型的机械人的原理框图。
22.其中，附图标记对应的名称为：
23.1-车体，2-行走机构，3-垃圾分类识别器，4-垃圾分区识别器，5-机械夹取臂，6-底盘，7-旋转圆台，8-车身，9-连接臂，10-活动臂，11-第一舵机，12-第二舵机，13-夹取板，14-电动云台。
具体实施方式
24.下面结合附图说明和实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的方式包括但不仅限于以下实施例。
25.实施例1
26.如图1、2所示，本实施例作为本实用新型的一种基本实施方式，其公开了一种垃圾识别分类机械人，包括车体1，与车体1相连的行走机构2，设置于车体1上的主控模块及供电电源，与主控模块相连的测距模块、垃圾分类识别器3及垃圾分区识别器4，以及设置于车体1前端两侧的机械夹取臂5；其中，所述垃圾分类识别器3与垃圾分区识别器4固定于车体2上；所述供电电源为行走机构2、主控模块、测距模块、垃圾分类识别器3及垃圾分区识别器4供电。
27.在本实施例中，所述车体1包括底盘6，设置于底盘6中部的旋转圆台7，与旋转圆台
相连的车身8，以及设置于车身8内用于驱动圆台转动的旋转电机；其中，所述测距模块、垃圾分类识别器3及垃圾分区识别器4设置于底盘6上，所述主控模块及供电电源设置于车身8内，所述机械夹取臂5设置于车身8前端外侧；所述行走机构2与底盘6相连。在垃圾分类时，旋转电机使旋转圆台转动，旋转圆台带动车身转动，从而可以实现分类机械人360
°
无死角的垃圾抓取与投放，垃圾到分区投放时，不需要机械人通过履带式移动平台进行掉头，使分类机械人的效率更高。
28.在本实施例中，所述机械夹取臂5包括一端设置在车身8上的连接臂9，以及连接臂9另一端上依次连接的至少一节活动臂10，设置在连接臂9与车身8连接处、可实现水平转动270
°
的第一舵机11，设置在连接臂9与活动臂10连接处和/或相邻活动臂连接处、可实现720
°
转动的第二舵机12；以及连接于末端活动臂10端头的夹取板13；所述第一舵机11和每个第二舵机12均与主控模块相连。在本实施例中，活动臂仅设置有一节，实际生产时，可根据需要设置多节以增强灵活性。其中，所述主控模块采用stm32系列单片机控制器，stm32主控作为分类机械人大脑控制分类机械人的整体运行，垃圾分类识别器用于垃圾检测、垃圾分区识别器4用于终点目标检测、机械手夹取结构实现垃圾抓取、tof测距模块用于测距。
29.在本实施例中，分拣机械人系统主要由stm32单片机主控系统，垃圾分类识别器3采用jetsonnano平台、垃圾分区识别器4采用openmv。jetson nano平台和openmv摄像头通过电动云台14固定于底盘1上。其stm32单片机主要负责小车的移动、机械手的抓取与垃圾的堆放分拣功能，jetson nano平台主要负责对垃圾的搜寻及其对垃圾种类的识别，同时将各种垃圾的识别种类信息与目标垃圾的坐标发送给主控，openmv平台主要负责对目标终点的检测及其对不同垃圾堆放区的识别，同时将目标堆放点的坐标发送给主控，主控在接收到来自两个摄像头的数据后作出相应的处理，如移动机械人至目标垃圾点并进行抓取，接着移动至目标堆放区进行垃圾堆放，并以此循环操作。在本实施例中，jetson nano平台、openmv都是采用现有成熟产品，主控stm32单片机也是常规控制芯片，本技术并不涉及计算机程序的改进。
30.实施例2
