一种具有自动打包功能的垃圾箱的制作方法

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1.本发明具体涉及一种具有自动打包功能的垃圾箱。


背景技术：

2.公共垃圾桶是一种公共设施、用于盛放垃圾和废弃物，常放置于公园、小区、学校等户外公共场所，起到保护公共环境的作用。垃圾箱容易滋生细菌病毒，使用传统的方式去对垃圾进行打包易感染细菌，尤其是在新冠疫情的环境下，垃圾箱内有大量使用过的口罩及防护用品，易感染新冠肺炎及其他细菌导致的病症。现有市面上的智能垃圾箱主要是针对家庭室内使用，室外垃圾箱的智能化依旧处于一种设想的概念中。并且这些垃圾箱大多需要使用专门的垃圾盒去存放垃圾袋，将垃圾从垃圾桶中取出并集中处理过程中，均为垃圾裸露式处理或人工将裸露垃圾扎口处理，无法避免人与物之间的无缝隔离，此外处理垃圾成本较高，不易循环利用。


技术实现要素：

3.为解决上述背景技术中提及的问题，本发明的目的在于提供一种具有自动打包功能的垃圾箱，它包括外箱体、内箱体，垃圾袋压缩盒、机械爪运动机构、两个摆动机构和缩口热封机构，垃圾袋压缩盒内设有缩口热封机构，机械爪运动机构设在内箱体中，其中外箱体的前侧壁为敞口结构，内箱体为上方敞口结构，垃圾袋压缩盒和内箱体均设置在外箱体内部且垃圾袋压缩盒位于内箱体的上方，垃圾袋压缩盒内设有垃圾袋，该垃圾袋为两端开口的筒状长方体压制成多层风琴褶痕的压缩袋，机械爪运动机构将垃圾袋进行夹紧并将其风琴褶痕拉开至内箱体的底部，待垃圾袋装满后，缩口热封机构对垃圾袋的袋口收缩、热封并熔断，垃圾袋的熔断位置是待使用的垃圾袋的底部，两个摆动机构设在外箱体的底部，内箱体通过摆动机构在外箱体内进行前后摆动，内箱体摆出后，将装满垃圾的垃圾袋从内箱体的顶口取出，机械爪运动机构再将垃圾袋进行夹紧并将其风琴褶痕拉开至内箱体的底部，依次循环。
4.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
5.1、本发明提供的垃圾箱不仅结构简单，功能性强，且成本较低，空间利用率高，便于拆卸和维修，节能减排，通过外箱体、内箱体，垃圾袋压缩盒、机械爪运动机构、两个摆动机构和缩口热封机构之间相互配合实现垃圾自处理过程，从而实现人工操作与垃圾处理过程的全程间接接触的过程，使处理全程实现人和物之间无直接裸露式接触。
6.2、本发明中主芯片控制将各个模块机构相互协调，合理的布线将结构空间控制在一定的范围内，实现紧凑布置的电控方式；
7.3、本发明中的垃圾袋为两端开口的筒状长方体压制成多层风琴褶痕的压缩袋，该压缩袋通过缩口热封机构进行聚拢收口并且熔断，熔断的压缩地的位置是待使用压缩袋的底部，压缩袋结构设计巧妙，避免了多个袋子叠放循环取拿不方便的问题；
8.4、本发明设置了机械爪运动机构。该机构能够将处于压缩状态的垃圾袋展开，该
机构与压缩垃圾袋配合使用，可自动将垃圾袋拖拽撑开，使垃圾袋处于待使用状态；
9.5、本发明设置了自动开盖机构，可实现无接触开盖，避免交叉感染，使用更加方便快捷。
10.6、多个控制模块由主芯片控制，同时与多个机械结构配合使用，实现自动化打包。
附图说明：
11.为了易于说明，本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。
12.图1为本发明整体的结构示意图；
13.图2为本发明的缩口热封机构的上视图；
14.图3为本发明的机械爪运动机构示意图；
15.图4为本发明的机械爪运动机构侧面示意图；
16.图5为本发明的机械爪组件结构示意图；
17.图6为本发明的机械爪组件背面结构示意图；
18.图7为本发明摆动机构的结构示意图；
19.图8为本发明的自动开盖示意图；
20.图9为本发明的带有太阳能结构的整体结构示意图；
21.图10为本发明的太阳能结构示意图；
22.图11为本发明的工作流程图。
具体实施方式：
23.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
24.在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
