非接触式智能垃圾分类系统

本发明涉及垃圾分类技术领域，特别涉及一种非接触式智能垃圾分类系统。

背景技术：

现有的一般垃圾分类系统仅仅是简单的放置多个垃圾箱，垃圾箱的开关门需要用手去接触，甚至有些垃圾箱完全裸露在外没有封闭措施。因此，会造成投递垃圾的人由于直接接触垃圾们而交叉携带细菌、病菌等致病因素，或者被挥发性垃圾所袭扰。

有些创意性的垃圾分类设备虽然能够完成简单垃圾的分类工作，但是体积过于庞大，运行成本较高，制作成本也相当昂贵，设备的维修难度较高，需要专业人士的协助才能完成。

技术实现要素：

本发明目的是提供一种非接触式智能垃圾分类系统，可实现垃圾的自动分类投放。

基于上述问题，本发明提供的技术方案是：

非接触式智能垃圾分类系统，包括机架、设置在所述机架上部的分类装置、设置在所述机架下部的垃圾收纳装置、及自动控制单元；

所述分类装置包括垃圾投放机构、及设置在所述垃圾投放机构上方的垃圾识别部件，所述垃圾投放机构包括安装在所述机架中部的中心舵机、与所述中心舵机动力输出端连接的立柱、安装在所述立柱上部的投放斗、转动设置在所述投放斗内以开启或关闭所述投放斗的分类板、及安装在所述立柱上且与所述分类板传动连接的分类舵机，所述垃圾识别部件、中心舵机、分类舵机分别与所述自动控制单元电连接；

所述垃圾收纳装置包括多个垃圾分类收集桶，所述投放斗在所述中心舵机带动下旋转至所述对应的垃圾分类收集桶上方。

在其中的一些实施方式中，所述机架顶部设有自动门、带动所述自动门开启或关闭的开门舵机、人体接近传感器，所述机架侧部设有用于检测是否有垃圾进入所述投放斗的第一超声波传感器，所述人体接近传感器、开门舵机、第一超声波传感器与所述自动控制单元信号连接。

在其中的一些实施方式中，所述自动门经连接部与所述开门舵机传动连接，所述连接部包括依次连接的第一连杆、第二连杆、及第三连杆，所述第一连杆、第三连杆相互平行布置，所述第二连杆连接所述第一连杆、第三连杆，所述第一连杆与所述自动门固定连接，所述第三连杆上设有内齿圈，所述内齿圈与所述开门舵机的动力输出端相啮合。

在其中的一些实施方式中，所述垃圾识别部件安装在所述自动门的内侧。

在其中的一些实施方式中，所述分类舵机与所述分类板之间设有压力检测机构，所述压力检测机构包括安装在所述分类舵机动力输出端的压力传感器法兰臂、安装在所述压力传感器法兰臂上的压力传感器、及固定所述压力传感器的压力传感器上压板，所述压力传感器上压板与所述分类板的转动轴过盈配合。

在其中的一些实施方式中，所述压力传感器上压板上设有传感器固定凹槽和d字轴孔，所述转动轴与所述d字轴孔过盈配合。

在其中的一些实施方式中，所述机架的顶部安装有烟雾传感器，所述立柱上安装有灭火器和温度传感器，所述烟雾传感器、灭火器、温度传感器与所述自动控制单元信号连接。

在其中的一些实施方式中，所述垃圾收纳装置包括由防火墙分隔成的两个仓位，每个仓位设有两个垃圾分类收集桶，所述防火墙包括墙体、与所述墙体垂直设置的隔板、分别设置在所述墙体厚度方向两侧的两个第二超声波传感器、及设置在所述墙体上位于所述第二超声波传感器下方的筋板，所述第二超声波传感器用于感应对应的垃圾分类收集桶是否满载，所述垃圾分类收集桶的侧壁上设有传感器窗口。

在其中的一些实施方式中，所述机架的顶部还设有连接至所述自动控制单元的多媒体播放器。

在其中的一些实施方式中，所述机架包括支撑框架、设置在所述支撑框架上的前上固定围板、前下固定围板、左上固定围板、左下活动围板、右上固定围板、右下活动围板、后上安全门、后下固定围板、上盖板、及底板；