31.如图1、2所示，本实施例作为本实用新型的另一种较佳实施方式，其公开了一种垃圾识别分类机械人，包括车体1，与车体1相连的行走机构2，设置于车体1上的主控模块及供电电源，与主控模块相连的测距模块、垃圾分类识别器3及垃圾分区识别器4，以及设置于车体1前端两侧的机械夹取臂5；其中，所述垃圾分类识别器3与垃圾分区识别器4固定于车体2上；所述供电电源为行走机构2、主控模块、测距模块、垃圾分类识别器3及垃圾分区识别器4供电。
32.在本实施例中，所述车体1包括底盘6，设置于底盘6中部的旋转圆台7，与旋转圆台相连的车身8，以及设置于车身8内用于驱动圆台转动的旋转电机；其中，所述测距模块、垃圾分类识别器3及垃圾分区识别器4设置于底盘6上，所述主控模块及供电电源设置于车身8内，所述机械夹取臂5设置于车身8前端外侧；所述行走机构2与底盘6相连。在垃圾分类时，旋转电机使旋转圆台转动，旋转圆台带动车身转动，从而可以实现分类机械人360
°
无死角的垃圾抓取与投放，垃圾到分区投放时，不需要机械人通过履带式移动平台进行掉头，使分类机械人的效率更高。
33.在本实施例中，所述机械夹取臂5包括一端设置在车身8上的连接臂9，以及连接臂
9另一端上依次连接的至少一节活动臂10，设置在连接臂9与车身8连接处、可实现水平转动270
°
的第一舵机11，设置在连接臂9与活动臂10连接处和/或相邻活动臂连接处、可实现720
°
转动的第二舵机12；以及连接于末端活动臂10端头的夹取板13；所述第一舵机11和每个第二舵机12均与主控模块相连。在本实施例中，活动臂仅设置有一节，实际生产时，可根据需要设置多节以增强灵活性。其中，所述主控模块采用stm32系列单片机控制器，stm32主控作为分类机械人大脑控制分类机械人的整体运行，垃圾分类识别器用于垃圾检测、垃圾分区识别器4用于终点目标检测、机械手夹取结构实现垃圾抓取、tof测距模块用于测距。
34.在本实施例中，分拣机械人系统主要由stm32单片机主控系统，垃圾分类识别器3采用jetson nano平台、垃圾分区识别器4采用rfid识别器。jetson nano平台和rfid识别器通过电动云台14固定于底盘1上。同时对于垃圾分类堆放区，在通往每个分区的路径上设置有rfid芯片。其中stm32单片机主要负责小车的移动、机械手的抓取与垃圾的堆放分拣功能，jetson nano平台主要负责对垃圾的搜寻及其对垃圾种类的识别，同时将各种垃圾的识别种类信息与目标垃圾的坐标发送给主控，rfid芯片主要识别垃圾分区的路径上的rfid芯片从而控制小车向分类的垃圾分区行进，同时将控制信息发送给主控，主控在接收到来自两个识别器的数据后作出相应的处理，如移动机械人至目标垃圾点并进行抓取，接着移动至目标堆放区进行垃圾堆放，并以此循环操作。在本实施例中，jetson nano平台、rfid识别器都是采用现有成熟产品，主控stm32单片机也是常规控制芯片，本技术并不涉及计算机程序的改进。
35.通过上述设计，本实用新型的垃圾识别分类机械人通过jetson nano摄像头，jetson nano摄像头运用yolov5模型训练技术对垃圾进行精准的识别与定位，并且将相应的位置坐标发给主控，通过openmv摄像头来实时追踪终点的位置，同时将数据通过串口发送给主控，主控带动舵机以此来完成对垃圾的抓取与分拣。垃圾识别分类机械人大大减少了人力、物力的消耗，解放了劳动力。同时垃圾识别分类机械人具有使用简单，效率高，自动化程度高的特点，不仅减少了工作时间，还提高了施工期间的安全性。因此，与现有技术相比，本实用新型具有实质性的特点和进步。