25.具体实施方式一：如图1-图9所示，本具体实施方式采用以下技术方案：所述垃圾箱包括外箱体10、内箱体20，垃圾袋压缩盒30、机械爪运动机构40、两个摆动机构50和缩口热封机构60，垃圾袋压缩盒30内设有缩口热封机构60，机械爪运动机构40设在内箱体20中，其中外箱体10的前侧壁为敞口结构，内箱体20为上方敞口结构，垃圾袋压缩盒30和内箱体20均设置在外箱体10内部且垃圾袋压缩盒10位于内箱体20的上方，垃圾袋压缩盒30内设有垃圾袋70，该垃圾袋的为两端开口的筒状长方体压制成多层风琴褶痕的压缩袋，机械爪运动机构40将垃圾袋70进行夹紧并将其风琴褶痕拉开至内箱体20的底部，待垃圾袋70装满后，缩口热封机构60对垃圾袋70的袋口收缩、热封并熔断，垃圾袋70的熔断位置是待使用的垃圾袋70的底部，两个摆动机构50设在外箱体10的底部，内箱体20通过摆动机构50在外箱体10内进行前后摆动，内箱体20摆出后，将装满垃圾的垃圾袋70从内箱体20的顶口取出，机械爪运动机构40再将垃圾袋70进行夹紧并将其风琴褶痕拉开至内箱体20的底部，依次循环。
26.垃圾箱整体结构除箱体均采用轻质小型材料，减少箱体内部结构重量。
27.具体实施方式二：如图2所示，本具体实施方式采用以下技术方案：
28.所述缩口热封机构60包括第一电机61和第二电机63，第一电机61与第一丝杠62传动连接，第二电机63与第二丝杠64传动连接，第一丝杠62与第二丝杠64垂直设置且二者均与内箱体20的侧壁转动连接，第一电机61与第二电机63安装在垃圾袋压缩盒30内，第一丝杠上62设有第一滑块62a且二者滑动连接，第二丝杠64上设有第二滑块64a且二者滑动连接，第一滑块62a与第一长杆65的一端固接，第二滑块64a与第二长杆66的一端固接，第一长杆65的另一端与内箱体20的内壁接触，第二长杆66的另一端与内箱体20的内壁接触，第一长杆65上安装有第一热封条65a，第二长杆66上安装有第二热封条66a，第一热封条65a和第二热封条66a均为l形；
29.其中，第一电机61和第二电机63为微型步进电机且置于内箱体的内部，保护电机的工作环境，给与合理的电机转动空间，电机设置较慢的转速，使长杆缓慢移动压缩垃圾袋，在热封完成后进行复位。采用电机驱动丝杠的简单结构实现机长杆的挤压运动。
30.本实施方式使用微型步进电机，使整体结构更加轻盈，给予适中转速，并与丝杠进行螺纹紧固配合，避免丝杠转动时的滑动脱落。
31.丝杠结构采用更加密集的螺纹结构，保证连接滑块的缓慢移动，避免连接滑块因疲劳而滑动脱落。
32.第一热封条65a和第二热封条66a采用小型热封条以满足对垃圾袋封口及熔断的要求。利用继电器控制热封条的加热与断热。
33.第一丝杠62和第二丝杠64置于内层箱体20口的正边与侧边处，与内层箱体20采用双挂钩式结构连接。滑块与一根长杆固定配合，长杆和丝杠垂直配合。第一长杆65上胶粘第一热封条65a，第二长杆66上胶粘第二热封条66a，采用隔热材料进行固定，保证结构不会被高温破坏。
34.本实施方式中其他未提及的结构及连接关系与具体实施方式一的内容相同。
35.具体实施方式三：如图3-图5所示，本具体实施方式采用以下技术方案：
36.所述机械爪运动机构40包括第三电机41、第四电机42、两个连接板43和两组机械爪组件44，
37.第三电机41安装在第一丝杠固定板45的上端且与第三丝杠46传动连接，第四电机42安装在第二丝杠固定板47的上端且与第四丝杠48传动连接，第三丝杠46转动连接在第一丝杠固定板45上，第四丝杠48转动连接在第二丝杠固定板47上，第一丝杠固定板45与第二丝杠固定板47纵向安装在内箱体30的内部，第三丝杠46上和第四丝杠48上分别设有连接板43；
38.第三电机41驱动第三丝杠46的转动从而使连接板43在第三丝杠46往复运动，第四电机42驱动第四丝杠48转动过从而使另个连接板43在第四丝杠48做往复运动，每个连接板43上设有一组机械爪组件44；