所述左下活动围板、右下活动围板的上部设有第一限位孔、下部设有第二限位孔，所述支撑框架上设有与所述第一限位孔匹配的第一限位销、与所述第二限位孔匹配的第二限位销；

所述支撑框架上设有安全门固定框，所述后上安全门的四个顶角上分别设有第三限位孔，所述安全门固定框上设有与所述第三限位孔匹配的第三限位销。

与现有技术相比，本发明的优点是：

1、可实现垃圾的自动分类投放，减少人体与垃圾箱的接触，减少交叉感染；

2、设置自动门，当人体接近垃圾分类系统时，可自动开启自动门，以便投放垃圾，减少交叉感染，控制细菌、病毒等的接触式传播；

3、在分类装置上设置压力检测机构，获取投放斗内的垃圾重量，还可通过自动控制单元对各类垃圾重量进行累加统计；

3、设置烟雾传感器、温度传感器、和灭火器，当烟雾传感器检测到烟雾后，分类装置停止分类动作，自动控制单元向中心舵机发出工作指令，中心舵机带动温度传感器和灭火器转动，温度传感器扫描每个垃圾分类收集桶，实时向自动控制单元发送检测温度，当温度达到火灾设定值，自动控制单元发出灭火指令，中心舵机停止转动，灭火器上的电磁阀动作，定向周期性喷射灭火剂，循环检测，直至温度恢复正常；

4、在垃圾收纳装置设置防火墙，可对两个仓位进行阻隔，避免火灾蔓延；

5、在防火墙上设置第二超声波传感器，可对垃圾分类收集桶内的垃圾容量进行检测，当垃圾分类收集桶满载时向自动控制单元发送满载信号；

6、设置多媒体播放器，可实现参数设置、信息显示、广告播放等功能；

7、机架的结构紧凑，方便垃圾分类收集桶的安装清运、及分类装置的检修等。

附图说明

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。

图1为本发明非接触式智能垃圾分类系统实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例的拆解示意图；

图3为本发明实施例中上盖板的结构示意图；

图4为本发明实施例中自动门的结构示意图；

图5为本发明实施例中左下活动围板的结构示意图；

图6为本发明实施例中垃圾投放机构的结构示意图；

图7为本发明实施例中垃圾投放机构的拆解示意图；

图8为本发明实施例中压力传感器法兰臂的结构示意图；

图9为本发明实施例中上压板的结构示意图；

图10为本发明实施例中垃圾收纳装置的结构示意图；

图11为本发明实施例中防火墙的结构示意图；

图12为本发明实施例中垃圾分类收集桶的结构示意图；

图13为本发明实施例的工作原理图；

其中：

1、机架；1-1、支撑框架；1-2、左上固定围板；1-2a、总开关；1-2b、交流供电输入口；1-3、左下活动围板；1-3a、第一限位孔；1-3b、第二限位孔；1-4、右上固定围板；1-5、右下活动围板；1-6、前上固定围板；1-7、前下固定围板；1-8、后上安全门；1-8a、第三限位孔；1-9、安全门固定框；1-10、上盖板；1-11、底板；1-12、后下固定围板；

2、垃圾投放机构；2-1、投放斗；2-2、分类板；2-3、转动轴；2-4、压力传感器上压板；2-4a、传感器固定凹槽；2-4b、d字轴孔；2-5、压力传感器法兰臂；2-6、压力传感器；2-7、立柱；2-7a、安装板；2-8、中心舵机；2-9、分类舵机；2-10、灭火器；2-11、温度传感器；

3、垃圾收纳装置；3-1、垃圾分类收集桶；3-1a、传感器窗口；3-1b、握持部；3-2、防火墙；3-2a、墙体；3-2b、隔板；3-2c、筋板；

4、自动控制单元；

5、自动门；

6、连接部；6-1、第一连杆；6-2、第二连杆；6-3、第三连杆；6-3a、内齿圈；

7、开门舵机；

8、垃圾识别部件；

9、人体接近传感器；

10、第一超声波传感器；

11、多媒体播放器；

12、第二超声波传感器；

13、拉手；

14、烟雾传感器。

具体实施方式

以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。

参见图1-2，为本发明实施例的结构示意图，提供一种非接触式智能垃圾分类系统，包括机架1、设置在机架1上部的分类装置、设置在机架1下部的垃圾收纳装置、及自动控制单元4。

其中，参见图6-9，分类装置包括垃圾投放机构2、及设置在垃圾投放机构2上方的垃圾识别部件8，垃圾投放机构2包括安装在机架1中部的中心舵机2-8、与中心舵机2-8动力输出端连接的立柱2-7、安装在立柱2-7上部的投放斗2-1、转动设置在投放斗2-1内以开启或关闭投放斗2-1的分类板2-2、及安装在立柱2-7上且与分类板2-2传动连接的分类舵机2-9，垃圾识别部件8、中心舵机2-8、分类舵机2-9分别与自动控制单元4电连接。本例中，垃圾收纳装置3包括四个垃圾分类收集桶3-1，投放斗2-1在中心舵机2-8带动下旋转至对应的垃圾分类收集桶3-1上方。应该理解，可根据需要设置更多数量的垃圾分类收集桶3-1，以进行更多垃圾类别的细分类。

