基于密度识别的全自动垃圾分类装置及其分类方法

本发明涉及垃圾密度识别分类，尤其涉及一种基于密度识别的全自动垃圾分类装置及其分类方法。

背景技术：

1、中国专利文献cn117533668a，公开(公告)日 ：2024.02.09，为我团队公开的一种生活垃圾分类装置及分类方法，包括框体，框体的上侧安装有xy轴平移机构，xy轴平移机构上安装有机械爪，框体在位于xy轴平移机构的下方安装有z轴升降机构，z轴升降机构上安装有升降座，升降座上安装有垃圾暂存台，垃圾暂存台为框型结构，垃圾暂存台的底部设有水平移动的开闭门，框体内的底部安装有旋转台，旋转台的下侧安装有驱动装置，驱动装置与框体固定连接，旋转台的上侧安装有多个收集桶。其优点在于：该分类装置能够实现对生活垃圾的自动化分类，不仅能够对单一种类垃圾和多种类垃圾分别进行处理，并且垃圾能够准确的落入下方收集桶，分类效率高，垃圾暂存台底部采用水平移动的开闭门，在移动开启时，开闭门上垃圾能够完全刮除；其不足之处在于：由于传统的视觉识别技术容易受到物体颜色以及环境光线影响，识别准确度较低，因此我团队针对这个问题作出了进一步的改进。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于密度识别的全自动垃圾分类装置及其分类方法，通过外形识别装置对垃圾的外形进行识别、扫描，再通过承接盘上的分布式重力传感器对垃圾的重量、坐标以及位置方向进行识别，控制器将分布式重力传感器得到数据以及外形识别装置得到的数据与内部预设的垃圾平均密度以及体积进行对比，从而判断出垃圾的类别，通过外形、体积、重量以及密度四个维度对垃圾进行判断，识别精度更高。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种基于密度识别的全自动垃圾分类装置，包括结构主体、暂存装置、存储装置以及控制器，所述暂存装置以及存储装置从上至下依次安装在结构主体内，结构主体上在位于暂存装置的上方设置有投放口，所述暂存装置包括承接盘，承接盘上安装有分布式传感器；还包括外形识别装置，所述外形识别装置位于承接盘与夹取装置之间；所述结构主体上在位于承接盘的上方安装有夹取装置和/或在位于为承接盘的底部安装有倾倒装置；所述存储装置包括至少两个垃圾桶。

3、所述外形识别装置包括多个三维激光扫描仪，多个所述三维激光扫描仪环绕在承接盘周围。

4、所述夹取装置包括直线导轨模组和机械手模组，机械手模组安装在直线导轨模组的滑块上。

5、所述机械手模组包括第一舵机、第二舵机以及夹爪，第一舵机安装在滑块上，第一舵机的输出轴与第一连杆的一端固定连接，第一连杆的另一端与第二连杆的一端铰接，第二连杆的另一端与第二舵机的机体铰接，第二舵机的输出轴向下伸出，第二舵机的输出轴上安装有所述夹爪；所述第二舵机的一侧安装有导杆，导杆向上滑动穿过位于滑块上的滑孔。

6、所述倾倒装置包括第一支架和第三舵机，第一支架安装在承接盘的底部，第三舵机的输出轴与第一支架连接，第三舵机通过横撑与结构主体连接；所述垃圾桶一左一右的设置有两个。

7、所述倾倒装置包括第一支架、第三舵机、第二支架以及第四舵机，第一支架安装在承接盘的底部，第三舵机的输出轴与第一支架连接，第三舵机安装在第二支架上，第四舵机的输出轴与第二支架连接，第三舵机的输出轴与第四舵机的输出轴呈交叉布置，第四舵机通过横撑与结构主体连接；所述垃圾桶呈矩阵布置的设置有四个。

8、所述承接盘的周围铰接安装有多个挡板，所述承接盘的底部安装有多个第五舵机，第五舵机的输出端上安装有挡钩，在挡钩收起时，挡钩抵靠挡板，从而使挡板竖立，在挡钩放开时，挡板在重力作用下打开。

