一种自主分拣垃圾收集装置及其智能垃圾收集系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种垃圾分类收集装置，尤其是涉及一种具有自主分拣功能的智能垃圾收集装置及其智能垃圾收集系统。


背景技术：

2.随着人口的增加以及人民生活的富足，垃圾的种类增多了，各种垃圾的量大幅度提升，垃圾给人类生存环境带来的危害也日渐突出，以至于到了非治理不可的地步。由于垃圾和废弃物种类庞杂，有些是可回收垃圾，有些是不可回收的垃圾。而对有回收利用价值的垃圾进行回收处理也是节约有限的自然资源、降低环境危害的重要举措之一。将有害垃圾单独处理，可分解垃圾回归自然，可重复利用垃圾回收利用，其前提条件是对垃圾的分类处理。
3.面对大量的垃圾以及脏乱差的特殊环境条件，依靠人力分拣显然是不现实的，人力对垃圾进行分拣回收收集只能在工厂、商场、办公场所等卫生条件比较好的场合。为更好的解决垃圾自动分类/分拣收集问题，申请号 202011461877.2提出了一种垃圾分类方法，该方法基于人工智能图像识别技术，进行设计自动垃圾分类方法，以应用于垃圾分类智能设备。其中公开了一种垃圾分选装置，包括垃圾给料主体及收集装置，所述垃圾给料主体(10)包括传动机构(101)、图像采集器 (103)及感应传感器 (104)，所述传动机构 (101)表面两侧均设置有感应传感器(104)，所述感应传感器(104)后侧设置有第一支架(102)，所述第一支架(102)的顶部设置有图像采集器(103)；所述收集装置(20)用于接收所述垃圾给料主体(10)的分类垃圾，所述收集装置(20)包括设有固定支架(202)的底座(201)及围绕所述底座(201)上的固定支架(202)设置的收集箱体(207)，所述固定支架(202)配置有执行电机(208)、传动连接杆(203)、旋转杆(204)及分类挡板(205)，所述执行电机(208)驱动传动连接杆(203)、旋转杆(204)及分类挡板(205)旋转配合实现分类垃圾投入对应收集箱体(207)内。实用新型专利201920922401 .0公开了一种垃圾分选站，包括箱体，第一传送组件，所述第一传送组件围成第一闭式传送路径，并与箱体的顶部连接，所述第一传送组件挂设有至少两个分类筐，各个所述分类筐分别用于放置不同类别的垃圾；第二传送组件，所述第二传送组件设置于所述第一传送组件下方，所述第二传送组件围成第二闭式传送路径，所述第二传送组件上设置有多个存放盘，所述存放盘用于存放需要分类的垃圾；多个垃圾桶用于放置已分类的垃圾。提高了垃圾分类的便利性，降低垃圾分类难度。前者侧重于垃圾精确识别及分类，后者主要用于开放场景下的垃圾分类回收。对分布于各类垃圾收集场所（居民区、商场、办公场所等）的综合自主分拣能力考虑不足，不能广泛适应垃圾的自主分类。
4.而且，当前的垃圾分类分拣装置及系统，多是独立作业，工作人员不知道收集装置的工作状态（包括位置、配置信息、各个垃圾桶的容量情况等），不能及时清运处理，会造成垃圾外溢，影响周围环境卫生。


技术实现要素：

5.本实用新型针对现有技术不足，提出一种具有自主分拣功能的智能垃圾收集装置，可以实现对用户投放的垃圾进行识别，如果垃圾属于单一种类，则直转投至暂存室中对应的垃圾桶中。否则，则启动机械臂对垃圾进行分拣，并投放于相应的垃圾桶中。
6.本实用新型同时提出一种自主分拣智能垃圾收集系统，包括所述的自主分拣垃圾收集装置、网络通信模块以及服务器，各个自主分拣垃圾收集装置分布于各类垃圾收集场所（居民区、商场、办公场所等），通过北斗/gps定位模块实现位置信号的获取，并通过网络通信模块实现与服务器的实时通信。
7.本实用新型采用的技术方案：
8.一种自主分拣垃圾收集装置，由队列室、分拣室、暂存室以及控制电路构成；其中，
9.所述队列室由采用间隔板分开的若干个队列仓依次排列组成，每个队列仓顶部设有顶盖，每个队列仓底部设有一个可控制翻转的卸载盘ⅰ；所述队列室下方为分拣室，每个队列仓通过底部的卸载盘ⅰ与分拣室连通；