垃圾识别部件8可采用摄像头，同时在自动控制单元4配备图像处理模块，实现厨余垃圾(果皮、剩菜、蔬菜叶等)、有害垃圾(充电电池、药品、灯管等)、可回收垃圾(饮料瓶、纸箱、金属等)以及其他垃圾(卫生纸、树叶、砖块等)近百种垃圾的自动识别，从而将不同类垃圾投入相应的垃圾分类收集桶3-1内，实现垃圾的自动分类投放。

结合图3-5，机架1包括支撑框架1-1、设置在支撑框架1-1上的前上固定围板1-6、前下固定围板1-7、左上固定围板1-2、左下活动围板1-3、右上固定围板1-4、右下活动围板1-5、后上安全门1-8、后下固定围板1-12、上盖板1-10、及底板1-11，支撑框架1-1由两个立方体外框组合而成，在下部立方体外框的上下端面中部分别设有连接杆，中心舵机2-8经桁架连接板固定在该连接杆上，上端面的连接杆用以安装中心舵机2-8。在左上固定围板1-2上设有与自动控制单元4连接的交流供电输入口1-2b、及总开关1-2a。在左下活动围板1-3、右下活动围板1-5外侧设有拉手13，以便于将其从支撑框架1-1上拆除。

左下活动围板1-3、右下活动围板1-5的上部设有第一限位孔1-3a、下部设有第二限位孔1-3b，支撑框架1-1上设有与第一限位孔1-3a匹配的第一限位销、与第二限位孔1-3b匹配的第二限位销，第一限位孔1-3a为葫芦孔，第二限位孔1-3b为u型孔，通过第一限位孔1-3a与第一限位销、第二限位孔1-3b与第二限位销的配合，实现左下活动围板1-3、右下活动围板1-5与支撑框架1-1的快速安装、拆卸，从而可实现垃圾分类收集桶3-1的置入或取出。

支撑框架1-1上设有安全门固定框1-9，后上安全门1-8的四个顶角上分别设有第三限位孔1-8a，安全门固定框1-9上设有与第三限位孔1-8a匹配的第三限位销，第三限位孔1-8a为葫芦孔，通过第三限位销和第三限位孔1-8a的配合，实现后上安全门1-8的安装或拆卸，以便于对分类装置的检修等工作。其他固定围板可实现垃圾的封闭收纳，减少垃圾异味扩散，优化环境。

参见图3，在上盖板1-10上设有自动门5、带动自动门5开启或关闭的开门舵机7、及人体接近传感器9，在右上固定围板1-4上设有用于检测是否有垃圾进入投放斗2-1的第一超声波传感器10，人体接近传感器9、开门舵机7、第一超声波传感器10与自动控制单元4信号连接，当人体接近传感器9检测到有人靠近，将信号传输至自动控制单元4，自动控制单元4向开门舵机7发出工作指令，以开启自动门5，当第一超声波传感器10五秒内没有检测到有垃圾投入投放斗2-1，自动控制单元4控制自动门5关闭。

具体的，自动门5经连接部6与开门舵机7传动连接，该连接部6包括依次连接的第一连杆6-1、第二连杆6-2、及第三连杆6-3，其中第一连杆6-1、第三连杆6-3相互平行布置，第二连杆6-2连接第一连杆6-1、第三连杆6-3，第一连杆6-1与自动门5固定连接，第三连杆6-3上设有内齿圈6-3a，内齿圈6-3a与开门舵机7的动力输出端的外齿轮相啮合，通过开门舵机7带动第三连杆6-3转动，从而带动自动门5开启或关闭。

本例中，垃圾识别部件8安装在自动门5的内侧，垃圾经由自动门5处的开口投放至投放斗2-1后，自动门5关闭，垃圾识别部件8识别投放斗2-1内的垃圾，并将信号传输至自动控制单元4，经由图像处理模块处理对比后对垃圾进行分类，进而控制中心舵机2-8转动，将投放斗2-1转动至对应的垃圾分类收集桶3-1的上方以投放垃圾。

为了获取垃圾重量，在分类舵机2-9和分类板2-2之间设有压力检测机构，该压力检测机构包括安装在分类舵机2-9动力输出端的压力传感器法兰臂2-5、安装在压力传感器法兰臂2-5上的压力传感器2-6、及固定压力传感器2-6的压力传感器上压板2-4，压力传感器上压板2-4与分类板2-2的转动轴2-3过盈配合，压力传感器法兰臂2-5与分类舵机2-9的法兰盘相连接，输出扭矩给压力传感器2-6，压力传感器2-6为薄片状结构，用于承受压力传感器上压板2-4的压力，以间接获取分类板2-2上物体的质量。通过压力传感器2-6间接获取投放斗2-1内的垃圾重量，还可通过自动控制单元4对各类垃圾重量进行累加统计。