39.每组机械爪组件44包括两个固定板441、第一齿轮442，第二齿轮443、一组第一机械爪444、一组第二机械爪445和第一舵机446，两个固定板441固定在连接板43的两侧并通过螺栓组件固定，第一舵机446固定于两个固定板441之间，第一齿轮442与第二齿轮443啮合，第一齿轮442与一个第一机械爪444制成一体，一组第一机械爪444沿纵向平行设置且通
过螺栓组件固定，第二齿轮443与一个第二机械爪445制成一体，一组第二机械爪445沿纵向平行设置且通过螺栓组件固定，第一舵机446的旋转带动一组第一机械爪444的转动，其中第一齿轮442与第二齿轮443啮合，从而带动一组第二机械爪445转动，第一机械爪444与第二机械爪445对称设置且做相互靠拢对垃圾袋进行夹紧，第三丝杠46和第四丝杠48转动，将垃圾袋的风琴褶痕展开至内箱体20的底部。
40.机械爪运动机构在内箱体20两侧对称分布，保证在垃圾箱系统整体运作时的同步运动，使垃圾袋缓慢平稳地置于垃圾箱内层底部。连接板43的纵向运动的误差不超过5mm，第三电机41、第四电机42为步进电机，第三电机41和第四电机42的旋转角度误差不超过40
°
。所述电机的旋转带动对应的丝杠转动，从而使与丝杠处于螺纹配合的机械爪连接件进行纵向的移动，当连接板43移动到顶部时，机械爪组件44开始工作，夹取垃圾袋下端，之后连接板43向下运动，使垃圾袋缓慢舒展至箱体底部，从而可以进行垃圾的正常投放，随后所述第三电机41、第四电机42进行逆旋转，丝杠随之逆旋转，带动连接板43向上运动，实现机械爪运动机构的复位。
41.机械爪组件44采用简单的两片式抓取，使结构更加简洁，材质使用硬质塑料，第一机械爪444和第二机械爪445采用螺纹紧固连接与销连接，保证抓取的强度和在空间运动时的稳定。
42.第三电机41、第四电机42为小型电机，在保证抓取力度适中的同时可以有效减小机械手的尺寸，为垃圾箱内层箱体节省更大的空间。
43.第三丝杠46和第四丝杠48与内层箱体20采用卡槽式可拆卸连接，便于之后的组装，且卡槽式结构比较稳定，可以保证机械爪运动机构中丝杠运动时对平稳性的要求。
44.机械爪连接件采用硬质塑料材质，在避免形变增加使用寿命的同时保证了整体箱体的轻盈，便于移动，且塑料材质便于后续使用的拆卸与更换。
45.本实施方式中其他未提及的结构及连接关系与具体实施方式一或二的内容相同。
46.具体实施方式四：如图1和图2所示，本具体实施方式采用以下技术方案：垃圾袋压缩盒30与外箱体10固接，垃圾袋压缩盒30的下方安装有第一红外检测装置及限位装置31和第二红外检测及限位装置32，第一丝杠固定板45和第二丝杠固定板47的一端分别固定在垃圾袋压缩盒内壁上。
47.第一红外检测装置及限位装置31和第二红外检测及限位装置32中的限位器将可压缩的垃圾袋上端固定，垃圾袋采用长筒型一体化设计，热封机构在熔断上一个垃圾袋的同时也为下一个垃圾袋封底，从而实现垃圾袋的循环套用，直到筒形垃圾袋的长度不足以提供一个完整的垃圾袋为止。红外检测模块检测到前方有障碍物时说明垃圾已经达到需要打包的高度，之后红外检测模块向主控芯片发出信号，热封机构开始运作。
48.红外检测装置用于探测垃圾是否装满。
49.红外检测装置检测到垃圾已满的信号，第三电机41、第四电机42的旋转带动丝杠的转动，从而使套在丝杠的滑块移动丝杠的到限位器处，两根连杆逐渐向对方靠近，实现对垃圾袋上口的挤压，压缩到一定程度后热封条加热，对压缩后的袋口热封并熔断。
50.限位装置采用硬质塑料材质，在避免形变增加使用寿命的同时保证了整体箱体的轻盈，便于移动，且塑料材质便于后续使用的拆卸与更换。
51.本实施方式中其他未提及的结构及连接关系与具体实施方式一、二或三的内容相
同。
52.具体实施方式五：如图7所示，本具体实施方式采用以下技术方案：
53.每个摆动机构50包括第二舵机51，第二舵机51的输出轴上装有第三齿轮52，第三齿轮52与第四齿轮53啮合，第四齿轮53安装在固定轴54上，固定轴54依次穿过外箱体10和内箱体20固定。
54.本实施方式中其他未提及的结构及连接关系与具体实施方式一、二、三或四的内容相同。
55.具体实施方式六：如图8所示，本具体实施方式采用以下技术方案：
56.所述垃圾箱还包括自动开盖机构80，当垃圾袋装满时，自动开盖机构80可无接触打开顶盖，取出垃圾袋；