36.上述实施例仅为本实用新型的优选实施方式之一，不应当用于限制本实用新型的保护范围，但凡在本实用新型的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本实用新型一致的，均应当包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种垃圾识别分类机械人，其特征在于，包括车体(1)，与车体(1)相连的行走机构(2)，设置于车体(1)上的主控模块及供电电源，与主控模块相连的测距模块、垃圾分类识别器(3)及垃圾分区识别器(4)，以及设置于车体(1)前端两侧的机械夹取臂(5)；其中，所述垃圾分类识别器(3)与垃圾分区识别器(4)固定于车体(1)上；所述供电电源为行走机构(2)、主控模块、测距模块、垃圾分类识别器(3)及垃圾分区识别器(4)供电。2.根据权利要求1所述的一种垃圾识别分类机械人，其特征在于，所述车体(1)包括底盘(6)，设置于底盘(6)中部的旋转圆台(7)，与旋转圆台相连的车身(8)，以及设置于车身(8)内用于驱动圆台转动的旋转电机；其中，所述测距模块、垃圾分类识别器(3)及垃圾分区识别器(4)设置于底盘(6)上，所述主控模块及供电电源设置于车身(8)内，所述机械夹取臂(5)设置于车身(8)前端外侧；所述行走机构(2)与底盘(6)相连。3.根据权利要求2所述的一种垃圾识别分类机械人，其特征在于，所述机械夹取臂(5)包括一端设置在车身(8)上的连接臂(9)，以及连接臂(9)另一端上依次连接的至少一节活动臂(10)，设置在连接臂(9)与车身(8)连接处、可实现水平转动270
°
的第一舵机(11)，设置在连接臂(9)与活动臂(10)连接处和/或相邻活动臂连接处、可实现720
°
转动的第二舵机(12)；以及连接于末端活动臂(10)端头的夹取板(13)；所述第一舵机(11)和每个第二舵机(12)均与主控模块相连。4.根据权利要求3所述的一种垃圾识别分类机械人，其特征在于，所述垃圾分类识别器(3)采用jetsonnano平台。5.根据权利要求4所述的一种垃圾识别分类机械人，其特征在于，所述垃圾分区识别器(4)采用openmv摄像头。6.根据权利要求4所述的一种垃圾识别分类机械人，其特征在于，所述垃圾分区识别器(4)采用rfid识别器。7.根据权利要求5或6所述的一种垃圾识别分类机械人，其特征在于，所述jetsonnano平台和openmv摄像头通过电动云台(14)固定于底盘(6)上。8.根据权利要求7所述的一种垃圾识别分类机械人，其特征在于，所述行走机构(2)采用双履带移动平台。9.根据权利要求7所述的一种垃圾识别分类机械人，其特征在于，所述主控模块采用stm32主控。10.根据权利要求9所述的一种垃圾识别分类机械人，其特征在于，所述测距模块采用tof测距模块。

技术总结
本实用新型公开了一种垃圾识别分类机械人，主要解决垃圾分类机器人不适合连续作业，无法对诸如社区垃圾分类点的大体量垃圾的分类处理的问题。该垃圾识别分类机械人包括车体，与车体相连的行走机构，设置于车体上的主控模块及供电电源，与主控模块相连的测距模块、垃圾分类识别器及垃圾分区识别器，以及设置于车体前端两侧的机械夹取臂；其中，所述垃圾分类识别器与垃圾分区识别器固定于车体上。所述供电电源为行走机构、主控模块、测距模块、垃圾分类识别器及垃圾分区识别器供电。通过上述设计，本实用新型的垃圾识别分类机械人具有使用简单，效率高，自动化程度高的特点，不仅减少了工作时间，还提高了施工期间的安全性。还提高了施工期间的安全性。还提高了施工期间的安全性。


技术研发人员：郭丽芳 巫传珺 罗英杰 毛凡 洪宇 汪川贵 袁江龙 尤小泉 张松 蔡方凯
受保护的技术使用者：成都工业学院
技术研发日：2021.11.12
技术公布日：2022/5/25