10.所述分拣室与队列室等长，为左右贯通空间，其底部通过滑轨及行走机构安装有一个可左右移动的分拣桶，以承接不同队列仓中卸载的物品；所述分拣桶底部设有一个可控制翻转的卸载盘ⅱ；所述分拣室下方为暂存室；
11.所述暂存室设有若干个分类垃圾桶，每个分类垃圾桶的上端敞口，所述敞口大小不大于分拣桶底部的卸载盘ⅱ，分类垃圾桶承接分拣桶卸载的分类垃圾并暂时存放；
12.所述的控制电路，包括队列仓的卸载盘ⅰ的翻转控制机构、分拣室的分拣桶移动、垃圾分拣及控制机构以及卸载盘ⅱ的翻转控制机构。
13.实用新型有益效果：
14.1、本实用新型自主分拣智能垃圾收集装置及系统，配置灵活，使用方便，可实现对投放垃圾的识别及自主分类存放，适用范围广泛。
15.2、本实用新型自主分拣智能垃圾收集装置，功能多样，队列室前侧设置摄像头，观测路过行人的动作行为。如果行人手中有垃圾适合处理的垃圾，且表达出要投放垃圾的倾向时，控制器打开一个空闲队列仓的仓盖，等待用户投放。用户投放完成，控制器记录队列仓的状态。收集装置通过麦克风和喇叭和用户进行交互。当分拣室处于繁忙状态时，将用户投放的垃圾临时存放于队列仓中。
16.3、本实用新型自主分拣智能垃圾收集装置，分拣室用于分拣用户投放的混合垃圾。分拣室实现对用户投放的垃圾进行识别。如果垃圾属于单一种类，则直转投至暂存室中对应的垃圾桶中。否则，则启动机械臂对垃圾进行分拣，并投放于相应的垃圾桶中。
17.4、本实用新型自主分拣智能垃圾收集装置，暂存室由若干垃圾桶组成，用于存放该垃圾收集装置能够存放的垃圾，等待垃圾转运车辆的提取。具体的垃圾桶类别根据实际的使用场景可以灵活配置。垃圾桶的类别包括：厨余桶、其它桶、玻璃桶、塑料桶、金属桶、有害桶、纸张桶、二次分拣桶（包括玻璃、塑料、金属、纸张和有害垃圾）。其中，含有玻璃的垃圾桶中设置由丝杠驱动的可以上下移动的桶底，防止下落距离过大而造成的玻璃破损。
附图说明
18.图1为自主分拣垃圾收集装置整体结构示意图；
19.图2（a）
‑
（b）为自主分拣垃圾收集装置队列室结构（主视及侧视图）；
20.图3（a）
‑
（b）为自主分拣垃圾收集装置分拣室结构（主视及侧视图）；
21.图4为自主分拣垃圾收集装置暂存室结构示意图；
22.图5为收集装置控制电路结构与原理；
23.图6为自主分拣智能垃圾收集系统组成架构图。
具体实施方式
24.为了使实用新型创造实现其实用新型目的的技术构思及优点更加清楚明白，下面结合附图对本实用新型的技术方案作进一步的详细描述。应当理解的是，以下各实施例仅用以解释和说明本实用新型的优选实施方式，不应当构成对本实用新型要求专利保护的范围的限定。
25.实施例1
26.参见图1，图2（a）
‑
（b），图3（a）
‑
（b），图4。图1所示为收集装置结构框架。本实用新型自主分拣垃圾收集装置，由队列室21、分拣室22、暂存室23以及控制电路构成；其中，队列室21由采用间隔板210分开的若干个队列仓依次排列组成，每个队列仓顶部设有顶盖211，每个队列仓底部设有一个可控制翻转的卸载盘ⅰ；队列室21下方为分拣室22，每个队列仓通过底部的卸载盘ⅰ（图中标号212）与分拣室连通；
27.队列室21设置若干（图示中为4个）队列仓。当分拣室处于繁忙状态时，将用户投放的垃圾临时存放于队列仓中。分拣室用于分拣用户投放的混合垃圾。
28.所述分拣室22与队列室等长，为左右贯通空间，其底部通过滑轨11及行走机构9安装有一个可左右移动的分拣桶31，以承接不同队列仓中卸载的物品；所述分拣桶31底部设有一个可控制翻转的卸载盘ⅱ（图中标号6）；分拣室22下方为暂存室23；
29.分拣室实现对用户投放的垃圾进行识别。如果垃圾属于单一种类，则直转投至暂存室中对应的垃圾桶中。否则，则启动机械臂对垃圾进行分拣，并投放于相应的垃圾桶中。
30.暂存室用于存放该垃圾收集装置能够存放的垃圾，等待垃圾转运车辆的提取。所述暂存室23设有若干个分类垃圾桶，每个分类垃圾桶的上端敞口，所述敞口大小不大于分拣桶底部的卸载盘ⅱ，分类垃圾桶承接分拣桶卸载的分类垃圾并暂时存放；