57.自动开盖机构80包括顶盖81，顶盖81通过连接件82与轴83连接，轴83夹在稳定件84内部，轴83上设有两组传动机构85，每组传动机构85包括第三舵机851和第五齿轮852，第五齿轮852套装在轴83上，第三舵机851上装有第五齿轮852，第五齿轮852与第六齿轮853啮合，轴的两端与旋转稳定件84连接；第三舵机851的旋转带动第五齿轮852的旋转，第五齿轮852的旋转带动第六齿轮853的旋转，实现顶盖的绕轴83转动即实现顶盖81的开合。
58.利用第三舵机851带动的齿轮第五齿轮852与第六齿轮853运动，实现顶盖81的自动开合。
59.顶盖81采用轻质材料，保证第三舵机851旋转力度完全带动顶盖81的重量。
60.本实施方式中其他未提及的结构及连接关系与具体实施方式一、二、三、四或五的内容相同。
61.具体实施方式七：如图9所示，本具体实施方式采用以下技术方案：
62.所述垃圾箱还包括太阳能发电机构，太阳能发电机构设在外箱体的顶部，用于为主芯片和缩口热封机构供电。主芯片为所有舵机和电机供电。
63.所述太阳能发电机构90包括固定件91，第一滑板92安装在固定件91的纵向卡槽中且二者滑动连接，第二滑板93安装在固定件91的横向卡槽中且二者滑动连接，太阳能电池板94安装在第一滑板92上，太阳能电池板94通过第一滑板92和第二滑板93进行纵向与横向的位移，固定件91与外箱体10连接上述结构实现电池板具有纵向与横向的可移动位移。
64.对于太阳能机构，采用中等功率的太阳能电池板以保证供能正常的同时减小相应的功率输出。
65.本实施方式中其他未提及的结构及连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五或六的内容相同。
66.具体实施方式八：如图10所示，本具体实施方式采用以下技术方案：
67.所述垃圾箱还包括主芯片、语音识别模块、人体热感应模块、红外线检测模块，
68.语音识别模块，用于控制语音信号进行识别；
69.人体热感应模块，用于感应人体做出的动作；
70.红外线检测模块，用于检测垃圾袋内的垃圾是否装满；
71.主芯片，用于控制红语音识别模块、人体热感应模块、红外线检测模块和舵机工作，所述主芯片分别与语音识别模块、人体热感应模块、红外线检测模块通信连接；
72.第一红外检测装置及限位装置31和第二红外检测及限位装置32中的红外探测器
检测到垃圾已满的信号后，主芯片发动指令启动第一电机61和第二电机63，第一电机61带动第一丝杠62转动，第二电机63带动第二丝杠64转动，从而使第一长杆65与第二长杆66向对侧运动，使第一滑块62a和第二滑块64a分别移动到对应的第一红外检测装置及限位装置31和第二红外检测及限位装置32处，第一长杆65和第二长杆66逐渐向对方靠近，最终垃圾袋的袋口位于第一热封条65a和第二热封条66a之间，此时垃圾袋的袋口被聚拢以及挤压，第一热封条65a和第二热封条66a启动加热，对垃圾袋的袋口热封并熔断；
73.主芯片发动指令启动两个第二舵机51，摆动机构50运动，内箱体20向前摆动从外箱体10摆出，取出熔断后的垃圾袋；
74.主芯片发动指令启动第三电机41和第四电机42，机械爪运动机构40启动，将压缩垃圾袋拖拽至内箱体的底部，供下一次使用；
75.主芯片还可以控制第三舵机851运动，启动自动开盖机构80，从而实现无接触开盖。
76.主芯片置于内层箱体20的隔板上，保证不受到外界环境的影响，从而更好地实现本发明地各种功能。
77.主芯片为arduino mega2650单片机，实现各个机构的协调工作，空间占用小，功能较为稳定。
78.对于走线布置，采用加粗的杜邦线，并用热塑胶将其缠绕固定，使走线简洁明了。
79.垃圾箱箱体装置卡位器，杜邦线沿箱体侧边走线，避免走线的混乱，利于整体结构实现对线路的防护效果，对应各种外界环境，实现耐久电控使用过程。
80.本实施方式中其他未提及的结构及连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六或七的内容相同。
81.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。