智能分拣垃圾桶

1.本发明涉及垃圾桶技术领域，具体涉及一种智能分拣垃圾桶。


背景技术：

2.对于闭合式的垃圾桶，清洁人员无法便捷地知道垃圾桶内垃圾的满载情况，可能导致垃圾桶满溢。目前商用的感应开盖垃圾桶无法实现实现垃圾分类、分类结果语音播报等功能，既具备基础垃圾收容水平，对垃圾分类无帮助。感应开盖式垃圾桶无法自动收容分类垃圾，需要耗费大量投放垃圾。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种通过树莓派结合ai集成模块有效实现图像识别及垃圾分类，并配合红外感应模块实现垃圾数量统计及满载报警功能的智能分拣垃圾桶，以解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题。
4.为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：
5.本发明提供一种智能分拣垃圾桶，包括：
6.控制模块；
7.所述控制模块连接有pwm舵机驱动模块、红外传感器模块、ai识别模块及显示模块；
8.其中，ai识别模块进行图像识别后，传输信息至控制模块，控制模块生成驱动命令发送至pwm舵机驱动模块，舵机驱动模块控制舵机的运行，通过舵机控制与其相连接的二自由度平台向相应的方向倾斜，使得垃圾倒入相应的垃圾桶中。
9.优选的，还包括第一供电模块和第二供电模块，所述第一供电模块用于为所述控制模块供电，所述第二供电模块用于为显示模块供电。
10.优选的，所述的控制模块为树莓派控制器。
11.优选的，所述的pwm舵机驱动模块为pwm舵机驱动模块pca9685。
12.优选的，所述ai识别模块，内置的核心处理器kendrytek210。
13.优选的，所述显示模块与控制模块相连接，显示垃圾桶是否满载，控制模块的语音信息通过显示屏输出。
14.优选的，所述的红外感应模块包括一对红外线发射管和接收管，发射管发射红外线，当检测方向遇到障碍物时，红外线反射回来被接收管接收，经过比较器电路处理之后，绿色指示灯会亮起，同时信号输出接口输出数字信号，可通过电位器旋钮调节检测距离。
15.本发明有益效果：通过利用树莓派及其他拓展模块实现对垃圾的图像识别，并结合舵机装置实现将垃圾智能分类的效果；同时，通过代码编写以及红外感应模块，可以实现统计垃圾桶内投入垃圾的数量和报警垃圾桶满载的功能。
16.本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本发明实施例所述的智能分拣垃圾桶的功能原理框图。
19.图2为本发明实施例所述的智能分拣垃圾桶的红外传感器模块的电路图。
具体实施方式
20.下面详细叙述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
21.本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。
22.还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
23.本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件和/或它们的组。
24.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
25.在本说明书的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
26.在本说明书的描述中，术语“中心”、“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技术和简化描述，而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技术的限制。
27.除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
28.为便于理解本发明，下面结合附图以具体实施例对本发明作进一步解释说明，且
具体实施例并不构成对本发明实施例的限定。
29.本领域技术人员应该理解，附图只是实施例的示意图，附图中的部件并不一定是实施本发明所必须的。
30.实施例
31.树莓派是一款基于arm的微型电脑主板，以sd/microsd卡为内存硬盘，卡片主板周围有1/2/4个usb接口和一个10/100以太网接口(a型没有网口)，可连接键盘、鼠标和网线，同时拥有视频模拟信号的电视输出接口和hdmi高清视频输出接口，以上部件全部整合在一张仅比信用卡稍大的主板上，具备所有pc的基本功能。通过在树莓派上进行代码编程，并搭配相应的摄像头模块、舵机模块和红外感应模块，即可实现垃圾桶智能分类的效果。在此过程中，树莓派发挥了类似大脑的作用，去控制其他的模块去执行相应的操作。