9、所述存储装置的其中一个垃圾桶内安装有刺压装置。

10、所述刺压装置包括推杆装置、推板、钉板以及反作用力板，推板和钉板分别位于其中一个垃圾桶内部的相对两侧，钉板与垃圾桶固定连接，推杆装置的固定端与结构主体连接固定，推杆装置的伸缩端穿过这个垃圾桶的侧壁与推板固定连接， 钉板上设置有长钉的一侧滑动套装有反作用力板，反作用力板上设置有用于长钉穿过的孔，反作用力板与钉板之间安装有弹簧，当弹簧位于卸力状态下，反作用力板位于长钉的端部。

11、采用所述基于密度识别的全自动垃圾分类装置的分类方法，包括以下步骤：

12、s1、在分类装置通电启动的状态下，将固形垃圾从投放口依次投入；

13、s2、垃圾垂直下落至暂存装置的承接盘上，承接盘上的分布式传感器开始工作，对垃圾进行称重，并感应垃圾位于承接盘的坐标位置，以及垃圾位于承接盘上的方向，并将重量数据、坐标数据以及方向数据发送给控制器，控制器根据坐标数据以及方向数据控制夹取装置夹取承接盘上的垃圾，并使垃圾位于外形识别装置的扫描范围内，外形识别装置启动，对垃圾进行全方位扫描，将垃圾的外形转化为三维模型，并通过三维模型计算出垃圾的体积，并将体积数据发送给控制器；或者，

14、垃圾在垂直下落至暂存装置的承接盘过程中，外形识别装置启动对垃圾进行全方位扫描，之后将体积数据发送给控制器，垃圾掉落到承接盘上后，分布式传感器对垃圾进行称重，并感应垃圾位于承接盘的坐标位置，以及垃圾位于承接盘上的方向，并将重量数据、坐标数据以及方向数据发送给控制器；

15、s3、控制器将接收的数据与内部预设的垃圾平均密度以及体积进行对比，从而判断出垃圾的类别；

16、s4、通过夹取装置将夹取的垃圾投入到下方存储装置对应的垃圾桶中；或者，承接盘下方的倾倒装置动作，将承接盘上的垃圾倾倒至下方存储装置对应的垃圾桶中。

17、本发明相对于现有技术，具有如下技术效果：

18、1、本发明通过外形识别装置对垃圾的外形、体积进行识别、扫描，再通过承接盘上的分布式重力传感器对垃圾的重量、坐标以及位置方向进行识别，控制器将分布式重力传感器得到数据以及外形识别装置得到的数据与内部预设的垃圾平均密度以及体积等数据进行对比，从而判断出垃圾的类别。本发明通过外形、体积、重量以及密度四个维度对垃圾进行判断，提高了识别精度。

19、2、分布式重力传感器能够对垃圾的重量、坐标以及位置方向进行识别，对于对进行称重，并便于夹取装置准确抓取。

20、3、在饮料瓶内部存在未饮用完的水时，外形数据、体积数据显示为饮料瓶，而重量数据和密度数据超出阈值，就可以将这类饮料瓶单独分出投入到装有刺压装置的垃圾桶中进行排水、压缩，在后期回收时，就不用开盖倒水了，回收利用更加方便。

技术特征：

1.一种基于密度识别的全自动垃圾分类装置，包括结构主体（1）、暂存装置（4）、存储装置（5）以及控制器（7），所述暂存装置（4）以及存储装置（5）从上至下依次安装在结构主体（1）内，结构主体（1）上在位于暂存装置（4）的上方设置有投放口（11），其特征在于：所述暂存装置（4）包括承接盘（41），承接盘（41）上安装有分布式传感器；还包括外形识别装置（3），所述外形识别装置（3）位于承接盘（41）与夹取装置（2）之间；所述结构主体（1）上在位于承接盘（41）的上方安装有夹取装置（2）和/或在位于为承接盘（41）的底部安装有倾倒装置；所述存储装置（5）包括至少两个垃圾桶（51）。

2.根据权利要求1所述的基于密度识别的全自动垃圾分类装置，其特征在于：所述外形识别装置（3）包括多个三维激光扫描仪（31），多个所述三维激光扫描仪（31）环绕在承接盘（41）周围。

3.根据权利要求1所述的基于密度识别的全自动垃圾分类装置，其特征在于：所述夹取装置（2）包括直线导轨模组（21）和机械手模组（22），机械手模组（22）安装在直线导轨模组（21）的滑块（211）上。