具体的，在压力传感器上压板2-4上设有传感器固定凹槽2-4a和d字轴孔2-4b，相应的，转动轴2-3为纵向截面呈d字型的扭力轴，该转动轴2-3与d字轴孔2-4b过盈配合。

为了提高安全性能，避免垃圾分类系统发生火灾，在上盖板1-10上设有烟雾传感器14，立柱2-7上安装有灭火器2-10和温度传感器2-11，烟雾传感器14、灭火器2-10、温度传感器2-11与自动控制单元4信号连接，在立柱2-7的一侧设有平行布置的两个安装板2-7a，灭火器2-10安装在两个安装板2-7a之间，温度传感器2-11安装在位于下方的安装板2-7a的下端面上。当烟雾传感器14检测到烟雾后，分类装置停止分类动作，自动控制单元4向中心舵机2-8发出工作指令，中心舵机2-8带动温度传感器2-11和灭火器2-10转动，温度传感器2-11扫描每个垃圾分类收集桶3-1，实时向自动控制单元4发送检测温度，当温度达到火灾设定值，自动控制单元4发出灭火指令，中心舵机2-8停止转动，灭火器2-10上的电磁阀动作，定向周期性喷射灭火剂，循环检测，直至温度恢复正常。

参见图10-12，垃圾收纳装置3经由防火墙3-2分隔成的两个仓位，每个仓位设有两个垃圾分类收集桶3-1，垃圾分类收集桶3-1外侧壁上设有握持部3-1b，以便于将垃圾分类收集桶3-1从机架1内取出。防火墙3-2包括墙体3-2a、与墙体3-2a垂直设置的隔板3-2b、分别设置在墙体3-2a厚度方向两侧的两个第二超声波传感器12、及设置在墙体3-2a上位于第二超声波传感器12下方的筋板3-2c，在墙体3-2a上设有用于安装第二超声波传感器12的传感器安装座，墙体3-2a的上下端分别经由上下两个连接杆上的限位槽限位。

两个仓位经由墙体3-2a分隔，每个仓位的两个垃圾分类收集桶3-1经由隔板3-2b分隔，该第二超声波传感器12用于感应对应的垃圾分类收集桶3-1是否满载，垃圾分类收集桶3-1的侧壁上设有传感器窗口3-1a，第二超声波传感器12经由该传感器窗口3-1a发送超声波，未满载时超声波为一固定数值、或垃圾瞬间投入造成闪动数值，满载时垃圾挡住了超声波原有通道，固定数值发生变化，自动控制单元4由此获得满载信号。设置筋板3-2c可避免垃圾分类收集桶3-1碰撞第二超声波传感器12。

在上盖板1-10上还设有连接至自动控制单元4的多媒体播放器11，可实现参数设置、信息显示、广告播放等功能。

本例中，自动控制单元4还配备有无线信号传输模块，以将垃圾分类系统的运行状态传输至远程终端，实现垃圾分类系统的远程监控。

参见图13，本发明的工作流程为：

(1)开启总开关，系统上电进入自检程序模块初始化，烟雾传感器检测，若出现烟雾，则执行灭火程序，向远程终端发出火警提示，确认火情解除后清洁人员清理垃圾，程序重新进入烟雾传感器检测环节顺序执行程序。若未出现烟雾，则执行人体信号检测；

(2)人体接近传感器检测人体信号，若没有人体出现继续检测，若出现人体信号，自动门打开，对投放垃圾的人或二维码短时录像存储，自动控制单元定期覆盖删除，第一超声波传感器连续5秒没有大范围数字波动，则关闭自动门，投放结束，检测人体接近传感器信号的同时，多媒体播放器播放一次投放步骤；

(3)摄像头检测物体特征并传输至自动控制单元，自动控制单元判别垃圾种类，控制中心舵机工作，将投放斗转动至对应的垃圾分类收集桶上方，将垃圾投入对应的垃圾分类收集桶内，若为不可识别垃圾，则打开自动门，多媒体播放器播放不可识别提示，例如声音影像，提示投放垃圾的人取出垃圾，重新投放；

(4)防火墙上的第二超声波传感器对每个垃圾分类收集桶进行满载检测，若没有满载，多媒体播放器播放分类成功影像，若垃圾分类收集桶满载，多媒体播放器播放分类成功影像提示满载，并经由无线传输模块向远程终端发出满载提示，停止自动门开启，待环保人员倾倒垃圾后解除报警，重新循环程序。

上述实例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。