31.所述的控制电路，包括队列仓的卸载盘ⅰ的翻转控制机构、分拣室的分拣桶移动、垃圾分拣及控制机构以及卸载盘ⅱ的翻转控制机构。
32.实施例2
33.参见图3（a）
‑
（b），本实施例的自主分拣垃圾收集装置，和实施例1的不同之处在于：进一步的，公开了分拣室22的具体配置和结构。其中，分拣桶31由桶支架8、四周桶壁以及底部的卸载盘ⅱ组成，分拣桶31通过桶支架8和行走机构9安装在分拣桶前、后两侧的丝杠10和滑轨11上，所述丝杠10通过步进电机1和旋转轴14固定在分拣桶一侧的丝杠安装支架12上，所述滑轨11安装于分拣桶另一侧的滑轨安装支架13上（丝杠安装支架12、滑轨安装支架13分别固定于分拣室前后两侧壁）；丝杠由步进电机1驱动，丝杠下方两侧安装分拣桶位置传感器2用于校验分拣桶的位置；分拣桶上方安装摄像头17用于对分拣桶中的物品进行识别；分拣桶一侧安装支架上安装机械手7对物品进行必要的分拣；摄像头17安装于摄像头支架18上方，所述摄像头支架18通过位置调整步进电机19安装于分拣桶的桶支架8上，通
过所述位置调整步进电机19实现了摄像头观察位置的调整。
34.所述卸载盘ⅱ由卸载步进电机15驱动，围绕旋转轴5翻转，实现垃圾的倾倒；卸载步进电机15安装于卸载步进电机支架16上方，卸载步进电机15驱动旋转轴5，并带动卸载盘ⅱ实现分拣桶卸载；卸载盘ⅱ上安装卸载盘ⅱ位置传感器3实现卸载盘ⅱ的定位；所述摄像头、位置传感器输出信号接入所述控制电路，所述控制电路控制所述步进电机、机械手。
35.如图3（a）
‑
（b）所示，分拣室设置可以左右移动的分拣桶，承接不同队列仓中卸载的物品。分拣桶由桶支架8和焊接在支架下方的桶壁组成。桶支架8通过称重传感器4安装在行走机构9上。行走机构9分别套在桶前后的丝杠10和滑轨11上。丝杠10通过步进电机1和选择轴14固定在丝杠安装支架12上。滑轨11直接安装于滑轨安装支架13上。丝杠由步进电机1驱动。丝杠下方两侧安装分拣桶位置传感器2，用于校验分拣桶的位置。分拣桶上方安装分拣摄像头17对分拣桶中的物品进行识别；安装机械手7对物品进行必要的分拣。分拣摄像头17安装于摄像头支架18上方。摄像头支架18通过位置调整步进电机19安装于分拣桶支架8上。位置调整步进电机19实现了摄像头观察位置的调整。分拣桶下方安装卸载盘ⅱ。卸载盘ⅱ由步进电机15驱动，围绕旋转轴5翻转，实现垃圾的倾倒。步进电机15安装于支架16上方。卸载盘ⅱ位置传感器3实现卸载盘ⅱ的定位。
36.通过位置调整步进电机19旋转实现分拣桶摄像头支架的视角变换；通过行走电机驱动电路实现分拣桶的左右移动和玻璃桶底的上下移动；位置检测电路实现各队列室卸载盘、分拣桶的位置校验；卸载盘下方安装位置传感器，对旋转盘的位置进行感知。
37.实施例3
38.本实施例的自主分拣垃圾收集装置，和实施例1及实施例2的不同之处在于：进一步的，参见图1、图2（a）
‑
（b），队列室前侧设置摄像头215以及与用户进行交互的麦克风和喇叭；所述控制电路通过语音驱动与收音电路实现用户语音指令的输入和语音反馈信号的输出，通过摄像头收集周围影像信号；每个队列仓上方的顶盖与队列仓铰接，顶盖与队列仓体之间设置直线运动电机，通过直线运动电机驱动电路，实现各个队列仓顶盖的开启和关闭。
39.如图2（a）
‑
（b）所示，队列室由间隔板210分为若干队列仓。队列仓上方为顶盖211。顶盖由直线运动电机218驱动实现电气化开闭控制。队列仓底部为可以左右旋转的卸载盘ⅰ。卸载盘ⅰ以盘下方中部的旋转轴216为轴心，通过旋转将队列仓中的物品卸载至分拣室。卸载盘ⅰ的旋转由卸载步进电机驱动。卸载盘ⅰ下方安装卸载盘ⅰ位置传感器217，对旋转盘ⅰ的位置进行感知。
40.队列室前侧设置摄像头215，观测路过行人的动作行为。如果行人手中有垃圾适合处理的垃圾，且表达出要投放垃圾的倾向时，控制器打开一个空闲队列仓的仓盖，等待用户投放。用户投放完成，控制器记录队列仓的状态。收集装置通过麦克风214和喇叭213和用户进行交互（或者设大屏幕显示器，与控制器连接）。