32.本实施例中，基于上述树莓派控制器，提供了一种可以通过图像识别来实现垃圾自动分类的智能垃圾桶，树莓派控制器连接其他模块，包括：pwm舵机驱动模块pca9685和红外传感器模块，ai识别模块，同时树莓派通过hdmi连接显示器。采用双电源供电，一5v-3a电源用于树莓派供电，另一电源12v用于显示器供电，其中树莓派上usb接口可连接蓝牙鼠标和蓝牙键盘usb口，实现直接在显示器上的虚拟桌面进行操作。
33.通过ai识别模块进行图像识别后，传输信息至树莓派，在树莓派上运行编程完成的python程序，程序命令传输至与树莓派串口相连接的pwm舵机驱动模块pca9685，舵机驱动模块pca9685控制2舵机的角度，在程序中设定好图像的序号对应的垃圾类型，通过舵机控制与其相连接的二自由度平台向相应的方向倾斜，使得垃圾倒入相应的垃圾桶中。其中二自由度平台可由舵机控制倾倒4个方向，在每个方向放置对应的垃圾桶。在显示屏支架处放置其他垃圾桶，其对面放置有害垃圾桶。显示屏支架另一方向放置其他垃圾桶，其对面放置厨余垃圾桶。
34.所述的树莓派主控制器，运行python程序，控制显示屏，红外传感模块，舵机驱动模块pca9685。将ai识别模块识别到的图片信息进行相应的垃圾分类，通过pca9685控制舵机，舵机控制二自由度平台倾斜方向和倾斜角度。
35.所述的ai识别模块：内置的核心处理器kendrytek210是集成机器视觉与机器听觉能力的系统级芯片(soc)，主要提供的是人工智能解决方案，具备机器视觉能力，是零门槛机器视觉嵌入式解决方案。它可以在低功耗情况下进行卷积神经网络计算。k210的核心功能是机器视觉与听觉，其包含用于计算卷积人工神经网络的kpu与用于处理麦克风阵列输入的apu，可以很好的和树莓派适配。
36.所述的显示屏：通过树莓派的hdmi接口相连接，如果显示屏是vga接口的，同时需要hdmi转vga线。在显示屏上播放垃圾分类宣传视频，显示垃圾桶是否满载，各个垃圾桶内垃圾数量等情况。树莓派通过hdmi发送到显示屏，最终语音信息通过显示屏输出。
37.所述的红外感应模块：tcrt5000循迹模块，该传感器模块对环境光线适应能力强，其具有一对红外线发射与接收管，发射管发射出一定频率的红外线，当检测方向遇到障碍物(反射面)时，红外线反射回来被接收管接收，经过比较器电路处理之后，绿色指示灯会亮起，同时信号输出接口输出数字信号(一个低电平信号)，可通过电位器旋钮调节检测距离，有效距离范围2～30cm，工作电压为3.3v-5v。该传感器的探测距离可以通过电位器调节、具有干扰小、便于装配、使用方便等特点，可以广泛应用于机器人避障、避障小车、流水线计数
及黑白线循迹等众多场合。
38.如图2所示，红外感应模块的工作原理为：传感器的红外发射二极管(1-2处)不断发射红外线，当发射出的红外线没有被反射回来或被反射回来但强度不够大时，光敏三极管(3-4)一直处于关断状态，此时模块输出端(引脚1)为低电平，指示二极管一直处于熄灭状态；被检测物体出现在检测范围内时，红外线被反射回来且强度足够大，光敏三极管饱和，此时模块的输出端为高电平，指示二极管被点亮。放置于垃圾桶桶壁顶部，可以很好的用于检测垃圾桶是否满载。
39.所述的pwm舵机控制模块：pca9685，采用i2c通信，支持高达16路pwm输出，每路12位分辨率。
40.pca9685连接树莓派和舵机sg90，pca9685可以从树莓派上取电不需要额外供电。树莓派中可使用adafruit_python_pca9685库驱动舵机，程序核心语句为date＝int(4096*((angle*11) 500)/20000 0.5)。
41.综上所述，本发明实施例所述的智能分拣垃圾桶，采用红外感应技术，通过红外感应模块实时检测垃圾桶满载并报警，在python程序上实时返回垃圾满载次数。
42.利用ai识别模块实现垃圾分类，具备人工智能解决方案和机器视觉能力，并且能够实现深度学习功能。与舵机驱动模块pca9685协同工作，识别垃圾后可实现垃圾的分别倾倒入桶。采用树莓派作为主控制器，运行python程序，控制显示屏，红外传感模块，舵机驱动模块pca9685。
43.通过ai识别模块几十张图片的深度学习可以很好的实现不同垃圾的识别，使得识别垃圾结果更为精确。识别垃圾后可实现垃圾的分别倾倒入桶，实现垃圾分类，大大节约了人力。实时监测满载情况，红外传感器模块用于监测垃圾桶满载报警，避免垃圾桶满溢，同时发出报警，提醒清洁人员及时清理。在显示屏上同时显示垃圾桶内垃圾数量与满载情况，在倾倒的同时，通过显示屏语音播报垃圾类型，显示屏上还能播放垃圾分类宣传视频，起到普及垃圾分类知识的作用。
44.上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域技术人员在不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形，都应涵盖在本发明的保护范围之内。