4.根据权利要求3所述的基于密度识别的全自动垃圾分类装置，其特征在于：所述机械手模组（22）包括第一舵机（221）、第二舵机（224）以及夹爪（226），第一舵机（221）安装在滑块（211）上，第一舵机（221）的输出轴与第一连杆（222）的一端固定连接，第一连杆（222）的另一端与第二连杆（223）的一端铰接，第二连杆（223）的另一端与第二舵机（224）的机体铰接，第二舵机（224）的输出轴向下伸出，第二舵机（224）的输出轴上安装有所述夹爪（226）；所述第二舵机（224）的一侧安装有导杆（225），导杆（225）向上滑动穿过位于滑块（211）上的滑孔。

5.根据权利要求1所述的基于密度识别的全自动垃圾分类装置，其特征在于：所述倾倒装置包括第一支架（45）和第三舵机（46），第一支架（45）安装在承接盘（41）的底部，第三舵机（46）的输出轴与第一支架（45）连接，第三舵机（46）通过横撑与结构主体（1）连接；所述垃圾桶（51）一左一右的设置有两个。

6.根据权利要求1所述的基于密度识别的全自动垃圾分类装置，其特征在于：所述倾倒装置包括第一支架（45）、第三舵机（46）、第二支架（47）以及第四舵机（48），第一支架（45）安装在承接盘（41）的底部，第三舵机（46）的输出轴与第一支架（45）连接，第三舵机（46）安装在第二支架（47）上，第四舵机（48）的输出轴与第二支架（47）连接，第三舵机（46）的输出轴与第四舵机（48）的输出轴呈交叉布置，第四舵机（48）通过横撑与结构主体（1）连接；所述垃圾桶（51）呈矩阵布置的设置有四个。

7.根据权利要求1或5或6所述的基于密度识别的全自动垃圾分类装置，其特征在于：所述承接盘（41）的周围铰接安装有多个挡板（42），所述承接盘（41）的底部安装有多个第五舵机（43），第五舵机（43）的输出端上安装有挡钩（44），在挡钩（44）收起时，挡钩（44）抵靠挡板（42），从而使挡板（42）竖立，在挡钩（44）放开时，挡板（42）在重力作用下打开。

8.根据权利要求1所述的基于密度识别的全自动垃圾分类装置，其特征在于：所述存储装置（5）的其中一个垃圾桶（51）内安装有刺压装置（6）。

9.根据权利要求8所述的基于密度识别的全自动垃圾分类装置，其特征在于：所述刺压装置（6）包括推杆装置（61）、推板（62）、钉板（63）以及反作用力板（64），推板（62）和钉板（63）分别位于其中一个垃圾桶（51）内部的相对两侧，钉板（63）与垃圾桶（51）固定连接，推杆装置（61）的固定端与结构主体（1）连接固定，推杆装置（61）的伸缩端穿过这个垃圾桶（51）的侧壁与推板（62）固定连接， 钉板（63）上设置有长钉的一侧滑动套装有反作用力板（64），反作用力板（64）上设置有用于长钉穿过的孔，反作用力板（64）与钉板（63）之间安装有弹簧，当弹簧位于卸力状态下，反作用力板（64）位于长钉的端部。

10.采用权利要求1-9任意一项所述的基于密度识别的全自动垃圾分类装置的分类方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种基于密度识别的全自动垃圾分类装置及其分类方法，包括结构主体、暂存装置、存储装置以及控制器，暂存装置以及存储装置从上至下依次安装在结构主体内，结构主体上在位于暂存装置的上方设置有投放口，暂存装置包括承接盘，承接盘上安装有分布式传感器；还包括外形识别装置，外形识别装置位于承接盘与夹取装置之间,结构主体上在位于承接盘的上方安装有夹取装置或在位于为承接盘的底部安装有倾倒装置，存储装置包括至少两个垃圾桶。本发明通过外形、体积、重量以及密度四个维度对垃圾进行判断，提高识别精度。

技术研发人员：谭金铃,文康,杨润佳,刘浩东,陈前锋,刘雨轩,殷祥宇,骆逍
受保护的技术使用者：三峡大学
技术研发日：
技术公布日：2025/1/9