41.卸载盘ⅰ通过盘下方中部的旋转轴设置于队列仓底部，旋转轴216与固定于队列仓壁的卸载步进电机219连接，卸载盘ⅰ下方安装卸载盘ⅰ位置传感器217，位置传感器输出信号接入控制电路，控制电路通过卸载步进电机驱动电路控制连接卸载步进电机219，实现队列仓底部卸载盘ⅰ的旋转。图中21a为内隔板。
42.如图4所示，本实用新型自主分拣垃圾收集装置，暂存室若干分类垃圾桶类别可根据实际的使用场所/场景灵活配置，包括：厨余桶、玻璃桶、塑料桶、金属桶、有害桶、纸张桶、
二次分拣桶或/和其它桶；其中，玻璃桶中设置由控制电路控制的丝杠驱动的可以上下移动的桶底42，防止下落距离过大而造成的玻璃破损。图中，41为爪扣，43为滑轨，44为丝杠，45为步进电机。
43.安装人员需要通过手机app，经蓝牙连接收集装置进行垃圾类别的配置，从而激活不同的分拣工作模式。总体而言，垃圾桶的类别包括：厨余桶、其它桶、玻璃桶、塑料桶、金属桶、有害桶、纸张桶、二次分拣桶（包括玻璃、塑料、金属、纸张和有害垃圾）。其中，含有玻璃的垃圾桶中设置由丝杠驱动的可以上下移动的桶底，防止下落距离过大而造成的玻璃破损。二次分拣桶中的垃圾可以在垃圾中转站实现更详细的分拣。垃圾桶外侧设置爪扣41，便于机械手臂抓持，实现后续的中转车自动抓取。
44.图5为本实用新型自主分拣垃圾收集装置的控制电路原理图。所述的控制电路，包括各个队列仓顶盖的开启和关闭、队列仓的卸载盘ⅰ的翻转控制机构、分拣室的分拣桶移动、垃圾分拣及控制机构以及卸载盘ⅱ的翻转控制机构。控制器通过语音驱动与收音电路实现用户语音指令的输入和语音反馈信号的输出；通过摄像头驱动电路实现收集装置周围影响信号和分拣桶中垃圾类别的识别；通过直线电机驱动电路，实现各个队列仓顶盖的开启和关闭；通过卸载电机驱动电路，实现队列仓底部和分拣桶底部卸载盘的旋转；通过旋转电机实现分拣桶摄像头支架的视角变换；通过行走电机驱动电路实现分拣桶的左右移动和玻璃桶底的上下移动；位置检测电路实现5个卸载盘、2个分拣桶的位置校验；北斗/gps定位模块实现位置信号的获取；网络通信模块实现与服务器的实时通信，汇报当前收集装置的工作状态（包括位置、配置信息、是否出现故障、工作日志、各个垃圾桶的容量情况等）；蓝牙通信模块实现与工作人员手机的通信，完成收集装置的硬件组态。
45.实施例4
46.本实施例为使用前述自主分拣垃圾收集装置的自主分拣智能垃圾收集系统。所述自主分拣智能垃圾收集系统，包括若干个自主分拣垃圾收集装置、网络通信模块以及服务器，各个自主分拣垃圾收集装置分布于各类垃圾收集场所，通过北斗/gps定位模块实现位置信号的获取，并通过网络通信模块实现与服务器的实时通信。
47.图6所示为本实用新型自主分拣智能垃圾收集系统（垃圾收集装置的工作框架和模式），图中n为大于1的自然数。各个收集装置分布于各类垃圾收集场所（居民区、商场、办公场所等），并通过联网模块与服务器保持信息通信。所述的自主分拣垃圾收集装置设有蓝牙通讯模块，通过蓝牙通讯模块实现与工作人员手机的通信，完成自主分拣垃圾收集装置的硬件组态。在安装部署时，工作人员可以通过手机蓝牙对收集装置的具体配置（包括设备编号、网络通信地址、安装地点、垃圾种类等信息）进行组态。在运营维护阶段，工作人员可以通过手机app对各个收集装置的状态数据进行查看与分析。
48.以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式，并不构成对本实用新型的限定。本领域技术人员在现有技术的指引下，无需进行创造性劳动即可对本实用新型的实施情况进行其他修改，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改或者采用本领域惯用技术手段进行的简单置换或等同替换，均应包含在本实用新型的保护范围之内。